汽车研发:3DCS公差分析工作规范!

漫谈君 汽车大漫谈 2020-03-24

 漫谈君:专注分享最燃的汽车研发技术!

小姐姐们化好妆出门前都喜欢照镜子,重复多次检查自己的妆容和欣赏自己的美貌,确保完美了再出门,汽车在量产前也要做多轮的检查与修正,其中装配的尺寸更是如此,公差一定要合理,才能在装配和使用过程中不出现问题,因此3DCS就变得很有用了!



今天

漫谈君就带你一起来看看

3DCS公差分析工作规范

漫谈君同时也为大家收集了一套比较完善的标准(详情请点击汽车标准清单及使用状态汇总(附送全套法规)》查看),领取方法请往下看!


漫谈君说 

一、漫谈君为大家准备了如下干货:

1、56集CATIA基础教程,在公众号后台回复“56”,即可领取!

2、全套汽车标准,在公众号后台回复“标准”,即可领取!

二、汽车大漫谈汽车研发技术群加群:

8群已建立,有需要进群的工程师童鞋,请加漫谈君微信:autotechstudy01,备注名称+专业哟,方便邀请进群


3DCS是3维尺寸控制系统(3-Dimensional Control Systems)的简称。3DCS公差分析简单的说就是使用3维尺寸控制软件,通过对数模添加公差从而将数模模拟为真实状态下的工装件,进行公差分析时对软件模拟出的工装件(含公差)进行随机抽样并进行装配,最终分析出零部件中哪些公差设置得不合理的一种方法。




名词定义


要想做好3DCS,就需要先来了解有关3DCS装配的内容和名词定义,使用时才能得心应手。

1

 3DCS装配

在公差分析时需要使用3DCS装配将零部件装配到一起,进行公差分析。我们常用的3DCS装配均按照3-2-1定位方法进行装配。下面简要介绍一下3-2-1定位方法,以图1中的白色方块为例,若想将它定位至少需要6个定位销(图1中黑色的圆柱),实际上在软件中可以将这6个定位销抽象为6个点(下图中的绿色圆点),即至少需要6个点才能将白色方块定位。



我们将这6个点分为三组。第一组是指底面的三个点,限制上下方向的移动,三个点可不在一个平面中但其方向向量需要平行。第二组是指后侧面的两个点,限制前后方向的移动。第三组是指左侧面的一个点,限制左右方向的移动。且这三组点所在的平面方向(圆柱轴线方向)要相互垂直,这种定位方法就叫做3-2-1定位方法。

2

添加公差 

进行公差分析时需要在软件中给零部件相应的部位添加公差,公差分析的结果受某些因素的影响较大,主要包括以下几种因素:



然而在实际分析时一般不能充分获得上述信息,为了使分析结果贴近实际情况我们一般将相关公差设置为正态分布。若能够充分获得上述信息,则可根据实际公差分布情况设置公差。

3

3DCS测量及分析计算 

目前公差分析可对风险间隙相关的问题进行分析,并找出设置不合理的公差,减少由于公差设置不合理所导致的间隙不匹配问题。

在进行风险间隙公差分析时需要对重点关注的部位建立3DCS测量(如零部件间隙),以便软件能分析出哪些零部件的公差对测量结果有影响在公差分析时软件将每个零部件都模拟成实际生产出的工装件(含有公差,一般选择公差服从正态分布)。

为了使分析结果贴近实际装车情况,软件在分析时从这些模拟出的工装件库中随机抽取零部件进行装配。为了在保证计算精度的前提下提高计算速度,我们一般使用2000次抽样装配。



4

公差分析结论

公差分析结束后软件会给出公差分析的结论,根据计算结果可以快速分析出所关注的3DCS测量(如零部件间隙)是否满足我们的要求,同时可以分析出哪些公差对所关注部位(如零部件间隙)有较大影响。

由于每个实际零部件的尺寸都与理论数据存在一定的偏差,因此将这些含有公差的零部件装配到一起时零件的间隙会与理论间隙存在一定的偏差。如果模拟后的最小间隙满足我们的设计要求说明这些零部件的公差设置的比较合理。



反之,零部件公差设置的不合理。由于实际装车中冲压变形、焊接变形、注塑变形和装配变形等是无法避免的,因此将这些零件视为刚性体分析出的装配结果可能会与实际装配结果有一定偏差,但分析出的不合理尺寸及公差与实际情况的趋势是一致的,具有一定的指导和参考意义。



软件设置环境配置


在进行整车3DCS公差分析前需要对CATIA软件中的一些参数进行设置,以满足公差分析的要求,使计算机能够更快速有效的进行相关分析计算。

在CATIA中进入开始→AnalysisSimulation→DCSToleranceAnalysis7.2.0.0,如下左图所示,点选对应图标进行参数设置,一般采用默认设置即可。



公差分析


整车3DCS公差分析是结合整车数字模型,使用CATIA软件提供的相关功能,对数字模型进行公差分析,从而将现实零部件存在的公差设置不合理问题直观的反映在软件中,以帮助设计师进行零部件设计及调整。

公差分析若想得出与实际情况相近的结果需要搜集不同零部件的公差分布、生产线夹具的数模及其公差分布等信息。因目前客观条件所限,无法搜信夹具的信息,因此在进行公差分析时只能做总装领域无夹具零部件的装配结果分析,又由于无法搜集零部件公差分布的信息,进行公差分析时可认为零部件公差满足正态分布,这样分析出的结果与实际情况可能有些差别,但具有一定的指导意义。

