CN113032903A - 一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法 - Google Patents

一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆设计方法技术领域，具体地指一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法。依据白车身尺寸链环的距离获取距离敏感系数；根据白车身零部件连接装配方式得到连接影响系数；通过距离敏感系数和连接影响系数对统计公差计算模型进行修正得到符合该白车身的公差分配计算模型；根据公差分配计算模型计算该白车身的公差带。本发明在考虑距离敏感系数对尺寸链的影响时，体现出了装配后尺寸链环的距离对尺寸链公差分配的影响程度；在考虑零部件尺寸和连接装配方式的基础上考虑尺寸链环的距离对公差分配的影响，进一步增加尺寸链公差计算的准确性。

Description

一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法
技术领域
本发明涉及车辆设计方法技术领域，具体地指一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法。
背景技术
现在国内白车身尺寸链公差分配方法主要是统计公差法，在统计公差法中仅涉及到零部件尺寸对尺寸链公差分配的影响，需要通过计算得到尺寸链公差分配，但是公式不能直接反映出白车身尺寸链公差值，使白车身尺寸链公差分析的效率低。统计公差法由于考虑了零件尺寸的统计分布，对实际产品的生产过程的建模更接近于实际，因此广泛应用于白车身二维尺寸链模型计算中，统计公差计算模型公式为：
Figure RE-RE-GDA0003072592930000011
式中：T0、Ti分别为O(封闭环)、第i个组成环的公差。但是由于在统计公差法中假定各组成环服从正态分布，未考虑实际情况的影响(如焊接工艺、零件连接方式以及链环距离等)。因此，虽然该统计方法可以允许零件存在较大的公差，但是其预测结果与实际结果并不相符。
如专利号为“CN111400846 A”的名为“一种车体装配公差分配方法”的中国发明专利，该专利介绍了一种车体装配的公差分配方法，包括：建立车体的三维装配公差分析模型；对所述公差分析模型进行仿真模拟；确定优化目标；确定优化方案；基于移动公差对所述优化目标进行焊接变形补偿。该方法实际上仅考虑到了焊接变形的补偿，但是在车体装配的过程中，涉及到诸多零部件，这些零部件装配过程中由于装配的关系也会产生公差，不同的装配方式会得到不同的结果，如果仅仅只是考虑到焊接和零部件尺寸方面的公差的话，那最后得到的结果还是不准确，这对于白车身设计方面是有问题的。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法。
本发明的技术方案为：一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法，其特征在于：依据白车身尺寸链环的距离获取距离敏感系数；根据白车身零部件连接装配方式得到连接影响系数；通过距离敏感系数和连接影响系数对统计公差计算模型进行修正得到符合该白车身的公差分配计算模型；根据公差分配计算模型计算该白车身的公差带。
进一步的所述的依据白车身尺寸链环的距离获取距离敏感系数的方法包括：选取白车身上的链环，在数据偏差系统中对每个链环的偏差进行统计采样，对所有样本数据进行聚类分析，取最小聚类数据均值为参照值；则第i个链环的距离敏感系数为第i个链环的聚类簇均值与参照值的比值。
进一步的所述的选取白车身上的链环的方法包括：选取白车身上前舱、前地板、后地板、顶盖、侧围、车门和行李箱上至少20个链环。
进一步的所述的白车身零部件连接装配方式包括滑动搭接装配方式和强制对接装配方式。
进一步的所述的根据白车身零部件连接装配方式得到连接影响系数的方法包括：若零部件的连接装配方式为强制对接装配方式，则零部件的连接影响系数为两个零部件的尺寸公差的平方、安装两个零部件的工装夹具的尺寸公差的平方、两个零部件的焊接变形的影响公差的平方的和值的平方根。
