基于VisVSA技术的三维统计公差分析及应用
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风玻璃匹配区域的控制目标主要是2个零件分缝处的间隙要求,此处也是客户视角容易观察到的位置。
如果此处间隙大,会增加雨天出现漏水的风险,需严加控制。
我们对国内竞品车型进行测量分析得出结论,目前此处间隙国内主流制造装配工艺水平大致为 1.5±1.5 mm,因此设定此区域的DTS 目标值(图2)。
图中的“Gap”为间隙,名义值和竞品车型一致为1.5 mm,但是公差收严为±1.0 mm,“Gap”下的“∥”为平行度要求,要求最大值减去最小值小于1.5 mm。
图1 扰流板装配工艺图2 DTS 目标值2.3 创建3D 模型进行虚拟偏差分析2.3.1 定位分析后扰流板和后挡风玻璃的定位策略都可以遵循N-2-1定位原则(N ≥3),一般在零件投影面积最大的面上选取N 个点,这样就可以控制2个方向的自由度(扰流板控制U/D 面,挡风玻璃控制F/A 面)。
然后再用2个定位销或者孔控制其他4个方向的自由度,这样就可以完全控制零件的6个自由度[3]。
2.3.2 公差分配按照以往的经验,通常扰流板和挡风玻璃的基准点公差都是0,然后我们在扰流板上选取3个测量点均匀分布在左、中、右处,这3个测点的公差设定为±0.5 mm。
同时我们在后挡风玻璃上选取对应的3个点,公差也设定为±0.5 mm。
这样,通过测量模型上点和图3 模拟装配计算结果图4 建模结构树图5 模型运行结果表1 模型超差率测点M1测点M2测点M3超差率9.6%10.8%8.5%CPK0.460.480.502.4模拟装配结果分析我们根据上述模型模拟装配2 000次,结果如图5所示。
可以看到左、中、右3个测点的正态分布图基本一致,三个测点超差概率接近10%,比较高,都是负偏差概率较大,且CPK 指数不高。
这种情况下装配结果达不到DTS 目标值,具体数值如表1所示。
(下转第80页)(上接第77页)2.5公差优化以中间的测点M2为例,查看影响这个测点偏差的因子(图6)从图中可以看到,行李舱盖上的扰流板Z2安装点影响率将近60%,超过第二个因子7倍,因此如果提升这个点的公差,可以把超差率显著降低。
基于VisVSA 的高速列车车顶的装配偏差仿真分析Simulative analysis of assembling deviation for car roof of high-speed train for measure points based on VisVSA李宝旺1,李永军1,刘 涛2,李志敏2,姚利民2LI Bao-wang 1, LI Yong-jun 1, LIU Tao 1, LI Zhi-min 2, YAO Li-min 2(1.中车唐山机车车辆有限公司制造技术中心,唐山 064000;2.上海交通大学 上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室,上海 200240)摘 要:高速列车车顶的装配质量是影响车体总成制造质量的关键因素。
利用三维公差分析软件VisVSA对高速列车的车顶进行了装配偏差仿真分析。
结果表明,车顶的高度的超差率不能满足原有公差设定下的要求。
依据仿真分析结果对偏差贡献度较大的零部件公差进行修正,修正后的超差率明显减小,满足装配要求,在保证检测质量的前提下,可以有效提高生产效率。
关键词:高速列车;车顶装配;偏差VisVSA中图分类号:THl61 文献标识码:A 文章编号:1009-0134(2017)05-0151-02收稿日期:2017-04-24基金项目:2016年智能制造综合标准化与新模式应用项目(2016093)作者简介:李宝旺(1980 -),男,河北唐山人,高级工程师,本科,主要从事轨道客车制造技术研究。
0 引言高速列车可以满足长距离、大运量、高密度、短时间的运输要求,对推动国民经济发展和社会的进步起着举足轻重的作用[1]。
高速列车的设计制造是一个复杂的系统工程,车体的装配精度是使列车能够满足运行平稳性、乘坐舒适性、行驶安全性设计需求的前提和保障。
高速列车车体零部件工艺流程复杂,具有多级、多层面的复杂产品结构和制造系统特征。
