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汽车锁具公差分析(1).pdf

汽车锁具公差分析(1)

无痕-Don
2011-10-26 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《汽车锁具公差分析(1)pdf》,可适用于工程科技领域

莎益博工程系统开发(上海)有限公司汽车锁具公差分析针对汽车锁具CATIA模型采用CATIA完全集成环境下的公差分析软件CETOLsigma来做公差模型的创建基于CETOL提供的系统矩算法做统计和极限二种情况下的公差分析。一.锁具质量关心焦点作为汽车座椅锁具其质量的好坏关系到汽车驾乘人员乘坐的舒适性和安全性。锁具在开锁时希望能够充分打开不要与其他零部件之间产生干涉即顺畅地打开。锁具在闭锁时能够经受得住外力的冲击不至于产生突然脱开现象。在锁具的任何状态都要求锁具动作部件能够与电器设备很好地连接在电控装配的驱动下锁具能够准确地运转到指定的位置。根据设计功能要求把项目细分到具体的状态上在运动部件的具体指定位置做功能要求的详细设定。)一个关键质量要求就是爪轮在打开时要远离侧板的开口槽这是为了确保爪轮不会与锺棒产生干涉。如图所示。图开锁时的测量尺寸爪轮爪轮端部间隙莎益博工程系统开发(上海)有限公司)锁轮上的孔在完成机械装配后需要从这个孔里穿电缆线来接通电源。根据座椅的设计要求为了保证电缆线能与机械设备能可靠地连接电缆线过孔必须在位于基准孔名义值的正负个mm之间。如果尺寸超过了上极限锁具就会出现卡死现象如果超过了下极限电缆线就不能很好地与电器设置连接导致零件废弃和成本增加。图闭锁时的测量尺寸之一)另外一个关键尺寸就接触力位置这个接触力与作用方向一致是在爪轮和中轮之间接触力矢量的位置决定了是否有足够的闭锁运动来保持锁具在冲压载荷的情况仍能正常闭锁加工和装配偏差都有可能这些关键质量要求产生失效过紧的公差会增加成本也有可能导致产品无法加工。为了生产高质量低成本的产品有必要在设计阶段就能理解所有这些问题。电缆线过孔mm莎益博工程系统开发(上海)有限公司图开锁时的测量尺寸之二二创建公差分析目标公差分析的前提首先要确定装配性能尺寸对于锁具装配体需要确定具体的装配状态。实施步骤如下:)启动CETOL软件的分析器。a.启动CETOLV工作台。b.打开SeatlockCATproduct。c.在CATIA选择主视图显示模式。)打开CETOL选项菜单。a.从工具选项栏目选择在偏差标签栏设置Lineartolerances:±mmAngulartolerances:±mmSizetolerances:±mmGDTtolerances:mmb.在图表和高亮显示设置栏设置如下:爪轮中轮莎益博工程系统开发(上海)有限公司图图表和高亮显示设置C.在分析和报告栏设置如下:图分析和报告栏设置)设置锁具在打开和关闭时的测量尺寸如下:莎益博工程系统开发(上海)有限公司图打开时的测量尺寸设置图关闭时的测量尺寸设置之一莎益博工程系统开发(上海)有限公司图关闭时的测量尺寸设置之二图关闭时的测量尺寸设置之三三公差装配模拟创建装配公差模型需要在CETOL重建零部件之间的装配关系零部件在装配体的实际装配位置决定了误差的传播方式和传播结果。对于锁具首先确定侧板作为装配体的装配基准件在CATIA工作树把零件按照实际装配顺序在工作树上调整顺序。由于前面定义了锁具在不同的运动状态下的装配关系因此需要指定锁具在打开时和关闭时对应具体的零件在这里确定锁具在打开时的各个零部件之间的莎益博工程系统开发(上海)有限公司装配关系因此只考虑爪轮销、爪轮、中轮销、中轮、锁轮销、锁轮、止位销、侧板这些部件之间的装配关系。锁具安装时把侧板放在工作树的第一个位置CETOL软件自动认为侧板为固定不动的零件接着安装止位销定义圆柱销和侧板内孔约束根据顺序定义爪轮销与侧板和爪轮之间的装配关系后面一步需要定义中轮销与侧板和中轮之间的装配关系打开时需要定义爪轮与止位销之间的约束关系这样就完整定义了锁具在打开状态下的各个部件之间的装配关系。具体装配如图所示。图锁具在打开状态下的装配约束关系的定义对于锁具在锁紧情况的装配关系定义可以沿用打开时已有的各个部件的装配约束在后续添加棒锺和一个虚拟平面棒锺和爪轮之间有接触约束虚拟平面代表了爪轮与中轮接触时的接触力方向通过虚拟平面控制爪轮与中轮之间准确的接触位置。莎益博工程系统开发(上海)有限公司图锁具在关闭状态下的装配约束关系的定义四.零件尺寸公差和形位公差的创建各个零件之间的装配关系定义完成后定义各个零件的尺寸公差和形位公差以侧板为例首先定义侧板的基准在这里定义侧板主平面为基准A长圆孔的中心为基准B另一个圆孔中心为基准C接下来定义各个安装孔的尺寸公差和形位公差下图显示爪轮孔的尺寸公差和形位公差定义界面。右边灰色显示的孔的尺寸的名义值为mm,由于自动定义了尺寸公差的默认值,所以显示尺寸公差为±,位置度公差为。图尺寸公差定义莎益博工程系统开发(上海)有限公司图位置度的定义五求解定义完成各个零件的尺寸约束在CETOL模型图表和顾问窗口下检查定义尺寸约束的完整性和自由度另外通过在配置下检查各个零件的装配自由度保证整个装配体不产生过约束和欠约束特别在v版本增加针对个别零件的自由度检查功能这样保证精确定义具体零部件。