基于3DCS的车门外观间隙面差仿真分析论文_周武智

东风柳州汽车有限公司综合工艺部 广西 柳州 545005

[摘要]: 为了保证车门外观间隙面差满足公差设计要求，采用3DCS三维偏差分析软件，建立车门外观DTS误差概率模型，对车门外观间隙面差进行偏差仿真分析，可以精准地验证汽车开发前期零部件公差分配的合理性，识别出影响车门外观间隙面差的主要因素，对车门装配质量的管控有指导意义。

关键词： DTS、窗框间隙面差、3DCS、仿真公差分析、敏感度分析

1前言

DTS英文全称为Dimensional Technical Secification，翻译成中文为“尺寸工程技术规范”，这是对整车级别尺寸精度的技术定义，一般包括整车外观DTS和内饰的DTS。整车外观DTS直接面对用户的评价，是汽车外观造型的重要组成部分，同时也是车身工艺水平的最终体现。在实际生产中，存在多种影响因素导致整车外观DTS超差，零部件的制造及装配偏差是其中最主要的影响因素，因此有必要在设计阶段进行整车外观DTS的偏差分析，以验证零部件制造及装配偏差是否满足设计要求，并输出关键控制要素清单，进而有效管控整车外观DTS。

3DCS 软件采用蒙特卡罗模拟法[1]进行公差模拟分析，采用随机模拟和统计试验的方法求解，用该方法得到的结果比较符合实际生产情况。本文基于3DCS三维偏差分析软件，建立车门外观DTS误差概率模型，分析零部件制造及装配偏差对车门外观DTS的影响。

2车门外观间隙面差3DCS仿真分析

2.1间隙面差测量的创建

本次以前后车门窗框间隙面差作为分析对象，车门其他部位以此类推，在3DCS模型中创建车门窗框间隙面差的测量，如图1所示。

图1前后车门窗框间隙面差

2.2车门装配

把前后车门和侧围当成一个整体，按照装配关系和装配流程，其中车门自带定位螺栓，铰链通过自定位方式装配到车门上，然后与车门一起通过装具装配到车身上，其中装具基准设计门洞相关孔面上。依据3-2-1定位原则，用 DCS 点或者特征点来定义定位元素的连接关系，最终将零部件的偏差传递到测量接口上。

2.3 仿真公差分析

根据整车外观DTS定义，前后车门窗框间隙为4.5±1.8mm，前后车门窗框面差为0±1.8mm, 仿真模拟装配5000次，基于以下假设：零件的公差均服从正态分布；所有的零部件均被认为是刚体，不存在变形；不考虑装配力、热膨胀、焊接变形和回弹的影响。

在装具辅助装调条件下，考虑在重力作用下车门下垂的情况，根据侧围总成、前后门总成、铰链、装具等公差进行DTS尺寸链校核，前后门上窗框的间隙面差仿真公差分布图分别如图2、图3所示。由仿真分析结果得出，前后门上窗框间隙统计偏差±3σ=±1.82mm，前后门上窗框面差统计偏差±3σ=±2. 02mm，间隙超差率为0.255%，面差超差率为2.53%，在可接受范围内（≤3%）。在实际生产中，将前后门上窗框的间隙面差测量值进行统计分析，与仿真分析结果相近，满足设计要求。

图3 前后门上窗框面差仿真公差分布图

2.4 敏感度分析

敏感度分析是分析和测量相关的每个公差，识别公差对每个测量的贡献率。前后门上窗框间隙偏差灵敏度分析结果见图4，可以看出，前门窗框间隙配合面轮廓度(2.0mm)、后门窗框间隙配合面轮廓度(2.0mm)对前后门上窗框间隙偏差影响最大，贡献率均达到31.36%，其次是后门上铰链安装贴合面轮廓度(0.8mm)贡献率为6.42%，前门铰链上的安装定位孔位置度（φ0.8mm）贡献率为6.25%，前门上铰链安装贴合面轮廓度(0.8mm)贡献率为5.49%。

图4 窗框间隙偏差灵敏度分析

前后门上窗框面差偏差灵敏度分析结果见图5，可以看出，前门后中部包边面轮廓度(2.0mm,磁铁调平处)、后门前中部包边面轮廓度(2.0mm，磁铁调平处)对前后门上窗框面差偏差影响最大，贡献率均达到16.42%，其次前门上窗框面差配合面轮廓度(2.0mm)贡献率为16.0%，后门上窗框面差配合面轮廓度(2.0mm)贡献率为16.0%，后门上铰链安装贴合面轮廓度(0.8mm)贡献率为4.60%。

图5 窗框面差偏差灵敏度分析

3 结论

在汽车设计阶段，对车门外观间隙面差进行3DCS仿真分析，能够较精准地验证零部件制造及装配公差分配的合理性,识别出影响车门外观间隙面差重要因素，对管控车门外观DTS有指导意义。由前后门上窗框间隙面差偏差灵敏度分析结果，可知前后门窗框制造偏差对前后门上窗框间隙面差影响最大，因此在实际生产中，严格控制前后门窗框的制造偏差，可有效降低前后门上窗框间隙面差超差风险。

参考文献

[1] 马振海,李应军，胡敏.基于三维偏差分析技术的尺寸公差设计应用.世界制造技术与装备市场,2010,（5）,83~87.

作者简介：周武智 198710 广西博白 大学本科 研究方向为尺寸工程

论文作者:周武智

论文发表刊物:《科技中国》2016年4期

论文发表时间:2016/6/22

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