公差分析和尺寸链方法.ppt

1、公差分析和车身尺寸链方法公差分析蔡斯和帕金森，1991)根和平方(RSS) : (Spotts，1978，Lee和Woo，1990)蒙特卡洛模拟： (Craig，1989)，8/49，简单变化模拟示例，给定部件公差，确定测量尺寸的变化(块和底座之间的间隙)。在最坏情况分析中，假设贡献尺寸始终在公差范围内。通过做出这种假设，可以找到最差情况下的极限，在此范围内，测量尺寸必须始终保持不变。最差情况分析，均方根，RSS背后的思想是将公差视为具有一定过程能力的正态分布，并使用随机装配。一些线性函数的均值和方差，12/49，蒙特卡洛模拟，13/49，14/49，15/49，线性化灵敏度模型，通用装配模型

2、是：的函数，其中xi是部件尺寸，y是合成装配尺寸。组件的平均尺寸为：(1)，16/49，线性化灵敏度模型，为了计算方差，我们将泰勒级数展开应用于方程式。(1)，将给出：在装配方程为线性的特殊情况下，装配均值和方差的表达式是精确的。然而，对于非线性装配，方差估计可能不正确。17/49，线性化灵敏度分析，x，y，18/49，非线性装配示例，在超越离合器总成中，我们感兴趣的是部件尺寸的可变性将如何影响接触角-装配尺寸。x1:轮毂宽度x2 6)测量数据不一致；30/49，约束分类，错误约束：1)尝试定位有内部应力的零件；2)失效约束；31/49，装配约束分析和约束的利用，车身装配中常用的装配约束：搭接

3、、对接、转角、4向销、2向销、内应力利用内部装饰：装饰面板之间的匹配外部装饰：前、后防护板和翼子板与侧壁之间的连接、32/49，计算机辅助设计中的装配约束许多所谓的正约束设计方案实际上被过度约束。到目前为止，不同的计算机辅助设计系统通常有不同的分析方法。为什么？33/49，尺寸链的公差和分解，34/49，尺寸链元素的几何特征参数，n1，n1，r，n1，r，N2，d，节点Nf表示零件上的匹配特征。边EP和表示节点NP和Nf之间的连接边；边缘Ef表示节点Nf之间的连接边缘。A1代表节点和边的属性，FD1，FD2，36/49，尺寸链是自动生成的，尺寸链的每个环节都是使用改进的全路径搜索算法生成的。3

4、7/49中，尺寸链的求解和尺寸链路径的获取解决了尺寸偏差传播的问题，而各个环节的装配偏差如何沿着尺寸链路径传播则是尺寸联合求解的另一个关键问题。为了解决这个问题，有必要研究影响零件位置关系变化(过渡)的各种因素，其中装配稳定性条件、夹具布置和零件装配的公差特性是最重要的。如果确定零件的装配位置是偏差传播分析的重要的第一步，那么建立一种程式化的装配偏差传播方法是实现计算机辅助偏差分析的第二步。，38/49，求解尺寸链的局部坐标和全局坐标，3-2-1定位原理定位块定位销孔定位(本研究)局部坐标第一主定位平面关键定位特征控制点(O1，O2) x，y，z轴、GCS(全局坐标系)，39/49，求解尺寸链

5、的位置和姿态，描述零件匹配面(内侧)的姿态参数包括：特征点坐标，匹配面的法向量等。如果Mi(x，y，z)(i=1，2，3)是匹配面上的三个特征点，那么平面方程：法向量各分量与参考坐标轴之间的夹角，以及匹配面的姿态可以看作是尺寸链的一个环节！定位控制点属于零号环！40/49，尺寸链求解零件的位姿，两个内部特征之间的空间位姿关系，以匹配表面特征和定位特征，内部匹配表面特征之间，41/49，尺寸链求解尺寸环的公差分布(装配特征)，车身装配特征公差平面度公差同轴度公差，平面度公差参数：(M(x，y，z)，nt，Tp)。位置度公差参数：(N(x，y，z)，Cn，h，th)，其中Cn为装配间隙的标称值，T

6、h为间隙变化范围，h为薄板厚度。infinitesimal，42/49，尺寸链求解尺寸环(装配特征)的公差分布，分布特征的单维环节的理论分布区域是两个独立的尺寸环节，43/49，尺寸链求解尺寸环(装配特征)的公差分布，分布特征尺寸环节的实际分布区域取决于两个方面：一是点的几何位置控制参数(坐标和距离受基准面影响等。)；通过匹配特征(包括定位特征)之间的空间变换，确定每个尺寸链的装配状态(即零件装配的几何特征之间的位置关系)，进而确定尺寸链的公差范围。有必要建立两种空间转换关系：(1)匹配特征和定位特征之间，以及(2)非定位匹配特征之间。空间变换法，44/49，空间变换法的特征之间的变换关系，匹

7、配面的姿态变换关系，45/49，空间变换法的特征之间的变换关系，特征点变化面积的确定特征点M的理论位置位于平面度公差区域的中点。根据定义，M点的位置可以在公差区域的两个边界平面内变化。当参考基准或匹配基准发生变化时，根据叠加法可以确定M点的变化范围，其中：M点的变化范围是指坐标系在X、Y、Z三个方向上的单位矢量，点Mi处的平面法向矢量，关键尺寸的方向矢量，代表点积运算、46/49，空间变换法的特征之间的变换关系。 非定位特征主要是指内部匹配特征和外部匹配特征(即连接特征)的假设：轮廓匹配、曲面匹配、47/49、非定位特征之间通过空间变换方法的变换关系、齐次变换关系，其中：它是空间变换的旋转角度

8、，等于各个方向矢量在xoy、yoz、zox上的投影夹角，具体确定时应遵循右手定则； 匹配面的位置偏差；48/49，尺寸链闭环，闭环变化范围计算步骤(蒙特卡洛法):确定初始合成环中匹配面特征点(如M1、M2、M3)的公差范围；建立由上述特征点(随机或确定)组成的平面方程，建立相邻匹配面的平面方程，根据空间变化关系计算相邻匹配面内部特征的姿态；根据尺寸链重复步骤4)，直到获得关键尺寸特征点的位置和姿态，并记录相应的坐标值变化。根据样本量，重复步骤1)和5)对所有计算出的关键尺寸的位置和姿态进行统计分析，计算平均值和样本方差并记录。一般来说，汽车车身上的闭合环，49/49，计算车身尺寸链链节的贡献率，每个组成环是关键尺寸的影响因素，每个组成环的贡献率可以通过稍加修改前一节的算法来计算。根据关键尺寸