为了进一步提升车体产品质量,传统的主要依赖于经验和物理样车的车体开发手段已经难以适应高速列车制造业发展和市场需求,高速列车车体制造质量是制约我国轨道装备制造业自主品牌高速列车发展的关键问题。
基于VisVSA虚拟仿真的汽车仪表台配合公差分析刘昭;吴春喜;闫高峰;张欣【摘要】本文基于尺寸链及VisVSA(以下简称VSA)虚拟仿真分析软件对某车型的仪表台定位装配策略进行硏究分析,模拟2000次装配结果,然后对未达标项进行优化,使相关匹配关系满足DTS标准。
VisVSA的仿真原理及应用条件不管是传统燃油车还是正在普及的新能源车,均离不开仪表台。
汽车仪表台作为功能按键的载体及其安装位置的特殊性,其与周边零部件的配合尺寸(GAP/FLUSH )—直都是顾客和车企关注的重点。
【期刊名称】《汽车制造业》【年(卷),期】2019(000)009【总页数】3页(P30-32)【关键词】虚拟仿真;仪表台;公差分析;汽车;仿真分析软件;装配策略;匹配关系;仿真原理【作者】刘昭;吴春喜;闫高峰;张欣【作者单位】[1]众泰汽车工程研究院;[1]众泰汽车工程研究院;[1]众泰汽车工程研究院;[1]众泰汽车工程研究院;【正文语种】中文【中图分类】U469.1本文基于尺寸链及VisVSA(以下简称VSA)虚拟仿真分析软件对某车型的仪表台定位装配策略进行研究分析,模拟2 000次装配结果,然后对未达标项进行优化,使相关匹配关系满足DTS标准。
VisVSA的仿真原理及应用条件不管是传统燃油车还是正在普及的新能源车,均离不开仪表台。
汽车仪表台作为功能按键的载体及其安装位置的特殊性,其与周边零部件的配合尺寸(GAP/FLUSH)一直都是顾客和车企关注的重点。
如何科学合理地定义相关零部件的GD&T (Geometrical Dimension Tolerances,几何尺寸公差)以及仪表台与周边零部件的DTS(Design Tolerance Tpecification,设计公差规范),成为各车企尺寸工程人员研究的方向。
在公司现有车型装配过程中,经常出现仪表台与左右前门护板间隙差,不符合DTS的匹配问题,给车企造成很大的困扰。
基于VisVSA软件的三维偏差分析方法作者:朱立君王浩来源:《企业科技与发展》2016年第09期【摘要】随着汽车市场竞争日益激烈,降低成本、缩短开发周期及提高产品质量成为汽车生产企业竞争的焦点,可视化模拟仿真的三维偏差分析越来越受到企业的重视。
文章介绍了偏差分析常用的3种方法:极值法、统计分析法、蒙特卡罗模拟法,并且以上汽通用五菱汽车股份有限公司某新车型尾门、尾灯的装配为例,着重介绍了基于VisVSA软件的三维偏差分析方法。
通过VisVSA软件对新产品进行三维建模与数理统计仿真,然后用来进行偏差分析与优化,从根本上解决了产品开发设计过程中的尺寸问题,提高了新产品的核心竞争力。
【关键词】VisVSA;偏差分析;蒙特卡洛模拟法;尺寸工程【中图分类号】U463.82 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688(2016)09-0058-070 引言随着人们的生活水平日益提高,汽车曾经的代步角色正在发生变化,汽车的外观感知质量与舒适性越来越受到人们的重视,因此整车尺寸偏差的控制在整个汽车开发过程中开始占据重要的地位。
20世纪80年代末,日本汽车企业依靠全面质量管理体系使车身制造综合尺寸偏差控制在2 mm以内,良好的车身制造质量使日本轿车品牌得到了全球人们的认可。
20世纪90年代初,美国三大汽车制造公司通过著名的“2 mm工程”,使尺寸偏差从1993年的4~5 mm减少到1996年的2 mm以内,用短短的3年时间赶上世界先进水平,迅速夺回了市场[1]。
2005年,J.D.Power对不同汽车部件的用户关心度进行调查,调查结果显示,汽车用户对车身外观的关心度最高[2]。
公差的设计与控制是决定汽车外观质量的关键因素之一,偏差分析是产品尺寸工程管理过程的核心部分。
尺寸偏差分析是根据车身装配环节上零部件的尺寸分布和公差,考虑偏差的传递和累积,计算装配体尺寸偏差的均值和标准差,寻找产生装配偏差的原因或分析尺寸策略合理性的过程。
基于VSA的容差建模分析作者:葛磊来源:《科技视界》2018年第25期【摘要】飞机制造过程中,其零部件的公差及装配工艺流程直接影响飞机的装配精度。
