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基于三维参数化模型的工程图尺寸自动标注与布局
&&&&&&摘要：二维工程图在产品的设计、制造中具有十分重要的作用，但工程图的生成、尺寸的标注与布局都是耗时费力的工作。为解决工程图自动生成的问题，对基于三维参数化模型的工程图自动生成系统进行了研发，着重介绍了尺寸自动标注与布局的算法，并在NX上实现了这些算法，取得了较好的辅助制图效果，在生产实际中获得了推广应用。
&&&&&&原标题：基于三维参数化模型的工程图尺寸自动标注与布局&&&&&&原作者：发表时间：
欧阳世嘉 牛强 柳伟 周雄辉
来源：万方数据
&&& 尽管无纸化生产已经出现在一些发达国家的某些工业领域，但由于经济与技术水平以及协作需要等方面的原因，二维工程图对于机械行业仍然至关重要。在设计生产制造的不同阶段，工程图都具有指导性作用。一幅合格的工程图应该包括零件的图形化表示、尺寸标注、物料说明、注释等详细表达设计意图与技术要求等信息，且布局美观。其中，尺寸与公差标注等不仅是一项耗时易错的工作，而且对同一个零件，不同的工程人员可能会选择不同的标注方案，图纸标注的规范性与质量完全取决于工程人员的经验和技术能力。标注的质量会影响生产制造的质量和效率，因此如何借助计算机辅助设计技术实现工程图的智能化与自动化标注．让工程技术人员从枯燥的标注工作中解脱出来，一直是机械制造行业的一个重要课题。
&&& LI等提出了一种根据用户选择的标准来优化坐标标注位置排布的方法，并在NX上实现了该功能。该方法对于多孔的零件（例如多孔的注射模模架板）具有较好的效果。CHEN等研究了以CSG树结构与B-Rep数据结构表示的实体模型的自动标注，其方法是首先将实体上的面分为平面、圆柱面及其他类型面，然后通过特征提取、几何推理、人工智能的方法分别标注平面、圆柱面。袁波等提出了一种基于尺寸子集划分的自动布局算法，在寻找最佳尺寸布局时采用了模拟退火算法。张闻雷等提出了基于零件拓扑结构与特征形状等形体分析的自动标注以及基于特征包围盒的尺寸布局方法。黄学良等，采用网格化的方法，将标注布局问题简化为在状态矩阵中寻找符合某种条件的小块矩阵问题。卢远志等先后将排样思想、级域搜索的思想引入到标注的布局中，达到了防止尺寸干涉的目的，后来又研究了基于零件孔特征识别的自动标注方法。成彬等提出了基于无向图表示的儿何约束系统上的图结构描述尺寸标注模型的方法。陆国栋等提出了从三维特征模型出发基于分治思想的自动标注方法。上述研究方法对实现工程图的自动标注与布局，构建智能化的工程图标注系统做出了积极的探索和研究。但这些方法大多只对某些特定形状的零件有较好的结果，或者还需要一定的人工干预，离完全的自动标注还有一定的距离。
&&& 以下提出了一种针对三维参数化模型的工程图尺寸标注自动生成方法，首先自动生成二维视图，通过获取三维模型中丰富的几何形状、尺寸、公差、装配等信息，并根据标注实例库及标注规则自动产生尺寸标注，然后通过网格划分与包围盒的混合算法对尺寸进行自动布局，避免尺寸与尺寸、尺寸与图元之间的干涉，以满足工程上的实际应用。
2 尺寸自动标注与布局
&&& 2.1 尺寸自动标注与布局系统框架
&&& 图1描述了尺寸自动标注与布局的系统框架，按照标注准备、尺寸标注、尺寸布局的顺序实现尺寸的自动生成。
图1 尺寸自动标注与布局系统框架
&&& 2.2 标注准备
&&& 标注准备主要包括两方面的工作。
&&& 第1项工作是为尺寸标注创建图纸、标题栏以及所依附的视图等。这些视图主要包括前视图、左视图、俯视图、剖视图、局部视图、正等轴测图等等，视图的选择主要是依据零件的几何形状及一定的制图标准等。当前主流的商品化三维CAD软件，如NX、Pro/E、Solidworks等都提供了自动生成这些视图的API接口，开发人员只需根据自己的需要设定一些相关的视图参数，就可以通过程序自动生成这些视图，然后将这些视图按一定的参数化距离进行排布，使视图与视图之间的间距合理。
&&& 第2项工作是构建基于知识及实际生产经验的标注实例库与规则库。参考企业生产实际中的工程图经验、标准及机械制图手册中的规范或者国家标准，构建工程图标注基本实例库，通过这个实例库来确定需要标注的尺寸、标注样式以及大致的标注区域等，以便CAD系统作出自动标注。同时，明确标注的规则库，便于系统能够根据规则库中的规则做出合理的标注。如尺寸在各视图间的分配应遵守以下基本原则：
&&& (1)尺寸不标注在不可见轮廓线上。
&&& (2)主要定位尺寸应尽量布置在主要视图上。
&&& (3)局部形状要素尽量集中标注。
&&& (4)同一定形尺寸在剖视图中的标注优先于向视图。
&&& 2.3 工程图尺寸的自动标注
&&& 在尺寸标注过程中，标注对象的关联是一个很重要的过程。手工标注时，一般需要用户手动选中要标注的图元以使尺寸与图元关联。但自动标注没有这样的人工交互过程，而需要程序去实现该关联过程。通过下面2种关联方法的混合使用，快速有效地解决了自动标注过程中的对象关联问题。
&&& 2.3.1 二维图元的识别与标注
