CETOL在公差设计的解决方案 - 汽车

CETOL软件在三维公差设计

的解决方案

莎益博工程系统开发（上海）有限公司

1.三维公差

1.1. 传统设计的不足

国内的大部分企业，对于公差分析还是存在模糊的认识，即公差分配是设计人员的任务。设计人员在做公差分析的时候，大多数时候参照已有产品的公差分配，公差无法参照的地方，多采用手工画一维尺寸链图，粗略的得出封闭换尺寸公差。上述情况存在诸多不足，第一，当设计人员在设计公差时参照老产品，并不能提高设计人员对公差分配原理的理解，当遇到和老产品不一样的产品，设计人员就失去了参照的依据。第二，手工计算一维尺寸链很容易出错，当这种错误发生时，又不容易检查。第三，手工计算效率较低，当尺寸链包含非常长时，需要大量的公差计算时间。第四，手工方法计算一维尺寸链比较容易，但是对于二维或三维的尺寸链计算就更加复杂。

1.2. 使用公差分析软件的优势

公差分析软件为设计人员提供了一个公差分析与综合的平台，使设计人员通过它实现在设计阶段对关键零件尺寸进行公差分析，结合实际的工艺加工能力，选择制造成本最低，又能保证满足设计要求的最优公差，分析的结果也可以为设计提供参考。具体来说，公差分析与综合系统为设计人员提供了评估公差状况的手段，通过该系统，给出了可靠、准确、合理的公差分配的依据。总结来说，使用公差分析软件有如下优势：

一．在CAD环境下模拟三维零件的装配过程。它可以直接读取CAD系统的设计参数，当设计参数更新时，公差分析的数据也一起更新。

图1 Solidworks公差分析界面

图2 CATIA公差分析界面

图3 Cre/Proe 公差分析界面

二．自动计算三维尺寸链误差的传播。下图是V形块和圆柱销的装配，公差分析软件不仅能计算沿着尺寸方向的尺寸对圆柱销高度的影响，还可以计算V形块的宽度和夹角对圆柱销高度的影响。

图4自动计算三维误差的传播

三．真实地模拟零部件之间的装配关系。例如，在销和孔的装配过程中，在CAD的装配关系中，定义二者的中心轴线同心，这样销和孔的配合关系就产生了，但是这种状态是不符合现实的，应当考虑重力或者在实际的装配状态中受某一方向外力的反作用力的影响，实际销和孔是处于相切的状态。

中心重合相切

图5 销与孔的关系

四．自动形成三维尺寸链装配关系图，帮助设计人员深刻理解公差的传播。

图6. 装配关系可视化

2.公差分析的必要性

一般的实体建模系统，如在CAD系统下可以在完成基本尺寸的设计后，通过软件提供的间隙和干涉检查功能来确保装配的精度，同时还可以取基本尺寸的上偏差和下偏差值，检查在极限尺寸的情况下，装配精度（间隙、干涉等）是否仍然可以满足。可以在检测时设置为上偏差或下偏差的值。但是，这并不是真正的公差分析。在这种分析中并未考虑装配中各种偏差源对装配质量的影响。我们知道，在实际生产过程中，有很多因素都会导致误差的出现，如制造加工中的误差，环境对加工设备的影响，各种不同的误差会通过零件之间的配合关系慢慢积累起来，最终影响整体系统的装配精度和成本。因此，必须充分重视产品中可能出现的误差，因为它们会导致不可预测和昂贵的质量缺陷。

在设计过程中将设计好的零件进行三维预装配，建立数字样机，利用公差分析与综合系统通过分析零件公差对产品装配过程和装配精度的影响，建立装配公差模型和零件公差模型。在建立装配公差模型树、装配公差网络图的基础上，进行公差分析与综合。提供最坏情况设计分析方法、统计分析方法、在结果分析器调整敏感度和贡献度数值，找到制造成本低又能满足装配精度要求的公差分配。通过该系统的分析，可以分析出设计过程中公差分配是否合理、正确，对公差进行优化，并将结果反馈给设计人员，使设计人员能够及时地进行修改，以减少装配时发生干涉和精度超标的概率。运用变量化几何技术确定装配过程中配合零件之间的最坏情况及统计的公差积累，得到装配过程中影响关键尺寸公差的约束及其敏感度。利用该系统，通过改变个别关键尺寸的公差约束来提高零件的可装配性和互换性，减少由于公差分配不合理或不正确而造成的装配后产品精度超标和返工的概率，减少装配过程中的选配、修配和调整时间，提高装配效率，降低制造成本。

3.解决方案

CETOL是集成于三维CAD软件下的专业公差分析软件。它从开发到发展至今，已有20多年的发展历史。在低压电器行业有成熟的解决方案。它采用最先进的公差分析方法，在产品的早期阶段做公差分析的合理性做评估，预测产品质量，结合工厂的实际工艺加工能力，找到影响产品质量的关键因素。CETOL具

体的公差分析流程如下图所示：

图7 CETOL软件公差分析流程

3.1. CETOL软件及相关公司介绍

Sigmetrix 公司介绍

Sigmetrix公司是CETOL的原开发商，总部在美国的得克萨斯州的达拉斯，从创立到发展至今，公司一直致力于公差分析软件开发和创新。它最早和Rand Worldwide组成的合资企业，是一家专注于装配公差分析软件研发的软件公司，自CETOL问世以来，Sigmetrix一直通过各种方式，如参与高校的ADCATS项目，努力促进公差分析技术的发展。经过这些年的发展，Sigmetrix已经成为世界范围内知名的公差分析服务提供商。借助于Solidworks的平台，CETOL已经为广大的客户所熟知，应用范围涵盖了各类工程领域。同时，CETOL又有着组织和技术上的优势，和其它相关软件公司的合作，自身多年的开发经验，CETOL 同时又是实现产品生命周期管理(PLM)和6 sigma方法的核心技术。近20年的成熟市场经验也验证了Sigmetrix公司以客户为中心的理念所提供的优质服务。

作为全球最大的CAE解决方案供应商之一的Cybernet System Co. LTD的全资子公司，美国Sigmetrix,LLC公司是一家应用于在设计及制造系统中，专注于尺寸装配公差分析软件研发的CAE公司，通过其研发的世界一流的公差优化技术