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现代制造技术与装备
2017第1期总第242期
公差分析技术在特种车设计与制造中的应用
李风雷
(珠海新康杰特种车辆有限公司，珠海519000)
摘要：在特种车设计与制造中，应用公差分析技术能够缩短车辆开发周期，并使车辆品质得到有效提升。 基于这种认识，本文先对公差分析技术进行分析，然后对公差分析技术在特种车设计与制造中的应用问题展开研 究。通过分析发现，在设计阶段使用公差分析技术能够减少车辆设计缺陷，在制造阶段使用公差分析技术则能优 化车辆装配效果。可见，它能够整体提高特种车的设计与制造水平。
关键词：公差分析技术特种车装配
引言
目前，在汽车工程设计与制造领域，公差分析技术得到
了广泛应用。而在工业化与量产阶段，做好尺寸公差分析能 够加快尺寸问题解析进度，完成各尺寸链环对设计影响的权 重分析，为设计与制造尺寸的整改验证提供技术支撑。但是, 在实际使用公差分析技术进行特种车设计与制造时，由于特 种车零部件各异，所以其整体设计及装配函数关系并不相同， 还要使用不同的公差分析方法进行科学分析。
公差分析技术概述
所谓的公差分析技术，是一种利用已知各零部件尺寸 和公差进行装配后封闭环公差验证的技术手段，又被称为 公差的验证技术。如果计算得到的公差分析结果无法满足 设计要求，就要对各零件公差或尺寸链环进行优化。目前， 可以得到使用的公差分析技术可以划分为三种，即蒙特卡 洛模拟法、方和根法和极值法。使用蒙特卡洛模拟法，需 要通过模拟实验方法对某个随机变量的期望值进行分析， 以获得变量的数字特征。利用该方法能够完成非线性装配 函数尺寸公差分析问题的处理。在车辆设计与制造领域， 它主要用于整车四轮定位、整车外观间隙分析等方面。但 是，使用该方法需花费较长时间建模，并且需完成大量统 计样本采集。如果装配函数的方差或分量均值有所变化， 就要重新运算。目前，在很多分析软件中，该种方法都得 到了应用。使用方和根法，需要确保封闭环公差及各组成 环公差均服从正态分布，并拥有线性装配函数关系[1]。使 用该方法能够得到接近实际生产的装配公差值，所以能够 在车身公差分析上得到应用。但在实际生产中，零件均值 可能受装配手法、工装磨损和焊接方法等多种因素的影响， 致使该方法获得的计算结果可能与实际不符。此外，也可 以使用极值法进行公差分析。使用该方法需假设各零件尺 寸都为极限值。但实际上如果存在零件刚度不足或几何特 征装配引起的变形，装配函数则多为非线性。此时使用极 值法进行分析，得到的结果将不符合实际。而相较于其他 两种公差分析技术，极值法相对简单，计算量也较小，因 此常常应用于一些汽车零部件尺寸公差分析中。
公差分析技术在特种车设计与制造中的应用 2.1特种车设计与制造分析
特种车无论是在外廓尺寸还是重量等方面，都超过了 普通车辆的设计限界，车辆的用途也较为特殊。所以，特 种车设计与制造有较高的稳定性和制动性要求，要求车
辆设计上，要做好四轮定位，以确保车辆能够保持稳定 直线行驶和转向轻便，从而在减少车辆行驶中轮胎和转向 机件磨损的同时，确保车辆能够顺利完成特殊的运输和作 业任务t2]。在车辆制造中，还要做好车辆装配，以确保车 辆的整体性能。在特种车设计与制造前期，做好公差分析 能够使开发设计中的尺寸问题得到根本解决，所以能够使 零部件、工装公差分配等内容得到最大程度的优化，且使 各相关部门及供应商实现产品尺寸质量的系统管理和优 化。这样可解决生产制造环节的零部件公差匹配问题， 进而通过减少设计变更降低特种车的设计制造成本。此 外，在整体设计阶段应用公差分析技术，还可以为四轮 定位参数尺寸公差校核提供技术保障，减少整体设计制 造后期的生产制造缺陷。2.2在特种车设计中的应用
在车辆整体设计阶段，对车辆进行四轮定位时容易受 车身安装点偏差、零部件制造偏差和前/后悬架总成装配 散差等参数的影响。从分布形式上来看，不同参数分布形 式不同，所以车辆整体尺寸链环装配函数是非线性的。考 虑到这些问题，可以使用蒙特卡洛模拟法进行四轮定位尺 寸公差分析。在具体分析该问题时，以某特种车型后轮定 位为例，对其尺寸公差展开分析。实际分析时，可以使用 3DCS软件进行建模仿真。为确保计算正确性，需完成大量 统计样本采集，并进行2000次重复运算。通过仿真可以发现， 在该车型后轮定位的两个参数中，后轮外倾角和后轮前束角 的目标值分别为±0.5°和±0.25° ,但模拟计算结果却分 别为±0.38°和±0.37°。前者超差风险合格，后者超差 风险达到了 2.1%,无法满足目标公差要求。为对后轮前束角 的影响因素展开分析，又利用软件对每个因素所占权重比进 行分析计算，发现后扭力梁与车身装配孔的装配间隙达到了5. 4mm,以至导致后轮定位偏差超限。通过将装配间隙从5. 4mm 优化为4. 4mm,重新进行仿真分析计算，则能够将超差风险 降低为0.2%,从而满足车辆设计的超差风险要求[3]。因此， 在特种车设计中应用公差分析技术，能够使车辆设计结构得 到最大限度优化，并规避后期尺寸品质问题，在确保特种车 设计品质的同时，有效降低车辆制造成本。2.3在特种车制造中的应用
在特种车制造阶段，也可以应用公差分析技术对装配 尺寸公差展开分析，以确保车辆的装配质量。以某特种车 车型的制动踏板和伩表板横梁装配为例，在实际装配时出 现了错孔问题。在对该缺陷进行解析时发现，制动踏板和 仪表板装配基本满足正态分布，所以可以使用方和根法进 行尺寸公差分析。实际分析时，由于两个部件（下转第26页）
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辆在坡道行驶过程中不产生滑动和翻倾，且能够在行驶
过程中及时制动。想要达成这一目标，要做好车辆整体 设计制造，以确保车辆总体结构具有较强稳定性。在车
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胶体的悬筋向外抽出，完成颗粒的分离。机构设计如图2(d) 所示，具体的弯曲轮廓形状和侧向抽出距离需要经过细心 计算，依据是金属成型的中性层原理和体积守恒。由于悬 臂连接筋的侧向抽出成型与引脚是垂直关系，此工位在送
料方向上需要设计适当的让位空间，以便保护己经成型的 引脚轮廓，设计如图2 (c)所示。
结语
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大功率LED封装颗粒在全流程制程设计中从铜带冲压