本文使用ViaVSA容差分析软件以产品模型为基础,结合尺寸链,对VSA建模不同方法进行分析,确定最优建模方法。
【关键词】容差分析;尺寸链;装配中图分类号: TH124 文献标识码: A 文章编号: 2095-2457(2018)25-0021-002DOI:10.19694/ki.issn2095-2457.2018.25.009【Abstract】The precision of part and process plan of the plane directly affect product’s manufacturing accuracy in the process of aircraft manufacturing. Based on the product model with combination of dimension chain,this article use tolerance analysis software ViaVSA to analysis different model affect on assembly,and then confirm the optimal model.【Key words】Tolerance analysis; Dimension chain; Assembly0 引言公差是产品设计的重要组成部分,是保证产品工功能的关键因素。
飞机对装配准确度要求非常高,可以通过制造准确度、装配容差等方法满足高装配准确度要求。
然而制造准确度要求越高,通过减小制造误差来实现时,将会导致制造成本大幅度的增加同时对加工设备的要求也势必提高,因此一味试图通过提高制造准确度的方法来满足装配准确度是难以实现的。
装配过程的协调通常表现为协调路线,不同的协调路线与装配误差累积和容差分配密切相关,最终都要通过装配容差和工艺余量来满足装配封闭环的要求,而装配过程中对工艺余量进行修配和协调将直接影响装配准确度[1]。
VSA问题解决方案1概述Teamcenter Visualization VSA是一个尺寸分析工具,用于对制造和装配过程进行仿真,预测变差量以及造成变差的原因。
Teamcenter Visualization VSA可以帮助减少变差对产品尺寸质量、成本以及上市时间造成的负面影响。
2主要功能Teamcenter Visualization VSA可以创建一个三维数字原型来对生产过程进行仿真。
该数字原型包括对几何图形、产品变差(公差)、装配过程变差(顺序、装配附件的定义、工装)和测量结果的综合表示。
通过该模型,Teamcenter Visualization VSA可以预测产品设计、公差及装配过程等是否存在问题,并可以识别产生问题的根本原因,从而在产品开发过程的早期对上述过程进行优化。
Teamcenter Visualization VSA 的几个主要功能包括如下:(1)Teamcenter Visualization 基础:CAD 中性、轻量化的TeamcenterVisualization 环境允许在一次分析中纳入来自全异CAD 系统的几何图形。
另外,这样还可以对大型装配进行分析,利用很多数字模型功能,比如横截面、三维余隙/标记/测量等。
(2)几何公差:Teamcenter Visualization VSA 支持利用基于ASME Y14.5M公差标准的各种特征来建模。
Teamcenter Visualization VSA支持的关键公差因素包括最大实体状态、复合位置和轮廓、多重基准参考框架以及单侧/不平等双侧曲面轮廓。
(3)ConJoin装配制约引擎:ConJoin是一个基于公式的通用装配解算程序,用一个单一的公共用户界面来分析高于和低于静态约束和运动机构装配约束。
(4)弹性部件功能:通过与很多FEA 解算程序集成,TeamcenterVisualization VSA 能够理解由加紧、焊接和回弹引起的部件弹性。
发动机典型结构装配偏差模型建立与分析(VSA)引言:机械产品装配是整个机械产品制造过程的最后阶段,装配质量的高低,直接影响到机械产品的工作性能、使用效果、可靠性和服役寿命。
刚性装配偏差模型将装配系统中所有零部件假设为刚体,忽略了其在装配过程中的变形。