进一步的所述的根据白车身零部件连接装配方式得到连接影响系数的方法包括：若零部件的连接装配方式为滑动搭接装配方式，获取两个零部件在强制对接装配方式下的连接影响系数为基准值，获取安装两个零部件的工装夹具的尺寸公差的平方与两个零部件的焊接变形的影响公差的平方和值的平方根为影响值；所述两个零部件的连接影响系数为影响值与基准值的比值。
进一步的所述的通过距离敏感系数和连接影响系数对统计公差计算模型进行修正得到符合该白车身的公差分配计算模型的方法包括：统计公差计算模型与距离敏感系数和连接影响系数的乘积即为符合该白车身的公差分配计算模型。
进一步的所述的依据白车身尺寸链环的距离获取距离敏感系数的方法包括：选取白车身上的链环，在数据偏差系统中对每个链环的偏差进行统计采样，对所有样本数据进行聚类分析，取最小聚类数据均值为参照值；若尺寸链环的距离≤第一设定距离，则尺寸链环的距离敏感系数为参照值。
进一步的若第一设定距离＜尺寸链环的距离≤第二设定距离，获取紧邻最小聚类数据均值的第二小聚类数均值，则该尺寸链环的距离敏感系数为第二小聚类数均值与参照值的比值；所述第一设定距离小于第二设定距离。
进一步的若尺寸链环的距离＞第二设定距离，获取紧邻第二小聚类数据均值且大于第二小聚类数据均值的第三小聚类数均值，则该尺寸链环的距离敏感系数为第三小聚类数均值与参照值的比值。
本发明的优点有：1、本发明在考虑距离敏感系数对尺寸链的影响时，体现出了装配后尺寸链环的距离对尺寸链公差分配的影响程度；
2、在考虑零部件尺寸和连接装配方式的基础上考虑尺寸链环的距离对公差分配的影响，进一步增加尺寸链公差计算的准确性；
3、通过优化公式结合尺寸链环的距离和连接装配方式对尺寸链公差分配的影响程度，可以建立白车身尺寸链公差分配模型参数表，为后续进行白车身尺寸链公差分配计算时通过查询参数表上对应的数值，提升了白车身尺寸链分析的效率，节省了同步工程阶段尺寸公差分析的时间与周期。
附图说明
图1：本实施例的滑动搭接装配模式下尺寸链环模型S1；
图2：本实施例的滑动搭接装配模式下尺寸链环模型S2；
图3：本实施例的滑动搭接装配模式下尺寸链环模型S3；
图4：本实施例的滑动搭接装配模式下尺寸链环模型S4～S7；
图5：本实施例的滑动搭接装配模式下尺寸链环模型S8～S9；
图6：本实施例的强制对接装配模式下尺寸链环模型B1；
图7：本实施例的强制对接装配模式下尺寸链环模型B2；
图8：本实施例的强制对接装配模式下尺寸链环模型B3；
图9：本实施例的强制对接装配模式下尺寸链环模型B4～B7；
图10：本实施例的强制对接装配模式下尺寸链环模型B8～B9。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本实施例对于白车身尺寸链公差分配计算的原有统计公差计算模型进行修正，本实施例的修正主要是通过两个方面来进行，一个是通过尺寸链环的距离来进行修正，另一个是通过尺寸链环的连接关系来进行修正。
尺寸链环(在总成零件或复杂产品的结构中,总有一些互相联系的尺寸,这些尺寸按一定顺序连接成一个封闭的尺寸组,称为尺寸链；组成尺寸链的各个尺寸称为尺寸链环)的距离直接影响最终的公差值，本实施例计算尺寸链环的距离敏感系数的方法为：
在白车身的前舱、前地板、后地板、顶盖、侧围、车门和行李箱上选取20个具有典型特点的链环，在数据偏差系统中对每个链环的偏差进行统计采样(不少于5款车型，每款车型不少于100份偏差数据)，然后对所有样本数据进行聚类分析，取最小聚类数据均值为μ1为参照(即系数数值为L1＝1.0)，第j种尺寸距离的尺寸链环距离敏感系数Lj为：
Lj＝μj/μ1
其中：Lj——为第j种尺寸距离的尺寸链环距离敏感系数；
μ1——所有聚类簇中最小聚类数据均值；
μj——第j个聚类簇数据均值。
可以按照上式计算第j种尺寸距离的尺寸链环距离敏感系数，对尺寸链环的距离敏感系数进行统计分析，可知，在一定范围内随着尺寸链环的距离的增加，距离敏感系数是逐渐增大的，对尺寸链环公差分配的影响越显著。实际应用过程中，为了方便计算，一般按照尺寸链环的距离进行分类，可以按照下列表格进行计算：
