Automobile Technology & Material

基于3DCS定位长圆­孔设定形式的研究

张轩1,2 王挺1,2 1. 2. , 071000) ( 长城汽车股份有限公司­技术中心; 河北省汽车工程技术研­究中心保定3DCS摘­要: 中对长圆孔的设定形式­有两种,第一种将长圆孔视为圆­孔,第二种将长圆孔视CA­TIA为槽型孔。现通过 绘制出模型,给定相应的基准体系、公差和测量点。理论计算的测量±1 mm, ±1.13 mm,点公差为 第一种长圆孔设定形式­的测量点仿真公差为 第二种长圆孔设定形±1.42 mm 13% 42%,式的测量点仿真公差为 。两种仿真公差与理论计­算公差相比误差分别为 和Slot为更多

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1 前言3DCS

在对汽车上的一些装配­件进行仿真分析时,需要向软件中输入相应­的定位信息、公差信息和测量信息[1- 2]。对装配件来说,被装配件的定位形式为­一面两销,装配件的定位形式为一­面两孔,来限制件的六个自由度。其中,一面两孔定位中的主定­位孔一般为圆孔,副定位孔有圆孔和长圆­1孔之分,如图 所示,主定位孔为圆孔,副定位孔为

X Y长圆孔,且主定位孔限制沿 向和 向移动的自由

Z度,副定位孔限制绕 轴方向旋转的自由度。

通常长圆孔在软件中的­设定具有以下两种形式:第一种是考虑控制自由­度因素,长圆孔只对绕轴方向旋­转的自由度进行控制,可以将长圆孔视为圆孔,在软件中建立虚拟点,只需将该点控制自由度­设置好,并赋予相应的半径和尺­寸公差即可;第二种是软件自身可以­识别槽型孔,根据相应的命令信息去­选择识别出长圆孔,从而满足实际的

3DCS装配情形。现对这两种长圆孔设定­形式在中进行仿真分析,追求最大程度上满足实­际装配情形,得到最贴合实际的公差­信息。2 仿真的输入输出长圆孔­的两种设定方式对最终­公差信息影响程度作为­研究目标,在仿真分析过程中应该­控制除3DCS长圆孔­设定方式以外的条件保­证一致,根据的仿真流程中的输­入输出,这些条件包括各个件的­基准体系输入、孔等特征公差输入和测­量点信息输2 CATIA出。如图 所示为在 中绘制的仿真分析模1 2 3型,其中:是底座,为被装配件,和 是条形块,为

1992—),作者简介:张轩( 男,工程师,硕士,研究方向为尺寸工程。

1 4装配件,并作出以下假设:底座 上具有 个销特±0.05 mm, 1征,假设销的尺寸公差都是 销在 基准下±0.5 mm,的位置度公差都是 销所在平面面轮廓度± 0 mm; 2为 条形块上具有圆孔和长­圆孔特征,两1孔特征与底座 上的销相对应装配,且圆孔为条形块的主定­位孔,长圆孔为副定位孔,因定位孔作为2 ± 0 mm条形块 自身基准,所以默认孔位置度为 。± 0.05 mm,假设圆孔尺寸公差为 长圆孔尺寸公差±0 mm, 2 4 ±0.5 mm,为 条形块 上的侧面 面轮廓度为2 1 ±0 mm;条形块 与底板 相配合面面轮廓度为 条形3 2 3 4块 条件同条形块 。如图 和图 所示分别为底座1 2 1的基准体系和条形块 的基准体系,其中,底座A B的第一基准 为底座底面,第二基准 和第三基准C 2 A分别为底座两侧面;条形块的第一基准 为底B C面,第二基准 为圆孔,第三基准 为长圆孔,条形3 2块 的基准体系等同于条形­块 。5 2如图 所示,测量点信息是选择条形­块 侧面4 3上边线的中点和条形­块侧面上边线的中点,两±2.5 mm测点之间公差假设­为 。3 仿真过程根据基准体系、孔等公差信息和测量点­信息3 MTM(MOVE, Tolerance and Mea⁃在 中建立相应的sure­ment) 6。图 所示为仿真示意。Move过程:条形块装配到底座上时,选择条形块基准面上的­三个点来代替基准,选择基准孔的圆±0.05 mm,心来代替基准并赋予相­应的尺寸公差 选择基准孔的中心来代­替基准并赋予相应的尺­寸公±0 mm(差 利用软件中的命令将基­准孔设置成槽型孔);将条形块基准面上的三­个基准点复制到底座上,视为底座与条形块装配­时的装配基准面并赋予±0 mm,相应的面轮廓度 选择底座与条形块相配­合±销的圆心作为装配基准­销并赋予相应的尺寸公­差0.05 mm ±0.5 mm和位置度公差 。Measuremen­t 5过程:根据图的测量点信息选­择两条形块侧面上边线­中点进行沿两点连线方­向设置测量,并在测量详细对话框中­设置相应的上2.5 mm下极限值 。

4 二维尺寸链计算与仿真­结果分析

7如图 所示,该仿真模型通过二维尺­寸链计算得到封闭环(两测量点)的公差,各组成环公差为: a ± 0.05 mm;b为基准孔尺寸公差 为基准销尺寸公± 0.05 mm;c d差 和 为基准孔相对应的基准­销位置± 0.5 mm;e f度公差 和 为条形块侧面面轮廓度­公

通过概率法[3]计算封闭环的公差:

T = T 2 +T 2 +T 2 +T 2 +T 2 +T 1) ( g a b c d e

(1)将公差数值代入公式 得到封闭环公差约±1 mm,为 由于二维尺寸链计算过­程中不考虑装配件在三­维空间的位置状态,且忽略了杠杆作用对测­量点公差的影响,二维尺寸链计算得到的­封闭环公差要比仿真得­到的公差小。8如图 所示为长圆孔在软件中­不同的设定形式,上图为第一种形式:长圆孔视为圆孔,封闭环±1.13 mm;公差为 下图为第二种形式:利用命令将± 1.42 mm长圆孔视为槽型孔,封闭环公差为 。与二维尺寸链计算结果­相比,第一种形式存在的误1­3%, 42%差约为 第二种形式存在的误差­约为 。(上接第35页)零部件开发责任部门及­工艺工装责任部门进行­分区加上零部件评价要­素进行组合,也可以用户场景为主导,如客户静态观看车辆、过程试乘试驾、购买时价格与配置对比­等场景,分解成看、听、闻、5 结论3DCS通过 对两种长圆孔设定形式­的仿真和对仿真模型二­维尺寸链的计算,得到第一种设定形式下­计算的封闭环公差与理­论计算公差相比存13%在 的误差和第二种设定形­式下计算的封闭环42%公差与理论计算公差相­比存在 的误差。从分析装配的角度上,在做仿真研究时应暴露­出装配的最坏情况,所以在分析装配过程中­应使用命令slot将­长圆孔视作槽型孔。参考文献: [1] . 3DCS [D].徐西会 基于 的公差分析技术研究及­应用 山, 2012.东:山东大学[2] . 3DCS张蕾 基于 的某发动机舱尺寸偏差­分析与研究[D]. , 2015.安徽:合肥工业大学[3] . [M].李纯甫尺寸链分析与计­算 北京:中国标准出版, 1990.社 AT &M摸、用等一级评审项,设定相应的特定评价系­统。参考文献: [1] , .王新新 杨德锋 基于线索利用理论的感­知质量研究[J]. , 2007(4): 97-102.经济研究导刊 AT &M

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图 副定位孔为长圆孔形式
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图 二维尺寸链
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