装配分析主要分析的是零部件形封闭的过程,研究的内容是零部件的几何运动。
但实际装配系统中,零部件是会发生变形的,尤其在汽车车身、飞机等装配工艺中,存在大量的薄板装配过程,柔性零件装配成为一个形封闭与力封闭相耦合的过程。
VisVSA是一涉及偏差分析的大型商用软件,主要是基于图形特征建模和Monte Carlo仿真计算。
可以解决复杂空间三维尺寸链的偏差分析。
本文针对发动机典型结构装配进行装配偏差建模分析,以便进一步的公差分析和公差分配。
公差分析主要涉及超差率、敏感度、贡献度;公差分配主要考虑成本和性能。
偏差建模流程:1、确定零件相对位置关系发动机典型结构的装配主要涉及的零件有缸体,曲轴,活塞,连杆,活塞销,轴瓦,止推瓦,连杆衬套。
装配前,零件相对位置关系没有确定,如图1,在VSA软件中,装配命令无法移动零件。
为了操作方便,首先将一系列零件导入到UG中,根据零件间的相对位置关系和约束关系建立装配好的装配体,如图2,并另存为jt格式。
把装配好的装配体导入VSA中,建立特种,定义基准和偏差。
图1 发动机典型结构零件图2装配好装配体2、建立特征,定义基准和公差针对每一个零件,根据零件压缩比相关GD&T,建立特征和基准以及公差。
由于零件中有圆度和圆柱度要求,VSA中不能定义圆度,所以统一用圆柱度代替;如果圆柱度和直线度大小相同时冲突,将直线度适量减小。
下面写出具体建立特征,定义基准和公差流程。
因为不同零件的过程类似,再次不再赘述。
建立特征流程:①右击Process→添加→零件/装配体;②右击零件→添加→特征,选择所需特征(轴);③在轴特征对话框中,输入参数(坐标、方向等),点击确定可建立一轴特征;④单击其中的命令按钮,选择零件对应的轴孔槽面,创建轴孔等特征;⑤创建特征后,会有特征显示(右图在曲轴上创建一各轴特征)⑥输入框的后面有箭头,可单击选择特征⑦方向栏最后一个图标按钮为方向取反⑧公差库一般不使用建立公差流程:⑨由零件实体建立特征(以曲轴示例),建立主轴颈和连杆颈两个轴特征;⑩选中特征(主轴颈)→右键→属性;⑪在“几何体”标签下,看各参数(直径、方向)是否准确;⑫切换到“大小”标签下,给主轴颈设置直径公差;⑬在“特征控制”标签下,添加几何公差;⑭在“分布”标签下,设置公差的分布情况,一般是正态分布;⑮在“注释”标签下,添加注释,在“首选项”标签下,设置特征的显示颜色。
Vol.27,No.9,2020基于VisVSA的容差分配技术在机头前机身对接中的应用吕培培,葛 磊(上海飞机制造有限公司,上海201324)摘 要:在飞机研制中,合理的装配容差设计是提高装配准确度、减少研制成本和提高一次装配成功的有效途径。
分析容差设计与设计、工艺、制造、装配等飞机研制过程之间的联系,研究基于蒙特卡罗算法模拟的装配容差分析的原理,规划基于VisVSA建立容差分析模型的应用流程。
基于工程要求,通过软件辅助,对机头与前机身对接面的协调要素进行容差分配方案设计,得出工艺协调要求、调姿公差、分配给各部段界面公差与装配工艺能力之间的关系图,分析影响各协调要素的主要影响因子,根据目前的工艺能力,确定较优的一套分配方案,对民机大部段对接的容差分配工作具有一定的应用价值。
关键词:容差设计;蒙特卡罗算法;VisVSA;机头与前机身对接面;协调要素ApplicationoftoleranceallocationtechnologybasedonVisVSAinfrontfuselagedockingofnoseLVPeipei,GELei(ShanghaiAircraftManufacturingCo.,Ltd.,Shanghai201324,China)Abstract:Reasonableassemblytolerancedesignisaneffectivewaytoimproveassemblyaccuracy,reducecostandincreasethechanceofassemblessuccessinaircraftdesign.Thispaperanalyzestherelationshipoftolerancedesignanddesign,crafts,manufac