CN110955983A - 汽车底盘装配成功率的仿真计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种汽车底盘装配的仿真计算方法，包括：获取汽车底盘的基准定位孔的孔直径、基准定位销的销本体直径、基准定位销的销经倒角直径。获取基准定位孔的孔初始圆心位置和基准定位销的销初始圆心位置。以销经倒角直径作为基准定位销的销直径，根据孔直径、销直径、孔初始圆心位置和销初始圆心位置计算装配成功参数，如果装配成功参数指示装配失败，则输出装配失败结果，如果装配成功参数指示装配成功，则以销本体直径作为基准定位销的销直径，根据孔直径、销直径、孔初始圆心位置和销初始圆心位置计算装配方式参数，装配方式参数指示利用倒角装配或者不利用倒角装配，输出装配成功结果以及由装配方式参数指示的装配方式。

Description

汽车底盘装配成功率的仿真计算方法

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，更具体地说，涉及汽车底盘装配过程中的仿真计算方法。

背景技术

随着各大汽车厂商将提高产品竞争力作为主攻方向，汽车底盘作为汽车装配过程中的一个重要组成部分，其装配质量也更加受到关注，而底盘装配的实质是销孔的配合。汽车底盘的基准定位孔与基准定位销的配合情况决定了汽车底盘的装配质量。

在正式进行底盘的装配之前，会利用仿真计算对装配的情况进行模拟，以获得销孔配合的参数，在必要时，对底盘的相关参数进行调整以满足装配的需要。基准定位孔(DPS孔)是在汽车底盘上，而基准定位销是在夹具上。在现有技术中，在对零件(汽车底盘)与夹具的装配过程进行销孔配合分析时，主要使用经验模式。常用的公差计算方法为极值法，极值法是从极端情况下出发推导出计算公式。通常，按照极值法的假设，基准定位销是一个标准圆柱体结构，零件(汽车底盘)与夹具的装配过程中也不存在任何的移动空间，必需在固定的位置上进行装配。根据极值法的假设，零件和夹具的尺寸精度以及安装精度十分苛刻。过高的精度要求使得零部件加工和现场作业都存在较大的技术过剩和浪费。

在实际的装配过程中，装配要求并不是如同极值法所假设的那样苛刻。首先，基准定位销并不是标准圆柱体结构，而是在顶部具有倒角作为导向结构，在存在倒角的情况下，基准定位销借助于导向结构能够在一定范围通过倒角挤入基准定位孔内进行装配。其次，在实际的装配产线上，零件(汽车底盘)与夹具也不是完全不能移动，零件(汽车底盘)与夹具可以在允许的范围内进行相对移动，以使得基准定位销能够更加容易地滑入基准定位孔中完成装配。

发明内容

本发明提出一种汽车底盘装配的仿真计算方法，考虑了基准定位销的形状以及零件与夹具的相对位移，更加符合装配现场的情况。

根据本发明的一实施例，提出一种汽车底盘装配的仿真计算方法，包括：

获取汽车底盘的基准定位孔的孔直径D、基准定位销的销本体直径d2、基准定位销的销经倒角直径d1；

获取基准定位孔的孔初始圆心位置(X、Y)和基准定位销的销初始圆心位置(x、y)；

以销经倒角直径d1作为基准定位销的销直径d，根据孔直径D、销直径d、孔初始圆心位置(X、Y)和销初始圆心位置(x、y)计算装配成功参数t1，如果装配成功参数t1指示装配失败，则输出装配失败结果，如果装配成功参数t1指示装配成功，则继续以下步骤；

以销本体直径d2作为基准定位销的销直径d，根据孔直径D、销直径d、孔初始圆心位置(X、Y)和销初始圆心位置(x、y)计算装配方式参数t2，装配方式参数t2指示利用倒角装配或者不利用倒角装配，输出装配成功结果以及由装配方式参数t2指示的装配方式。

在一个实施例中，该方法还包括：在装配成功时，输出装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离。

在一个实施例中，以销经倒角直径d1作为基准定位销的销直径d，d＝d1；

根据孔直径D，销直径d，孔初始圆心位置(X、Y)的位置坐标X、Y，销初始圆心位置(x、y)的位置坐标x、y计算装配成功参数t1：

如果装配成功参数t1<0，指示装配失败，输出装配失败结果；

如果装配成功参数t1≥0，指示装配成功。

在一个实施例中，以销本体直径d2作为基准定位销的销直径d，d＝d2；

根据孔直径D，销直径d，孔初始圆心位置(X、Y)的位置坐标X、Y，销初始圆心位置(x、y)的位置坐标x、y计算装配方式参数t2：

如果装配方式参数t2≥0，指示装配方式为不利用倒角装配；

如果装配方式参数t2<0，指示装配方式为利用倒角挤入装配。

在一个实施例中，装配方式参数t2≥0，指示装配方式为不利用倒角装配，输出装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离：

