SolidWorks的尺寸專家公差分析系統(tǒng)在車用發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)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(jī)尺寸鏈計(jì)算；舉例說(shuō)明利用SolidWorks的尺寸專家公差分析系統(tǒng)，在實(shí)際計(jì)算分析中的應(yīng)用。

公差；RSS方和根法；發(fā)電機(jī)

尺寸鏈的計(jì)算，關(guān)系到零部件在裝配時(shí)的準(zhǔn)確性，是電機(jī)設(shè)計(jì)中必須的一個(gè)環(huán)節(jié)。采用極限法計(jì)算是很多公司采用的方法。雖然采用電子表格進(jìn)行計(jì)算可以調(diào)整公差大小，但是按極限法進(jìn)行公差分析與實(shí)際生產(chǎn)不相符合，計(jì)算的公差過(guò)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(shí)計(jì)算的方式。在進(jìn)行電機(jī)3D數(shù)模設(shè)計(jì)完成后，稍作處理就能較方便地對(duì)尺寸鏈進(jìn)行計(jì)算分析，確定和優(yōu)化調(diào)整零部件公差，使其制造精度和成本達(dá)到平衡點(diǎn)。RSS方和根法和極限法計(jì)算公式如下

式中：RSS——Root-Sum-of-Squares-Analysis，統(tǒng)計(jì)平方公差方法；G——封閉化尺寸代號(hào)；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(xiàng)專用插件。用戶可以方便計(jì)算尺寸和位置公差，效率和精度均提高。

車用發(fā)電機(jī)尺寸鏈計(jì)算涉及到以下3個(gè)關(guān)鍵部位計(jì)算：①轉(zhuǎn)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(diào)整套筒端面與驅(qū)蓋掛角面尺寸。

1 轉(zhuǎn)子部件中心與定子部件中心計(jì)算

轉(zhuǎn)子部件與定子部件3D數(shù)模和2D圖尺寸見圖1。要求G值不要超過(guò)一定值，比如是0±0.5mm。

圖1 轉(zhuǎn)子部件與定子部件3D數(shù)模和2D圖尺寸

第1步：把尺寸環(huán)的公差轉(zhuǎn)化為對(duì)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(shù)模上隱藏不參與零件，在參與零件上賦尺寸及公差值，定測(cè)量中心G位置，定裝配順序和約束，然后進(jìn)行運(yùn)算，輸出結(jié)果。這是整個(gè)計(jì)算關(guān)鍵步驟。見圖2及表1。

圖2 轉(zhuǎn)子部件中心與定子部件中心計(jì)算數(shù)模圖

第3步：分析。①?gòu)谋?可以看出，用極限法計(jì)算超標(biāo)0.625，而如果用方和根法計(jì)算則在范圍內(nèi)。如果按極限法計(jì)算，結(jié)果勢(shì)必調(diào)整公差值，帶來(lái)不必要的成本，而RSS方和根法更精確。②假如電機(jī)設(shè)計(jì)要求G值提高到0±0.35 mm，如何調(diào)整公差呢？通過(guò)輸出結(jié)果最大最小值百分比來(lái)看，驅(qū)動(dòng)端蓋尺寸公差所占權(quán)數(shù)為42.11%和34.07%。勢(shì)必要將32.6±0.2調(diào)整到32.6± 0.05。重新賦值校核。進(jìn)行多次反復(fù)校核也比較容易，其結(jié)果見表2。

這樣，找出主要影響因素并進(jìn)行調(diào)整，節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間。值得注意是，裝配順序和約束確定一定是按電機(jī)實(shí)際裝配關(guān)系。

表1 轉(zhuǎn)子部件中心與定子部件中心計(jì)算值G

表2 調(diào)整尺寸后的轉(zhuǎn)子部件中心與定子部件中心計(jì)算值G

2 皮帶輪中心與掛角面尺寸計(jì)算

電機(jī)3D數(shù)模和皮帶輪中心與掛角面尺寸見圖3。主機(jī)廠要求值為30±1mm。按章節(jié)1的步驟方法進(jìn)行計(jì)算分析，皮帶輪為12.9±0.2 mm，驅(qū)動(dòng)端蓋為17.1±0.3 mm。皮帶輪中心與掛角面尺寸計(jì)算數(shù)模圖見圖4，其結(jié)果見表3。

圖3 電機(jī)3D數(shù)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(jī)與皮帶裝配時(shí)發(fā)生跑帶，提高裝配精度，可以建議主機(jī)廠適當(dāng)減小公差，比如是30±0.4mm。

圖4 皮帶輪中心與掛角面尺寸計(jì)算數(shù)模圖

表3 皮帶輪中心與掛角面尺寸計(jì)算值G

3 調(diào)整套筒端面與驅(qū)蓋掛角面尺寸計(jì)算

同樣按以上步驟計(jì)算分析。電機(jī)3D數(shù)模和調(diào)整套筒端面與驅(qū)蓋掛角面尺寸見圖5。

圖5 電機(jī)3D數(shù)模和調(diào)整套筒端面與驅(qū)蓋掛角面尺寸

圖6 調(diào)整套筒端面與驅(qū)蓋掛角面尺寸計(jì)算數(shù)模圖

表4 皮帶輪中心與掛角面尺寸計(jì)算值G

4 總結(jié)

通過(guò)以上3個(gè)舉例說(shuō)明了：①RSS計(jì)算值可以使用更大的制造公差，具備更好經(jīng)濟(jì)性；②在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，使用SolidWorks公差分析能方便調(diào)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(shè)計(jì)時(shí)間。此方法不僅僅可以用在發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)中，在其他電機(jī)也可以加以應(yīng)用。

［1］石振東.尺寸鏈理論與應(yīng)用［M］.哈爾濱：黑龍江科學(xué)出版社，1993.

［2］趙罘.中文版SolidWorks 2011應(yīng)用大全［M］.北京：科學(xué)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(jí)工程師。