汽车车身结构公差分配的研究

汽车车身结构公差分配的研究

1封闭环尺寸链计算车辆和框架是由零件组成的。安装的精度与相关零件和框架的制造误差的累积有关，尤其是关键部件的加工精度。在装配或零件加工过程中,由相互连接的尺寸组成的封闭尺寸组称为尺寸链。尺寸链按功能分为装配尺寸链、零件尺寸链、工艺尺寸链;按位置分为直线尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链。列入尺寸链中的每一个尺寸为尺寸链的环,一般用大写拉丁字母表示。尺寸链计算主要解决下列两类问题。(1)设计计算,产品设计过程中通过各个零件、合件的尺寸链计算合理规定产品及其零件、合件的公差。(2)校核计算,产品及其零件、合件的制造工艺设计中校核制造工艺的加工精度能否达到产品规定的公差要求,并且在保证产品及零件的装配性能条件下,合理地更改公差,达到降低制造成本的目的。尺寸链计算是计算封闭环与组成环的基本尺寸和极限偏差。装配精度不但取决于零件的精度,而且取决于装配方法。尺寸链计算可以采用完全互换法或大数互换法。对于不同的互换法,封闭环公差与各组成环的计算方法不同。在单件小批生产及装配精度要求较高时装配方法尤为重要,如果靠提高尺寸组成环尺寸精度来保证是不经济的,甚至在技术上也是很困难的。比较合理的办法是装配中通过检测,对某个零部件进行适当的修配来保证装配精度。完全互换法优点是简单可靠,其缺点是从极端情况下出发推导出的计算公式比较保守,当封闭环的公差较小而组成环的数目又较多时,则各组成环分得的公差是很小的,造成加工困难,制造成本增加。生产实践证明,加工一批零件时,其实际尺寸处于公差中间部分的是多数,而处于极限尺寸的零件是极少数的,而且一批零件在装配中,尤其是对于多环尺寸链的装配,同一部件的各组成环,恰好都处于极限尺寸情况,更是少见。因此,在成批、大量生产中,当装配精度要求高而且组成环的数目又较多时,应用大数互换法解算装配尺寸链比较合理。在封闭环公差一定的条件下,按大数互换法计算的平均公差比完全互换法计算的公差大(.74倍),但是用大数互换法达到封闭环公差要求的置信率为99.73%(6σ),所以装配后可能有0.27%的产品超差。对于汽车制造行业,采用大数互换法进行采差计算可以满足要求,并且有利于简化加工工艺、降低制造成本。2封装尺寸中抗起毛误差的分配应用装配尺寸链分析和解决装配问题,首先是查明和建立尺寸链,即确定封闭环,并以封闭环为依据查明各组成环,然后确定保证装配精度的工艺方法和进行必要的计算。在装配或加工最后自然形成的一环为封闭环,一般用加下角标“0”的大写拉丁字母表示。尺寸链中对封闭环有影响的全部环为组成环,一般用加角标阿拉伯数字的大写拉丁字母表示。组成环又分为增环、减环。根据零件间的装配关系画出尺寸链图,尺寸链建立应遵循“最短尺寸链原则”,并且分出增环、减环。图为载货车车身的侧围及后围剖面图。根据侧围及后围合件的装配关系,画出侧围及后围合件尺寸链图,如图2。封闭环:装配后的车身Y坐标方向尺寸A0的公差T0应满足车身的外形尺寸公差要求。组成环:左侧围合件的Y向尺寸A3的公差T3;右侧围合件的Y向尺寸A的公差T;后围总成Y向尺寸A2的公差T2。把封闭环的公差正确地分配给各组成环,先假设各组成环公差相等:式中,m为组成环的数量。在此基础上,根据基本尺寸及加工工艺方法调整各组成环的公差,调整后的各组成环公差应满足下列条件:确定各组成环的极限偏差:按照偏差入体原则和偏差对称原则,即包容尺寸(孔、槽)标注正偏差,下偏差为零;被包容尺寸(轴、键)标注负偏差,上偏差为零;中心距离或其他尺寸,可标注双向偏差。根据封闭环中间偏差与各组成环中间偏差的关系:封闭环的中间偏差等于所有增环中间偏差之和减去所有减环中间偏差之和车身Y向的尺寸公差:T0=3mm。由式()计算Tav,q=.732mm。由于左、右侧围及后围总成都是总成,装配中都将产生误差,所以公差取平均公差。偏差的确定。后围总成为外部尺寸偏差:左右侧围为一般长度尺寸偏差:ES=ES3=+0.866mm;E11=EI3=-0.866mm。左、右侧围总成偏差为±0.866mm。后围总成上偏差为0,下偏差为-.732mm。在分总成公差计算的基础上,计算后围总成中冲压件的公差。图3为后围总成的剖面图。建立尺寸链如图3所示:封闭环为后围外板尺寸A0公差T0;组成环分别为后围左右加强板尺寸A及A3公差T、T3,后围内板尺寸A2公差T2。由上面计算:后围总成的公差及上下偏差:ES=0;EI=-.732mm。公差=.732mm公差分配,由式()由于工艺上后围左右加强板尺寸保证能力较差,而后围内外板的尺寸保证能力较好。并且,后围内外板均属外部尺寸,后围左右加强板为一般长度尺寸。根据“偏差入体原则”及“偏差对称原则”3大数互换装配法由于白车身的零件非常多,要从错综复杂的尺寸中找出所需的相关尺寸是非常重要的,需仔细分析,才能建立合理正确的尺寸链,进而进行计算。如果装配精度要求较高,尤其是组成环的数目较多时,若应用极大极小法确定组成环的公差,则组成环的公差将会很小,很难满足零件的经济精度要求。因此,在大批量生产的条件下可以考虑不完全互换装配法,即用大数互换法计算装配尺寸链。大数互换装配法与完全互换法相比,其优点是零件公差可以放大些从而使零件加工容易、成本低,达到互换性装配的目的;其缺点是将会有一部分产品的装配精度超差,需要采取补救措施或进行经济论证。车身质量差、表面粗糙、门窗间隙大、漏水焊接后的整体结构强度差,是汽车生产中存在的普通现象。设计及制造的公差分配不合理是出现这些问题的主要