其中X为孔初始圆心位置的X向坐标，x为销初始圆心位置的X向坐标，lx为基准定位孔的圆心在X向的偏移距离；

Y为孔初始圆心位置的Y向坐标，y为销初始圆心位置的Y向坐标，ly为基准定位孔的圆心在Y向的偏移距离。

在一个实施例中，装配方式参数t2<0，指示装配方式为利用倒角挤入装配，输出装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离：

其中X为孔初始圆心位置的X向坐标，x为销初始圆心位置的X向坐标，lx为基准定位孔的圆心在X向的偏移距离；

Y为孔初始圆心位置的Y向坐标，y为销初始圆心位置的Y向坐标，ly为基准定位孔的圆心在Y向的偏移距离；

S为基准定位孔的圆心的实际偏移距离。

在一个实施例中，该方法还包括：

批量获取汽车底盘的基准定位孔的孔直径D、基准定位销的销本体直径d2、基准定位销的销经倒角直径d1；

批量获取基准定位孔的孔初始圆心位置(X、Y)和基准定位销的销初始圆心位置(x、y)；

计算批量获取的基准定位孔的孔直径D、基准定位销的销本体直径d2、基准定位销的销经倒角直径d1、基准定位孔的孔初始圆心位置(X、Y)和基准定位销的销初始圆心位置(x、y)的分布类型、均值和标准差；

基于批量获取的数据批量计算装配成功参数t1、装配方式参数t2以及装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离；

依据批量计算的装配成功参数t1计算装配成功率；

依据批量计算的装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离输出偏移距离分布图。

本发明的汽车底盘装配的仿真计算方法考虑了基准定位销的形状以及零件与夹具的相对位移，更加符合装配现场的情况，能够减少零部件加工和装配过程中的技术过剩和浪费，提升制造效率。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了本发明的汽车底盘装配的仿真计算方法中采用的基准定位孔和基准定位销的结构模型。

图2a和图2b揭示了根据本发明的一实施例的汽车底盘装配的仿真计算方法中基准定位孔的圆心的偏移距离的计算过程。

图3揭示了根据本发明的一实施例的汽车底盘装配的仿真计算方法针对批量数据输出的孔的圆心的偏移距离输出偏移距离分布图。

具体实施方式

本发明提出一种汽车底盘装配的仿真计算方法，考虑了基准定位销的形状以及零件与夹具的相对位移。根据本发明的一实施例，该汽车底盘装配的仿真计算方法包括：

获取汽车底盘的基准定位孔的孔直径D、基准定位销的销本体直径d2、基准定位销的销经倒角直径d1。图1揭示了本发明的汽车底盘装配的仿真计算方法中采用的基准定位孔和基准定位销的结构模型。基准定位孔的直径为D，基准定位销的本体部分，即较大部分的直径为d2，基准定位销的销经倒角直径，即基准定位销顶部最小的直径为d1。

获取基准定位孔的孔初始圆心位置(X、Y)和基准定位销的销初始圆心位置(x、y)。在一个实施例中，基准定位孔和基准定位销被置于同一个坐标系中。在坐标系中获取孔初始圆心位置(X、Y)的位置坐标X、Y以及销初始圆心位置(x、y)的位置坐标x、y。

以销经倒角直径d1作为基准定位销的销直径d，根据孔直径D、销直径d、孔初始圆心位置(X、Y)和销初始圆心位置(x、y)计算装配成功参数t1，如果装配成功参数t1指示装配失败，则输出装配失败结果，如果装配成功参数t1指示装配成功，则继续后续的步骤。在一个实施例中，该步骤的执行过程如下：

以销经倒角直径d1作为基准定位销的销直径d，d＝d1；

根据孔直径D，销直径d，孔初始圆心位置(X、Y)的位置坐标X、Y，销初始圆心位置(x、y)的位置坐标x、y计算装配成功参数t1：

如果装配成功参数t1<0，指示装配失败，输出装配失败结果；

如果装配成功参数t1≥0，指示装配成功。

在装配成功参数t1≥0，即装配成功时，再以销本体直径d2作为基准定位销的销直径d，根据孔直径D、销直径d、孔初始圆心位置(X、Y)和销初始圆心位置(x、y)计算装配方式参数t2，装配方式参数t2指示利用倒角装配或者不利用倒角装配，输出装配成功结果以及由装配方式参数t2指示的装配方式。在一个实施例中，该步骤的执行过程如下：