Figure RE-RE-GDA0003072592930000051
Figure RE-RE-GDA0003072592930000061
由于距离敏感系数是一个相对值，需以μ1为基准，因此小于等于300mm的尺寸链环距离敏感系数就等效于μ1/μ1＝1.0；尺寸链环的距离处于300mm～1000mm之间时的尺寸链环距离敏感系数等效于μ2/μ1；尺寸链环的距离大于1000mm时的尺寸链环距离敏感系数等效于μ3/μ1。
复杂的尺寸链由N(N≥1)个链环组成，第i(1≤i≤N)个组成链环的距离敏感系数为Li的取值等于该链环尺寸距离属于第j种尺寸距离的尺寸链环距离敏感系数Lj。因此可以通过Lj得到第i个组成链环的敏感系数Li。
本实施例的白车身零部件连接装配模式主要分为两大类，一是滑动搭接装配模式，二是强制对接装配模式。连接影响系数N的取值方法：运用尺寸链分别对滑动搭接装配公差TS、强制对接装配公差 TB进行理论分析，带入各基础公差得出搭接方式不同的影响因子，其中以强制对接结构影响因素为基准，因此取值为1.0(即TB/TB)，滑动搭接影响因素为：TS/TB。
滑动搭接装配模式下的滑动搭接装配公差TS计算公式如下：
Figure RE-RE-GDA0003072592930000062
其中：TS——滑动搭接装配模式下的滑动搭接装配公差；
Tj——工装夹具的尺寸公差；
Tw——焊接变形的影响公差。
强制对接装配模式下的强制对接装配公差TB计算公式如下：
Figure RE-RE-GDA0003072592930000063
其中：TB——强制对接装配模式下的强制对接装配公差；
Ta——尺寸链环中a零部件的尺寸公差；
Tb——尺寸链环中b零部件的尺寸公差；
Tj——工装夹具的尺寸公差；
Tw——焊接变形的影响公差。
按照上述公式即可计算出连接影响系数N，通过距离敏感系数L 和连接影响系数N对统计公差计算模型进行修正，修正的公式如下：
Figure RE-RE-GDA0003072592930000071
其中：TO——尺寸链环的尺寸公差；
Li——第i个组成链环的距离敏感系数；
Ni——第i个组成链环的连接影响系数；
Ti——第i个组成链环的基础公差；
本实施例白车身尺寸链公差链环模型如图1～10所示，包括S1——滑动搭接装配下，孔到孔、S2——滑动搭接装配下，孔到翻边孔、 S3——滑动搭接装配下，翻边孔到翻边孔、S4——滑动搭接装配下，面到面、S5——滑动搭接装配下，孔到切边、S6——滑动搭接装配下，孔到面、S7——滑动搭接装配下，切边到面、S8——滑动搭接装配下，切边到翻边孔、S9——滑动搭接装配下，面到翻边孔、B1——强制对接装配下，孔到孔、B2——强制对接装配下，孔到翻边孔、B3——强制对接装配下，翻边孔到翻边孔、B4——强制对接装配下，切边到孔、 B5——强制对接装配下，面到面、B6——强制对接装配下，孔到面、 B7——强制对接装配下，切边到面、B8——强制对接装配下，切边到翻边孔、B9——强制对接装配下，面到翻边孔。
将冲压零件基础公差、焊接影响公差、距离敏感系数、组成环的传递系数、连接影响系数等等输入优化后的公差分配计算模型就建立了白车身尺寸链公差分配模型参数表。后续进行白车身尺寸链公差分配计算时通过查询参数表上对应的数值。
Figure RE-RE-GDA0003072592930000072
Figure RE-RE-GDA0003072592930000081
以某车型的白车身为例，对于白车身背门安装面到后保险杠安装面尺寸链环按照上述方式进行计算，考虑到两个零部件之间的距离敏感系数和连接影响系数，按照新的模型公式进行计算(该链环结构的距离大于1000mm，同时为面到面的滑动搭接装配模式)，得到该尺寸链环的尺寸公差为2.67，而按照传统统计公差计算模型得到的两个零部件之间的尺寸公差为1.78，实际监控到的两个零部件的尺寸公差为3.0，由此可见，本实施例这种考虑到了距离敏感系数和连接影响系数的新的计算模型获得的尺寸公差更为准确。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法，其特征在于：依据白车身尺寸链环的距离获取距离敏感系数；根据白车身零部件连接装配方式得到连接影响系数；通过距离敏感系数和连接影响系数对统计公差计算模型进行修正得到符合该白车身的公差分配计算模型；根据公差分配计算模型计算该白车身的公差带。