选择运行新的分析弹出求解对话框如下图锁具求解界面这里选择求解一阶敏感度求解导数的扩展点为公差中点。图锁具求解界面六.分析结果解释及输出报告()理想装配状态下的公差分析在CATIA界面启动结果分析器结果显示个求解尺寸的最大值和最小值莎益博工程系统开发(上海)有限公司极限求解的值不具有应用价值因为本产品是采用大批量生产所以统计结果才更有意义在这里假设所有输入的尺寸在满足公差要求的前提下工艺过程能力为即cpk=统计分析结果显示如下图各个输出尺寸的sigma值和合格率。图统计分析结果一从上面的结果可以得知锁具在关闭状态下三个测量尺寸的sigma值分别为、和其在统计状态下的质量合格率为、和打开状态的测量尺寸的sigma值为质量合格率为。CableHoleX和ClawForceOffset的统计质量没有达到sigma等于的质量要求其统计分布如图和图:图CableHoleX的统计分布图一莎益博工程系统开发(上海)有限公司图ClawForceOffset的统计分布图一()实际装配状态下的公差分析上一次的分析都是假设所有的装配的理想装配下的装配质量预测由于本求解主要是要考虑锁具在工作状态下的装配质量此时需要根据结构力学分析结果重新输入各个零件尺寸参数同时在有预紧力作用的情况下爪轮与爪轮轴之间不再是完全同心的状态中轮和中轮轴之间也是不同心的状态根据实际装状态需要重新定义装配关系。设置爪轮与轴的相切位置如下图所示。图爪轮与轴相切位置根据实际的装配状态的重新设置启动求解器进行分析求解得到如下分析结果如下:莎益博工程系统开发(上海)有限公司图统计分析结果二从上面的结果可以得知锁具在关闭状态下三个测量尺寸的sigma值分别为、和其在统计状态下的质量合格率为、和打开状态的测量尺寸的sigma值为质量合格率为。CableHoleX和ClawForceOffset的统计质量没有达到sigma等于的质量要求其统计分布图如下:图CableHoleX的统计分布图二莎益博工程系统开发(上海)有限公司图ClawForceOffset的统计分布图二从上述二种结果数据可以看出考虑了装配体的实际装配状态终轮中心到基准的水平距离CableHoleX中心尺寸发生了偏移而且基本与目标尺寸一致质量有较大改善sigma值由提升到而另外一个关心尺寸接触到基准中心的偏移距离ClawForceOffset质量出现了下降sigma值由下降到这也是由于接触位置的偏移导致实际测量尺寸与目标尺寸产生偏差。理论装配为设计提供了参考但是实际装配状态的模拟更符合生产实际其结果直接指导设计。七分析结果解释及优化根据上述的设置完成后得到各个输出尺寸与输入尺寸的贡献度数值排序贡献度给出输入尺寸公差对输出装配尺寸的贡献因子排序。下图给出了汽车座椅锁具的贡献度数值结果。贡献度数据指导设计合理的公差分配根据输出尺寸的统计质量要求把相关的贡献度数值高的尺寸公差做调整得到达到快速提高装配质量的目的。图贡献度数值排序图贡献度数值排序CETOL独特的算法决定了它能够计算输入尺寸相对输出尺寸的敏感度数值排序敏感度考虑零件尺寸的名义值发生潜在变化时对输出装配尺寸名义值的影响度排序。输入尺寸分为线性尺寸和角度尺寸二大类在输出结果分别结出各个线性尺寸和角度尺寸敏感度数值大小排序。下图中绿色长条表示敏感度的数值来正值紫色长条表示敏感度的数值为负值也就是输入尺寸的变化方向相对输出尺寸的变化方向是相反的。莎益博工程系统开发(上海)有限公司图敏感度数值排序图敏感度数值排序根据敏感度数据排序调整相关尺寸的名义可以大幅度提高输出尺寸的装配质量具体调整如下图所示:修改前修改后图设计尺寸优化过程统计结果对于本产品具有实际的指导意义根据前面的更改建议得到如下图的分析结果。莎益博工程系统开发(上海)有限公司图优化后的统计分析结果从上述结果可以得知ClawTipClearance的sigma值为ClawForceOffset的sigma值为CableHoleY的sigma值为CableHoleX的sigma值为所有的输出结果的sigma值都大于完全满足设计要求。莎益博工程系统开发(上海)有限公司八输出报告从数据工具栏选择一般报告弹出报告对话框在报告模板选择需要输出的项目选择客户化输出客户化报告。选择excel执行程序生成标准报告。把此报告作为后续的参考。输出报告分析界面如图所示。图输出报告界面九.总结通过上述对汽车座椅锁具公差分析过程的描述我们可以得出CETOL可以在三维CAD的环境下做可视化公差模拟结合装配的实际状况考虑销和孔装配偏心的情况对装配质量的影响。CETOL公差分析软件预测运动装配体在不同装配状态下的质量由输入的形位公差和形状公差计算各输出质量在满足控制质量要求的装配合格率或sigma值。结果分析器提供影响质量的关键公差贡献度排序和敏感度排序。由此数据对输入的尺寸公差或形位公差进行改进对输入的名义尺寸进行修改得到满足质量要求的公差分配和产品设计。

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