以销本体直径d2作为基准定位销的销直径d，d＝d2；

根据孔直径D，销直径d，孔初始圆心位置(X、Y)的位置坐标X、Y，销初始圆心位置(x、y)的位置坐标x、y计算装配方式参数t2：

如果装配方式参数t2≥0，指示装配方式为不利用倒角装配；

如果装配方式参数t2<0，指示装配方式为利用倒角挤入装配。

在该仿真计算方法执行完毕之后，有三种可能的输出结果：装配失败(t1<0)、装配成功且装配方式为不利用倒角装配(t1≥0，t2≥0)、装配成功且装配方式为利用倒角挤入装配(t1≥0，t2<0)。

由于本发明考虑了零件与夹具的相对位移，在实际的装配过程中，通常夹具(基准定位销)的位置是固定的，而零件(基准定位孔)的位置是可以移动的。根据本发明的一实施例，在装配成功时，还会输出装配后的基准定位孔的圆心相对于其初始位置的偏移距离。

图2a和图2b揭示了根据本发明的一实施例的汽车底盘装配的仿真计算方法中基准定位孔的圆心的偏移距离的计算过程。

根据装配方式的不同，针对不利用倒角装配和利用倒角挤入装配两种方式，本发明提供了两种不同的计算装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离的方法：

装配方式参数t2≥0，指示装配方式为不利用倒角装配时，输出装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离：

其中X为孔初始圆心位置的X向坐标，x为销初始圆心位置的X向坐标，lx为基准定位孔的圆心在X向的偏移距离。Y为孔初始圆心位置的Y向坐标，y为销初始圆心位置的Y向坐标，ly为基准定位孔的圆心在Y向的偏移距离。

装配方式参数t2<0，指示装配方式为利用倒角挤入装配时，输出装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离：

其中X为孔初始圆心位置的X向坐标，x为销初始圆心位置的X向坐标，lx为基准定位孔的圆心在X向的偏移距离。Y为孔初始圆心位置的Y向坐标，y为销初始圆心位置的Y向坐标，ly为基准定位孔的圆心在Y向的偏移距离。S为基准定位孔的圆心的实际偏移距离。

下面介绍根据本发明的汽车底盘装配的仿真计算方法的一个具体计算实例。该计算实例中，假设各个功能尺寸为名义值，无偏差，参数如表1所示。该计算实例的计算目标是：计算销孔在该功能尺寸下能否成功装配，以及在装配成功情况下，销的偏移距离。

表1

参数名称	分布类型	名义值/mm
			D	正态分布	25.05
d<sub>1</sub>	正态分布	14.75
			d<sub>2</sub>	正态分布	24.75
X	正态分布	0
			x	正态分布	-2
X	正态分布	0
			y	正态分布	-2

计算结果：

t1＝2.3，

t2＝-2.7，

故该销孔可装配成功，装配的方式为通过倒角挤入装配。

依据该安装情况的计算方式：

计算出圆心偏移距离如下：

lx＝0.1mm

ly＝0.1mm。

除了针对单独的数据进行计算之外，本发明的汽车底盘装配的仿真计算方法还可以针对批量数据进行计算，以计算装配成功率和圆心的偏移距离的分布情况。根据本发明的一实施例，对批量数据进行处理时，该方法的执行过程如下：

批量获取汽车底盘的基准定位孔的孔直径D、基准定位销的销本体直径d2、基准定位销的销经倒角直径d1；

批量获取基准定位孔的孔初始圆心位置(X、Y)和基准定位销的销初始圆心位置(x、y)；

计算批量获取的基准定位孔的孔直径D、基准定位销的销本体直径d2、基准定位销的销经倒角直径d1、基准定位孔的孔初始圆心位置(X、Y)和基准定位销的销初始圆心位置(x、y)的分布类型、均值和标准差；

基于批量获取的数据批量计算装配成功参数t1、装配方式参数t2以及装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离；

依据批量计算的装配成功参数t1计算装配成功率；

依据批量计算的装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离输出偏移距离分布图。

批量数据中的单个数据的处理方式与前述的示例相同。

下面介绍根据本发明的汽车底盘装配的仿真计算方法对批量数据进行计算的一个具体计算实例。该计算实例中，考虑各个功能尺寸存在制造偏差，且偏差为正态分布，参数如表2所示。该计算实例的计算目标是：计算销孔在该功能尺寸及偏差情况下，销孔装配成功的概率，以及在装配成功情况下，销孔圆心的偏移距离。

表2

参数名称	分布类型	均值/mm	标准差/mm
				D	正态分布	25.05	±0.05
d<sub>1</sub>	正态分布	14.75	±0.05
				d<sub>2</sub>	正态分布	24.75	±0.05
X	正态分布	0	±0.1
				x	正态分布	0	±0.1
X	正态分布	0	±0.1
				y	正态分布	0	±0.1

