汽車車身結構公差分配的研究

汽車車身結構公差分配的研究

1封閉環(huán)尺寸鏈計算車輛和框架是由零件組成的。安裝的精度與相關零件和框架的制造誤差的累積有關，尤其是關鍵部件的加工精度。在裝配或零件加工過程中,由相互連接的尺寸組成的封閉尺寸組稱為尺寸鏈。尺寸鏈按功能分為裝配尺寸鏈、零件尺寸鏈、工藝尺寸鏈;按位置分為直線尺寸鏈、平面尺寸鏈、空間尺寸鏈。列入尺寸鏈中的每一個尺寸為尺寸鏈的環(huán),一般用大寫拉丁字母表示。尺寸鏈計算主要解決下列兩類問題。(1)設計計算,產(chǎn)品設計過程中通過各個零件、合件的尺寸鏈計算合理規(guī)定產(chǎn)品及其零件、合件的公差。(2)校核計算,產(chǎn)品及其零件、合件的制造工藝設計中校核制造工藝的加工精度能否達到產(chǎn)品規(guī)定的公差要求,并且在保證產(chǎn)品及零件的裝配性能條件下,合理地更改公差,達到降低制造成本的目的。尺寸鏈計算是計算封閉環(huán)與組成環(huán)的基本尺寸和極限偏差。裝配精度不但取決于零件的精度,而且取決于裝配方法。尺寸鏈計算可以采用完全互換法或大數(shù)互換法。對于不同的互換法,封閉環(huán)公差與各組成環(huán)的計算方法不同。在單件小批生產(chǎn)及裝配精度要求較高時裝配方法尤為重要,如果靠提高尺寸組成環(huán)尺寸精度來保證是不經(jīng)濟的,甚至在技術上也是很困難的。比較合理的辦法是裝配中通過檢測,對某個零部件進行適當?shù)男夼鋪肀ＷC裝配精度。完全互換法優(yōu)點是簡單可靠,其缺點是從極端情況下出發(fā)推導出的計算公式比較保守,當封閉環(huán)的公差較小而組成環(huán)的數(shù)目又較多時,則各組成環(huán)分得的公差是很小的,造成加工困難,制造成本增加。生產(chǎn)實踐證明,加工一批零件時,其實際尺寸處于公差中間部分的是多數(shù),而處于極限尺寸的零件是極少數(shù)的,而且一批零件在裝配中,尤其是對于多環(huán)尺寸鏈的裝配,同一部件的各組成環(huán),恰好都處于極限尺寸情況,更是少見。因此,在成批、大量生產(chǎn)中,當裝配精度要求高而且組成環(huán)的數(shù)目又較多時,應用大數(shù)互換法解算裝配尺寸鏈比較合理。在封閉環(huán)公差一定的條件下,按大數(shù)互換法計算的平均公差比完全互換法計算的公差大(.74倍),但是用大數(shù)互換法達到封閉環(huán)公差要求的置信率為99.73%(6σ),所以裝配后可能有0.27%的產(chǎn)品超差。對于汽車制造行業(yè),采用大數(shù)互換法進行采差計算可以滿足要求,并且有利于簡化加工工藝、降低制造成本。2封裝尺寸中抗起毛誤差的分配應用裝配尺寸鏈分析和解決裝配問題,首先是查明和建立尺寸鏈,即確定封閉環(huán),并以封閉環(huán)為依據(jù)查明各組成環(huán),然后確定保證裝配精度的工藝方法和進行必要的計算。在裝配或加工最后自然形成的一環(huán)為封閉環(huán),一般用加下角標“0”的大寫拉丁字母表示。尺寸鏈中對封閉環(huán)有影響的全部環(huán)為組成環(huán),一般用加角標阿拉伯數(shù)字的大寫拉丁字母表示。組成環(huán)又分為增環(huán)、減環(huán)。