李克難,王劍鋒
(迪克斯汽車電器(上海)有限公司,上海 201108)
SolidWorks的尺寸專家公差分析系統(tǒng)在車用發(fā)電機設計中的應用
李克難,王劍鋒
(迪克斯汽車電器(上海)有限公司,上海 201108)
介紹車用發(fā)電機尺寸鏈計算;舉例說明利用SolidWorks的尺寸專家公差分析系統(tǒng),在實際計算分析中的應用。
公差;RSS方和根法;發(fā)電機
尺寸鏈的計算,關系到零部件在裝配時的準確性,是電機設計中必須的一個環(huán)節(jié)。采用極限法計算是很多公司采用的方法。雖然采用電子表格進行計算可以調整公差大小,但是按極限法進行公差分析與實際生產不相符合,計算的公差過于保守,成本增大。
SolidWorks的尺寸專家公差分析系統(tǒng),采用RSS方和根法和極限法同時計算的方式。在進行電機3D數模設計完成后,稍作處理就能較方便地對尺寸鏈進行計算分析,確定和優(yōu)化調整零部件公差,使其制造精度和成本達到平衡點。RSS方和根法和極限法計算公式如下
式中:RSS——Root-Sum-of-Squares-Analysis,統(tǒng)計平方公差方法;G——封閉化尺寸代號;Gno——封閉化尺寸名義尺寸;Tn——組成環(huán)尺寸公差,n= 1,2,3,…n。
SolidWorks的尺寸專家公差分析系統(tǒng),在2008年加入了DimXpert和TolAnalyst兩項專用插件。用戶可以方便計算尺寸和位置公差,效率和精度均提高。
車用發(fā)電機尺寸鏈計算涉及到以下3個關鍵部位計算:①轉子部件中心與定子部件中心;②皮帶輪中心與掛角面尺寸;③調整套筒端面與驅蓋掛角面尺寸。
轉子部件與定子部件3D數模和2D圖尺寸見圖1。要求G值不要超過一定值,比如是0±0.5mm。
圖1 轉子部件與定子部件3D數模和2D圖尺寸
第1步:把尺寸環(huán)的公差轉化為對稱值。軸承為140-0.065mm=13.967±0.033mm,定子部件為13.4±0.15mm,磁軛為12.95±0.025mm。
第2步:在數模上隱藏不參與零件,在參與零件上賦尺寸及公差值,定測量中心G位置,定裝配順序和約束,然后進行運算,輸出結果。這是整個計算關鍵步驟。見圖2及表1。
圖2 轉子部件中心與定子部件中心計算數模圖
第3步:分析。①從表1可以看出,用極限法計算超標0.625,而如果用方和根法計算則在范圍內。如果按極限法計算,結果勢必調整公差值,帶來不必要的成本,而RSS方和根法更精確。②假如電機設計要求G值提高到0±0.35 mm,如何調整公差呢?通過輸出結果最大最小值百分比來看,驅動端蓋尺寸公差所占權數為42.11%和34.07%。勢必要將32.6±0.2調整到32.6± 0.05。重新賦值校核。進行多次反復校核也比較容易,其結果見表2。
這樣,找出主要影響因素并進行調整,節(jié)省設計時間。值得注意是,裝配順序和約束確定一定是按電機實際裝配關系。
表1 轉子部件中心與定子部件中心計算值G
表2 調整尺寸后的轉子部件中心與定子部件中心計算值G
電機3D數模和皮帶輪中心與掛角面尺寸見圖3。主機廠要求值為30±1mm。按章節(jié)1的步驟方法進行計算分析,皮帶輪為12.9±0.2 mm,驅動端蓋為17.1±0.3 mm。皮帶輪中心與掛角面尺寸計算數模圖見圖4,其結果見表3。
圖3 電機3D數模和皮帶輪中心與掛角面尺寸
可以看出,30±1mm尺寸是容易保證的。為了防止電機與皮帶裝配時發(fā)生跑帶,提高裝配精度,可以建議主機廠適當減小公差,比如是30±0.4mm。
圖4 皮帶輪中心與掛角面尺寸計算數模圖
表3 皮帶輪中心與掛角面尺寸計算值G
同樣按以上步驟計算分析。電機3D數模和調整套筒端面與驅蓋掛角面尺寸見圖5。
圖5 電機3D數模和調整套筒端面與驅蓋掛角面尺寸
圖6 調整套筒端面與驅蓋掛角面尺寸計算數模圖
表4 皮帶輪中心與掛角面尺寸計算值G
通過以上3個舉例說明了:①RSS計算值可以使用更大的制造公差,具備更好經濟性;②在電機設計時,使用SolidWorks公差分析能方便調整公差值,提出合理公差值,還可確定工藝尺寸的大小,節(jié)省設計時間。此方法不僅僅可以用在發(fā)電機設計中,在其他電機也可以加以應用。
[1]石振東.尺寸鏈理論與應用[M].哈爾濱:黑龍江科學出版社,1993.
[2]趙罘.中文版SolidWorks 2011應用大全[M].北京:科學出版社,2011.
(編輯心翔)
The Application of Solidworks in Automobile Generator Design
LI Ke-nan,WANG Jian-feng
(DIXIE Automotive Electronics(Shanghai)Co.,Ltd.,Shanghai 201108,China)
This article introduces the motor generator tolerance chain calculation,using examples to demonstrate SolidWorks tolerance analysis system and its application in the real situation.
tolerance;RSS root method;generator
U463.631
A
1003-8639(2017)01-0060-03
2016-06-08;
2016-06-24
李克難(1963-),男,湖北人,高級工程師。