计算结果：

仿真计算的结果显示，在考虑倒角的时候，销孔成功装配概率为99.99904％。

图3揭示了根据本发明的一实施例的汽车底盘装配的仿真计算方法针对批量数据输出的孔的圆心的偏移距离输出偏移距离分布图。图3揭示了销孔装配过程中，其X方向销孔圆心偏移距离的分布情况，Y方向与X方向一致。在图3中，横轴是X方向销孔圆心的偏移距离，单位是mm，正负表示偏移的方向。纵轴是X方向销孔圆心的偏移分布情况，单位是占比比例。

本发明的汽车底盘装配的仿真计算方法考虑了基准定位销的形状以及零件与夹具的相对位移，更加符合装配现场的情况，能够减少零部件加工和装配过程中的技术过剩和浪费，提升制造效率。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (7)

1.一种汽车底盘装配的仿真计算方法，其特征在于，包括：

获取汽车底盘的基准定位孔的孔直径D、基准定位销的销本体直径d2、基准定位销的销经倒角直径d1；

获取基准定位孔的孔初始圆心位置(X、Y)和基准定位销的销初始圆心位置(x、y)；

以销经倒角直径d1作为基准定位销的销直径d，根据孔直径D、销直径d、孔初始圆心位置(X、Y)和销初始圆心位置(x、y)计算装配成功参数t1，如果装配成功参数t1指示装配失败，则输出装配失败结果，如果装配成功参数t1指示装配成功，则继续以下步骤；

以销本体直径d2作为基准定位销的销直径d，根据孔直径D、销直径d、孔初始圆心位置(X、Y)和销初始圆心位置(x、y)计算装配方式参数t2，装配方式参数t2指示利用倒角装配或者不利用倒角装配，输出装配成功结果以及由装配方式参数t2指示的装配方式。

2.如权利要求1所述的汽车底盘装配的仿真计算方法，其特征在于，该方法还包括：

在装配成功时，输出装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离。

3.如权利要求2所述的汽车底盘装配的仿真计算方法，其特征在于，

以销经倒角直径d1作为基准定位销的销直径d，d＝d1；

根据孔直径D，销直径d，孔初始圆心位置(X、Y)的位置坐标X、Y，销初始圆心位置(x、y)的位置坐标x、y计算装配成功参数t1：

如果装配成功参数t1<0，指示装配失败，输出装配失败结果；

如果装配成功参数t1≥0，指示装配成功。

4.如权利要求2所述的汽车底盘装配的仿真计算方法，其特征在于，

以销本体直径d2作为基准定位销的销直径d，d＝d2；

根据孔直径D，销直径d，孔初始圆心位置(X、Y)的位置坐标X、Y，销初始圆心位置(x、y)的位置坐标x、y计算装配方式参数t2：

如果装配方式参数t2≥0，指示装配方式为不利用倒角装配；

如果装配方式参数t2<0，指示装配方式为利用倒角挤入装配。

5.如权利要求4所述的汽车底盘装配的仿真计算方法，其特征在于，装配方式参数t2≥0，指示装配方式为不利用倒角装配，输出装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离：

其中X为孔初始圆心位置的X向坐标，x为销初始圆心位置的X向坐标，lx为基准定位孔的圆心在X向的偏移距离；

Y为孔初始圆心位置的Y向坐标，y为销初始圆心位置的Y向坐标，ly为基准定位孔的圆心在Y向的偏移距离。

6.如权利要求4所述的汽车底盘装配的仿真计算方法，其特征在于，装配方式参数t2<0，指示装配方式为利用倒角挤入装配，输出装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离：

其中X为孔初始圆心位置的X向坐标，x为销初始圆心位置的X向坐标，lx为基准定位孔的圆心在X向的偏移距离；

Y为孔初始圆心位置的Y向坐标，y为销初始圆心位置的Y向坐标，ly为基准定位孔的圆心在Y向的偏移距离；

S为基准定位孔的圆心的实际偏移距离。

7.如权利要求2所述的汽车底盘装配的仿真计算方法，其特征在于，该方法还包括：

批量获取汽车底盘的基准定位孔的孔直径D、基准定位销的销本体直径d2、基准定位销的销经倒角直径d1；

批量获取基准定位孔的孔初始圆心位置(X、Y)和基准定位销的销初始圆心位置(x、y)；

计算批量获取的基准定位孔的孔直径D、基准定位销的销本体直径d2、基准定位销的销经倒角直径d1、基准定位孔的孔初始圆心位置(X、Y)和基准定位销的销初始圆心位置(x、y)的分布类型、均值和标准差；

基于批量获取的数据批量计算装配成功参数t1、装配方式参数t2以及装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离；

依据批量计算的装配成功参数t1计算装配成功率；

依据批量计算的装配后的基准定位孔的圆心的偏移距离输出偏移距离分布图。

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