孫由軍，張煜超，范佳佳，朱軍軍

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

引言

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

圖1 屏風板上部安裝橫梁示意圖

根據(jù)工藝反饋，由于目標公差涉及多個公差的累計，需要進行尺寸鏈的計算。采用簡單的線性疊加計算已經(jīng)無法滿足實際要求，因此需要使用統(tǒng)計公差的方法進行統(tǒng)計分析。統(tǒng)計公差方法的思想是考慮零件在機械加工過程中尺寸誤差的實際分布，運用概率統(tǒng)計理論進行公差分析和計算。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，當所求解問題是某種隨機事件出現(xiàn)的概率或某個隨機變量的期望值時，通過某種“試驗”法，以這種事件出現(xiàn)的概率估計這一隨機事件的概率，或者得到這個隨機變量的某些數(shù)字特征，并將其作為問題的解。其中，隨機事件的概率符合正態(tài)分布。

1 仿真目標和要求

通過仿真計算，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 屏風板上部安裝橫梁模型圖

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

表1 各裝配件安裝目標和定位方法

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，再將其安裝到側墻安裝座上。由于扶手與側墻安裝座相對靜止，裝配件中所有墊片與縫隙無關，所以將扶手、側墻橫梁安裝座與所有墊片視為一個零件，與橫梁進行裝配，而裝配的先后順序由扶手和側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。裝配時如果將4 個孔都進行裝配，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。根據(jù)工藝要求，指定如下測量點：創(chuàng)建4 個測量點，并且定義測量操作，依次命名為：扶手點1 到橫梁點1 的距離，扶手點2 到橫梁點2 的距離。如圖4 所示，由于兩邊縫隙距離是相關的，一邊小另外一邊縫隙就大，而定制測量計算只有加法沒有減法。為了便于計算，使兩個測量目標一正一負，使加法變成減法。

圖4 測量點示意圖

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采用Teamcenter Visualization Mockup 軟件搭建仿真模型，進行仿真計算。

3 計算結果

模擬5 000 次裝配過程，得到分析報告如圖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%，則實際超差占比為13.22%-13.22%×34.95%=8.60%。則實際貢獻因子影響率對比見表2。

圖5 分析報告（孔1 先）

表2 實際貢獻因子影響率對比 %

4 結論

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，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數(shù)據(jù)進行公差優(yōu)化：在安裝時先把橫梁安裝到扶手安裝座上，再將其安裝到側墻安裝座上，減少公差帶來的影響；給安裝座開孔時盡量做到垂直基準面。