根據(jù)零件間的裝配關系畫出尺寸鏈圖,尺寸鏈建立應遵循“最短尺寸鏈原則”,并且分出增環(huán)、減環(huán)。圖為載貨車車身的側圍及后圍剖面圖。根據(jù)側圍及后圍合件的裝配關系,畫出側圍及后圍合件尺寸鏈圖,如圖2。封閉環(huán):裝配后的車身Y坐標方向尺寸A0的公差T0應滿足車身的外形尺寸公差要求。組成環(huán):左側圍合件的Y向尺寸A3的公差T3;右側圍合件的Y向尺寸A的公差T;后圍總成Y向尺寸A2的公差T2。把封閉環(huán)的公差正確地分配給各組成環(huán),先假設各組成環(huán)公差相等:式中,m為組成環(huán)的數(shù)量。在此基礎上,根據(jù)基本尺寸及加工工藝方法調(diào)整各組成環(huán)的公差,調(diào)整后的各組成環(huán)公差應滿足下列條件:確定各組成環(huán)的極限偏差:按照偏差入體原則和偏差對稱原則,即包容尺寸(孔、槽)標注正偏差,下偏差為零;被包容尺寸(軸、鍵)標注負偏差,上偏差為零;中心距離或其他尺寸,可標注雙向偏差。根據(jù)封閉環(huán)中間偏差與各組成環(huán)中間偏差的關系:封閉環(huán)的中間偏差等于所有增環(huán)中間偏差之和減去所有減環(huán)中間偏差之和車身Y向的尺寸公差:T0=3mm。由式()計算Tav,q=.732mm。由于左、右側圍及后圍總成都是總成,裝配中都將產(chǎn)生誤差,所以公差取平均公差。偏差的確定。后圍總成為外部尺寸偏差:左右側圍為一般長度尺寸偏差:ES=ES3=+0.866mm;E11=EI3=-0.866mm。左、右側圍總成偏差為±0.866mm。后圍總成上偏差為0,下偏差為-.732mm。在分總成公差計算的基礎上,計算后圍總成中沖壓件的公差。圖3為后圍總成的剖面圖。建立尺寸鏈如圖3所示:封閉環(huán)為后圍外板尺寸A0公差T0;組成環(huán)分別為后圍左右加強板尺寸A及A3公差T、T3,后圍內(nèi)板尺寸A2公差T2。由上面計算:后圍總成的公差及上下偏差:ES=0;EI=-.732mm。公差=.732mm公差分配,由式()由于工藝上后圍左右加強板尺寸保證能力較差,而后圍內(nèi)外板的尺寸保證能力較好。并且,后圍內(nèi)外板均屬外部尺寸,后圍左右加強板為一般長度尺寸。根據(jù)“偏差入體原則”及“偏差對稱原則”3大數(shù)互換裝配法由于白車身的零件非常多,要從錯綜復雜的尺寸中找出所需的相關尺寸是非常重要的,需仔細分析,才能建立合理正確的尺寸鏈,進而進行計算。如果裝配精度要求較高,尤其是組成環(huán)的數(shù)目較多時,若應用極大極小法確定組成環(huán)的公差,則組成環(huán)的公差將會很小,很難滿足零件的經(jīng)濟精度要求。因此,在大批量生產(chǎn)的條件下可以考慮不完全互換裝配法,即用大數(shù)互換法計算裝配尺寸鏈。大數(shù)互換裝配法與完全互換法相比,其優(yōu)點是零件公差可以放大些從而使零件加工容易、成本低,達到互換性裝配的目的;其缺點是將會有一部分產(chǎn)品的裝配精度超差,需要采取補救措施或進行經(jīng)濟論證。車身質(zhì)量差、表面粗糙、門窗間隙大、漏水焊接后的整體結構強度差,是汽車生產(chǎn)中存在的普通現(xiàn)象。設計及制造的公差分配不合理是出現(xiàn)這些問題的主要