turingandassembly,studiestheprincipleofassemblytoleranceanalysiswhichbasedonMonteCarloalgorithm,planstheprocessofbuildingthemodeloftoleranceanalysiswhichbasedonVisVSA.Basedontherequirementsoftheproject,designingthetoler anceallocationschemeofbindingsurfacebetweennoseandforefuselageattheaidedofsoftware.Analyzethemainaffectivefactorandgeneratethechartofrelationshipbetweencraftscoordinationrequirements,adjusttolerance,distributedtoleranceandtheabil ityofcrafts.Accordingtothepresentmanufacturingcapability,obtainanoptimizedtolerancedistributionscheme.Theresultsshowthatthemethodhasacertainapplicationvalueontheworkoftolerancedistributiontowholeaircraft.Keywords:tolerancedesign;MonteCarloalgorithm;VisVSA;thebindingsurfacebetweennoseandforefuselage;coordinationfactordoi:10.3969/j.issn.1006-8554.2020.09.004! 引言为了保证飞机装配完成后达到规定的飞机结构强度、空气动力性能等性能指标,对装配准确度要求非常高[1],而装配准确度是控制飞机零组件装配误差累积的有效手段,合理的飞机零组件容差分配是保证飞机装配准确度、控制或补偿装配误差的重要途径,装配误差累计分析与容差优化是获得合理的容差分配方案的关键支撑技术。
MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺基于VSA的尾门与顶盖间隙偏差分析李扬宇 张争上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007摘 要: 乘用车尾门与顶盖的相关配合一直是整车匹配中的难点。
本文围绕某车型尾门与顶盖的间隙配合相关工作展开,基于三维偏差分析软件VSA建立尺寸仿真装配模型,模拟尾门装配过程,计算装配后尾门与顶盖间隙超差概率及各个影响因子的贡献量。
通过相关工装定位块的使用,优化尾门装配过程,并对优化后的方案进行仿真验证,有效降低了尾门与顶盖间隙超差概率,减少了实车匹配阶段的重复性工作。
关键词:偏差分析 VSA 间隙 尾门 顶盖1 引言随着目前经济的飞速增长,人们的物质生活水平显著提高,汽车由原来普通代步工具的单一角色,已经转变成为体现大众审美的高端工业艺术品。
汽车的外观感知质量越来越受到顾客的重视,已经成为了影响顾客购车的关键因素,同时也成为各个企业提升产品竞争力的关注要点。
因此,整车外观尺寸偏差控制已经逐渐在研发过程中占据重要地位。
偏差分析是尺寸偏差控制的重要手段,也是尺寸工程中的核心部分。
对新产品的定位策略、装配工艺进行偏差分析,可以减少零件实际模具调试阶段的工作量,缩短开发周期,降低开发成本,提升企业的竞争力[1]。
尾门与顶盖的间隙,作为整车尾部区域重要的外观尺寸,对造型风格的具体实现产生重要影响,同时也反映了整车的设计水平与制造水平。
相关总成的制造精度、定位策略以及装配工艺均会对该间隙造成影响,造成间隙超差,影响外观感知质量,降低用户满意度。
如果间隙超差严重,还会影响尾门开启及闭合,造成严重的功能性问题。
本文以某车型尾门与顶盖间隙超差问题为切入点,基于偏差分析原理与偏差分析仿真软件,分析及优化尾门装配过程,提高了装配稳定性与目标间隙合格率。
2 偏差分析的基本原理及VSA工作流程偏差分析,是基于零件构成的尺寸链关系,分析尺寸链中各个组成环的尺寸偏差,如何影响封闭环(目标尺寸)尺寸偏差,也就是各个组成环的偏差积累,是否会造成封闭环尺寸超差[2]。