开始，逐步进行光电复合材料的工艺处理，工艺复杂且流
程长。对于最后的引脚折弯分离制程，LED器件终端服役的 可靠性和稳定性起到了至关重要的作用。冲压工艺对于金 属成型的关键制程，在LED封装颗粒模具成型分离中具有 核心作用，既要完成轮廓成型，又要保护前期成果。本设 计制定的LED颗粒的引脚折弯工艺，能够结合全自动冲压 技术进行颗粒和框架成型分离，为
Tooling Process Design for High Power LED Units Forming and Simulation
ZHAO Zhanfeng
(Department of Mechanical Engineering,Wenzhou Vocational & Technical College, Wenzhou 325035)
Abstracts: The high power light emitting diodes unit mechanical composition and lead forming profile was briefed. The unit conducting leads forming process was formulated for volume production. The mechanism for unit singulation from the skeleton frame was designed for automatic pressing operation. The design concept can be referenced for similar product tooling design.
Key words: high power, light emitting diodes package, forming & singulation, stamping tool
LED颗粒封装后提供了
高效模具方案，为类似产品模具成型设计提供了有益借鉴， 大大促进了 LED器件生产工艺装备水平的提高。
参考文献
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[3] Lay Yeap.Meeting the Assembly Challenges
in New
Y向和Z向进行装配尺寸计算。通过计算发现，制动踏板 与仪表半在Y向上的尺寸链公差目标值为±2.0,计算值 为±3. 5,超差风险达到了 8. 77%。而在Z向上，目标值为
±2.0,计算值为±2. 6,超差风险达到了 1.66%。由结果 可知，Y向上有较高装配超差风险，与制造缺陷一致。对每 个尺寸链环进行确认，发现装配误差的产生是因为未能对 制动踏板、连接支架和助力器主缸进行明确定位。所以， 还要对这三个零件重新进行定位，以实现装配优化。经过 优化后，Y向超差风险降低至0.78%, Z向超差风险降低至 0. 59%,有效改善了装配缺陷。由此可知，在特种车制造阶段， 使用公差分析技术进行装配缺陷分析，能够为装配效果的 优化提供技术支持，从而有效提高车辆制造水平[4]。
(上接第24页）在车身坐标系下为X向装配，所以还要从
[2] 喻大伟，陈普，李潇妹，等.公差分析技术在整车设计与制造中的应用研究[J].汽车科技，2015, (6) ： 74-78.
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The Application of Tolerance Analysis Technology in the Design and Manufacture of Special Vehicles
LI Fenglei
(Zhuhai New Kangjie Special Vehicle Co., Ltd., Zhuhai
519000)
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结论
通过分析可以发现，做好特种车的整车设计与制造， 才能构成一个协调整体，从而确保汽车基本性能和专用功 能得到充分发挥。而在车辆设计阶段使用公差分析技术， 能够有效减少车辆设计缺陷，从而有效提升汽车设计质量。 在车辆制造阶段使用公差分析技术，则能优化车辆装配效 果，有效缩短车辆开发周期和提升车辆品质。因此，随着 相关技术的发展，公差分析技术将在特种车设计与制造中 得到更加广泛的应用。
参考文献
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the application of tolerance analysis technology can shorten the
vehicle development cycle, and the vehicle quality has been effectively improved. Based on this understanding, this article first analysis of tolerance analysis technology, and then the tolerance analysis technology in the design and manufacture of special vehicles in the application of the issue to start. It is found that the use of tolerance analysis technology in the design stage can reduce vehicle design defects, the use of tolerance analysis technology in the manufacturing stage can optimize the vehicle assembly results. Can be seen that it can improve the overall design and manufacture of special vehicles level.
Key words: tolerance analysis technology, special vehicle, assembly
Abstract: In the design and manufacture of special vehicles,
