孫由軍，張煜超，范佳佳，朱軍軍

（南京中車浦鎮(zhèn)城軌車輛有限責(zé)任公司技術(shù)工程部，江蘇 南京 210032）

引言

地鐵已經(jīng)成為各個城市綜合實(shí)力的體現(xiàn)、城市形象的代表，地鐵的外觀與內(nèi)飾象征著城市的文化和形象。屏風(fēng)是車輛內(nèi)裝的重要組成部分之一，其中某城市地鐵的屏風(fēng)是與門邊扶手配合而安裝的，較其他項(xiàng)目更為復(fù)雜，屏風(fēng)板上部安裝橫梁與扶手座結(jié)合的部位容易產(chǎn)生縫隙[1-2]。該項(xiàng)目的屏風(fēng)板上部安裝橫梁示意圖，如圖1 所示。

圖1 屏風(fēng)板上部安裝橫梁示意圖

根據(jù)工藝反饋，由于目標(biāo)公差涉及多個公差的累計(jì)，需要進(jìn)行尺寸鏈的計(jì)算。采用簡單的線性疊加計(jì)算已經(jīng)無法滿足實(shí)際要求，因此需要使用統(tǒng)計(jì)公差的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)公差方法的思想是考慮零件在機(jī)械加工過程中尺寸誤差的實(shí)際分布，運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)理論進(jìn)行公差分析和計(jì)算。諸多方法中，最常用的是VisVSA 軟件中采用的Monte Carlo 算法。其基本思想是，當(dāng)所求解問題是某種隨機(jī)事件出現(xiàn)的概率或某個隨機(jī)變量的期望值時(shí)，通過某種“試驗(yàn)”法，以這種事件出現(xiàn)的概率估計(jì)這一隨機(jī)事件的概率，或者得到這個隨機(jī)變量的某些數(shù)字特征，并將其作為問題的解。其中，隨機(jī)事件的概率符合正態(tài)分布。

1 仿真目標(biāo)和要求

通過仿真計(jì)算，獲得影響橫梁尾部與扶手之間橫向偏離間隙的主要因素。

2 模型說明

本次仿真后的模型如圖2 所示。

圖2 屏風(fēng)板上部安裝橫梁模型圖

1）根據(jù)工藝人員反饋，將側(cè)墻安裝板的側(cè)墻接觸面定義為基準(zhǔn)A，前面為基準(zhǔn)B，底面為基準(zhǔn)C，由此擬訂的工藝流程見表1。

表1 各裝配件安裝目標(biāo)和定位方法

2）定義裝配順序。根據(jù)工藝人員反饋有以下兩種裝配順序：先將橫梁安裝在側(cè)墻安裝座上，再將其安裝到扶手座上或先將橫梁安裝到扶手座上，再將其安裝到側(cè)墻安裝座上。由于扶手與側(cè)墻安裝座相對靜止，裝配件中所有墊片與縫隙無關(guān)，所以將扶手、側(cè)墻橫梁安裝座與所有墊片視為一個零件，與橫梁進(jìn)行裝配，而裝配的先后順序由扶手和側(cè)墻安裝座上的孔銷配合順序決定，由于有4 個孔，因此具體安裝孔示意圖如下頁圖3 所示。

由下頁圖3 可知，分別將其命名為孔1、孔2、孔3、孔4。裝配時(shí)如果將4 個孔都進(jìn)行裝配，會造成過約束，故取其中兩個孔——孔1 和孔3 及裝配面進(jìn)行裝配操作。而裝配順序就體現(xiàn)在孔1、孔3 的安裝先后上。

圖3 安裝孔示意圖

3）定義測量目標(biāo)。根據(jù)工藝要求，指定如下測量點(diǎn)：創(chuàng)建4 個測量點(diǎn)，并且定義測量操作，依次命名為：扶手點(diǎn)1 到橫梁點(diǎn)1 的距離，扶手點(diǎn)2 到橫梁點(diǎn)2 的距離。如圖4 所示，由于兩邊縫隙距離是相關(guān)的，一邊小另外一邊縫隙就大，而定制測量計(jì)算只有加法沒有減法。為了便于計(jì)算，使兩個測量目標(biāo)一正一負(fù)，使加法變成減法。

圖4 測量點(diǎn)示意圖

由于最終要求得到的是縫隙大小的正態(tài)分布圖，所以定義定制測量，命名為縫隙，根據(jù)工藝要求，目標(biāo)公差范圍為±1 mm。

4）建立仿真模型：根據(jù)上述工藝過程和測量目標(biāo)采用Teamcenter Visualization Mockup 軟件搭建仿真模型，進(jìn)行仿真計(jì)算。

3 計(jì)算結(jié)果

模擬5 000 次裝配過程，得到分析報(bào)告如圖5所示。

由圖5 可知，由于銷孔安裝可以在允許范圍內(nèi)隨意變動，不是扶手與橫梁出現(xiàn)縫隙的原因，所以要將其在超差中所占部分減去，孔1 先安裝的超差占比為14.12%，其中銷孔安裝占34.95%，則實(shí)際超差占比為14.12%-14.12%×34.95%=9.19%；孔3 先安裝的超差占比為13.22%，其中銷孔安裝占42.40%，則實(shí)際超差占比為13.22%-13.22%×34.95%=8.60%。則實(shí)際貢獻(xiàn)因子影響率對比見表2。

圖5 分析報(bào)告（孔1 先）

表2 實(shí)際貢獻(xiàn)因子影響率對比 %

4 結(jié)論

1）橫梁與扶手之間左右縫隙大小與定位孔3、孔1、銷3、銷1 的形位公差有關(guān)，且銷3、孔3 比銷1、孔1 的影響更大些。

2）先將橫梁安裝到扶手安裝座上比先將橫梁安裝到側(cè)墻安裝座上對橫梁扶手縫隙的影響要小些。

建議后續(xù)安裝可以從以下幾方面反饋相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行公差優(yōu)化：在安裝時(shí)先把橫梁安裝到扶手安裝座上，再將其安裝到側(cè)墻安裝座上，減少公差帶來的影響；給安裝座開孔時(shí)盡量做到垂直基準(zhǔn)面。