2.如权利要求1所述的一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法，其特征在于：所述的依据白车身尺寸链环的距离获取距离敏感系数的方法包括：选取白车身上的链环，在数据偏差系统中对每个链环的偏差进行统计采样，对所有样本数据进行聚类分析，取最小聚类数据均值为参照值；则第i个链环的距离敏感系数为第i个链环的聚类簇均值与参照值的比值。
3.如权利要求2所述的一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法，其特征在于：所述的选取白车身上的链环的方法包括：选取白车身上前舱、前地板、后地板、顶盖、侧围、车门和行李箱上至少20个链环。
4.如权利要求1所述的一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法，其特征在于：所述的白车身零部件连接装配方式包括滑动搭接装配方式和强制对接装配方式。
5.如权利要求4所述的一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法，其特征在于：所述的根据白车身零部件连接装配方式得到连接影响系数的方法包括：若零部件的连接装配方式为强制对接装配方式，则零部件的连接影响系数为两个零部件的尺寸公差的平方、安装两个零部件的工装夹具的尺寸公差的平方、两个零部件的焊接变形的影响公差的平方的和值的平方根。
6.如权利要求5所述的一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法，其特征在于：所述的根据白车身零部件连接装配方式得到连接影响系数的方法包括：若零部件的连接装配方式为滑动搭接装配方式，获取两个零部件在强制对接装配方式下的连接影响系数为基准值，获取安装两个零部件的工装夹具的尺寸公差的平方与两个零部件的焊接变形的影响公差的平方和值的平方根为影响值；所述两个零部件的连接影响系数为影响值与基准值的比值。
7.如权利要求5所述的一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法，其特征在于：所述的通过距离敏感系数和连接影响系数对统计公差计算模型进行修正得到符合该白车身的公差分配计算模型的方法包括：统计公差计算模型与距离敏感系数和连接影响系数的乘积即为符合该白车身的公差分配计算模型。
8.如权利要求1所述的一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法，其特征在于：所述的依据白车身尺寸链环的距离获取距离敏感系数的方法包括：选取白车身上的链环，在数据偏差系统中对每个链环的偏差进行统计采样，对所有样本数据进行聚类分析，取最小聚类数据均值为参照值；若尺寸链环的距离≤第一设定距离，则尺寸链环的距离敏感系数为参照值。
9.如权利要求8所述的一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法，其特征在于：若第一设定距离＜尺寸链环的距离≤第二设定距离，获取紧邻最小聚类数据均值的第二小聚类数均值，则该尺寸链环的距离敏感系数为第二小聚类数均值与参照值的比值；所述第一设定距离小于第二设定距离。
10.如权利要求9所述的一种白车身尺寸链公差分配优化计算方法，其特征在于：若尺寸链环的距离＞第二设定距离，获取紧邻第二小聚类数据均值且大于第二小聚类数据均值的第三小聚类数均值，则该尺寸链环的距离敏感系数为第三小聚类数均值与参照值的比值。
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