1

公差分析流程

对公差的分析首先将数模调入,并创建装配用几何元素,再到创建3DCS装配并给零部件添加公差后可一一对建立所关注部位进行测量,通过测量的数据分析并给出具体结论。



2

公差分析过程

应用3DCS的三维尺寸公差分析能给出既满足产品的设计性能需求又简单易行且经济性较好的符合工程实践的公差优化改进方案,能够解决工程实践中企业所面临的实际问题。下面以前车灯简易模型的分析为例对整个公差分析的过程进行介绍。

1)打开前车灯简易模型的数模

打开数模后要将数模激活为设计状态,进入3DCS模块后点击刷新命令,系统会自动生成3DCS结构树。



2)创建装配所用的点

使用FeaturePoint命令创建前灯3DCS装配所用的点(如图7)。按照3-2-1定位法我们需要创建6个点限制前灯的6个自由度。实际上我们用其中的一个点(H_YZ点)限制2个自由度时可以少创建一个点。图7中H_X1、H_X2、H_X3三点限制X向的位移和Y、Z向的旋转,H_YZ、H_Z两点限制Z向的位移和X向的旋转,H_YZ点限制Y向的位移。



使用FeaturePoint命令并选择支架与前灯对应的固定孔,创建3DCS装配所用的5个点,创建这5个点时要保证其与前灯的5个点一一对应。



3)创建3DCS装配

使用Move命令,选择上面创建的装配点将前灯装配到支架上,如下图所示。



4)给零部件添加公差

使用添加公差命令并点击装配所用点为其添加公差,公差分布使用默认值即可,默认公差分布为正态分布(Normal),并设置公差值,如下图中所示的公差值为±0.5,其中Range表示公差带的范围,Offset表示公差带的中心。



5)建立所关注部位的测量

如下图所示,使用测量命令建立两灯之间间隙的测量,并设置我们能接受的间隙值范围(即设计要求),在本例中我们将间隙值上限设置为7.5mm,下限设置为4.5mm。

建立测量后在进行计算时软件会给添加公差的固定点赋予公差值,这样将带公差的零部件装配后会引起零部件位置的变化,最终导致测量值(即间隙值)的变化,计算完成后我们考查测量值(即两灯之间的间隙值)的变化范围是否满足设计要求(4.5mm~7.5mm),如不满足要求则需要对某些公差值进行调整重新计算直至满足设计要求值为止。



6)公差分析计算

点击公差分析命令进行计算,一般使用默认计算次数(2000次)即可,这样可以使软件在保证分析精度的前提下高效的进行分析计算,点击Start开始计算。



7)公差分析结论

本例的分析结论如下图所示。图中横坐标为间隙值,纵坐标为横坐标对应的值在2000个样品中出现的频次,中间的两条线LSL与USL分别是我们给出的间隙值下限(4.5mm)与上限(7.5mm),图中满足设计要求的部分为绿色,红色为不满足设计要求的部分。

在图的下方有一个列表,分别列出了不同固定点的公差值对分析结果的影响程度(用百分比表示,按照影响力由大到小进行排名)。如图所示前4项的公差对分析结果产生了决定性的影响,因此需要根据实际情况分析(综合考虑加工工艺水平、成本因素、装配条件等等)这4项的公差有哪些能够修改。公差修改完成后重新进行计算直至满足设计要求为止。

 



结语


3DCS公差分析采用蒙特卡罗法进行计算。蒙特卡罗方法是一种随机模拟方法,以概率和统计理论方法为基础的一种计算方法,是使用随机数(或更常见的伪随机数)来解决很多计算问题的方法。



我们可以这样理解软件的分析过程:软件分别模拟了前照灯、转向灯和支架的供应商所生产的零件,且这些零件固定点的公差满足我们给出的正态布要求,然后采用随机抽样的方法分别在每家供应商的零件库中抽出一个零件,然后将它们组装到一起,一共进行了2000次这样的操作,并最终组装成了2000个样品。因固定点均添加了公差,几乎每个组装后的零件与其理论位置都会有一定的偏差,这时测量两灯的间隙,如果2000个样品均满足设计要求说明这些固定点的公差设置的比较合理。

 

 

写在最后

我用持续不断的

努力写作与分享

希望换来你

持续不断的成长

你的

阅读关注分享

就是对我的肯定与支持

十分感谢

!!!


说明:文中部分图片、信息来源于网络,

由漫谈君根据经验整理,仅供学习、交流!

猜您喜欢
往期精选▼

1. 全球整车开发流程(GVDP)详细解读!

2. 汽车零部件研发流程及方法深度解析!

3.汽车研发:整车各专业研发标准分类汇总!

4.李书福还是太温柔了,这些造车真正的难点都没告诉你!

5.汽车研发:整车正向开发性能测试项目清单!

6.看这里!56集Catia基础视频教程等你来拿!

7.汽车研发标准大汇总!

8.汽车研发:OTS认可流程!

9.汽车研发:零部件DV&PV;试验对比解读!

10.汽车研发:底盘调教流程及方法解读!

11.汽车研发:整车运动部件校核分析!

12.汽车研发:钣金零件结构设计规范与工艺合理性要求!

13.汽车研发:车身设计中工艺余量的选用!

14.汽车研发:车门内饰板设计要求解读!

15.汽车研发:白车身过孔设计规范!

    本文由自媒体作者汽车大漫谈投稿,版权归原作者所有
    如若侵权,请联系本站删除