&&& 为避开三维特征识别、几何推理等技术瓶颈，确保尺寸标注的准确性、可靠性与完整性，可以将实体上的面(Face)、棱边(Edge)之间的尺寸标注全部转换为二维图上可见直线段(Line)或者圆弧(Arc)的标注。这样三维模型上面、棱边的标注问题转换为二维工程图上图元的识别问题。在工程图中，常见的图元有直线段、圆弧及其他曲线等。相对于三维模型的特征识别，二维图元的识别显得相对容易。经过二维图元的识别、分类后，二维图元主要分成直线段类、圆弧类和其他曲线。由于工程图一般只需要标注直线和圆弧类对象，只要把每个直线段和圆弧的标识符分别记录下来，存储到2组动态数组中，后续程序通过这些标识符就能直接访问到这些直线段、圆弧。
&&& 自动标注时，首先根据标注实例库，确定要标注的对象及标注样式。然后通过三维模型中的尺寸参数、装配定位参数计算出待标注对象上的某一点三维坐标。如果标注样式是水平或竖直的尺寸标注样式，则需要有2个标注对象，此时需要获取在2个标注对象上各一点的三维坐标。如果标注样式是直径或半径的标注样式，则需要获取该圆弧类标注对象圆心的三维坐标。获取三维坐标后，将三维坐标映射到二维视图上，得到该点的二维坐标。最后通过二维坐标在关联直线段动态数组(AssocLineVector)或关联圆弧动态数组(AssocArcVector)查找由二维坐标创建的二维点(2D-Point)距离最近的直线段或者离某圆弧圆心最近的圆弧，就可以在二维工程图上找到对应的关联对象，实现自动标注。图2详细地描述了水平或竖直的尺寸自动标注流程，圆弧尺寸的自动标注与此类似，不再赘述。现用一个具体实例说明尺寸的自动标注过程。
图2 二维图元识别的自动标注算法流程
&&& 例如要标注一块长方体的长度，在投影视图上，长方体投影成长方形，只需要找到长方形相对的两条边，便可以完成长度的标注。此时只需要告诉系统这两条直线段在二维视图中的位置即可。为得到这两条直线段的位置，可以通过获取参数化模型中长方体的装配定位坐标及该长方体板的长度，分别计算出该边上某一点的三维坐标，再将三维坐标点投影到二维视图上，寻找离该点距离为零（即小于一个误差精度值）的直线段，这样就可以标注一个长度尺寸。整个过程可以看成是模拟人工标注时鼠标选中两条直线段进行标注的过程，程序所做的只是帮助系统确定应该点击哪两个&点&，便可以选中这两条要标注的直线段。
&&& 这样的标注方法，对于参数化模型来说，程序只需做一次这样的标注，就能覆盖该参数化模型的一系列大小的尺寸标注，因为该算法的标注也是参数化的。该算法的优点是实现真正的关联，三维模型修改时，2D工程图自动更新，缺点则是标注对象的匹配计算量较大。
&&& 2.3.2 直接在三维模型中插入点(3D-Point)
&&& 二维图元的识别算法能实现尺寸与视图的真正关联，但识别起来速度较慢。当三维模型特征越复杂、越多时，二维图上投影出来的图元越多，标注起来就越耗时。为提高自动标注的速度，可采用直接在三维模型中插入三维点(3D-Point)的方法。将标注的对象全部用点代替，这样就减少了二维图元的遍历、识别。当由相关参数计算出待标注对象上的某一点三维坐标后，直接建立三维点，用这个三维点代替原来的标注对象，就省去了识别图元的过程，标注速度明显加快。但对于圆弧的标注，需插入3个点来表示这段圆弧，这就需要分别计算出这3个点的位置，在实际编写程序中较为麻烦。因此对于圆弧的标注，仍采用二维图元的识别方法，只是在识别过程中只筛选出圆弧，不考虑直线段，这样圆弧图元的识别速度较快。
&&& 上述2种方法的混合使用，很好地解决了图元关联的问题，同时有利于快速编写程序，最终实现快速自动标注。
&&& 2.4 工程图尺寸的自动布局
&&& 在工程图尺寸自动标注完成后，最容易出现的问题是标注内容相互重叠或干涉，如图3所示，包括：①标注文本与标注文本；②标注文本与标注线；③标注文本与图元等。
图3 干涉类型
&&& 为合理布局，尽量避免干涉，需要充分合理地运用二维视图中无标注文本、标注线和图元的空白区域，并参考以下尺寸布局规则：
&&& 规则1（尺寸标注的就近原则）：优先将尺寸标注在标注对象的周围，便于读图人员快速锁定标注内容。
&&& 规则2：在规则1较难满足的情况下，考虑把标注内容的位置移动到三维参数化模型的包围盒投影图外。
&&& 采用对视图区域进行网格划分的算法搜索空白区域。首先根据三维模型的包围盒投影出的二维视图区域进行网格划分，得到m行n列的单元格。自动布局主要处理的是与标注文本相关的干涉，因此网格划分的间距应该与标注文本字体的大小相关。一般在CAD系统中，可以修改标注文本字体的高度，而字体的宽度与高度成一定比例，因此只修改字体的高度即可控制字体的大小。为充分利用空白区域，网格划分的间距要较小，同时要考虑算法执行的效率，因此当前算法的网格间距取字体高度的1/3。
&&& 在划分的网格中，每一个单元格用以下数据结构表示：
&&& 其中，item_tag可以唯一地标识出单元格，通过这个标识符就能直接获取到该单元格的状态；Item&status为占用状态，如果被占用则为真，不被占用为假。
&&& 尺寸自动布局算法的关键步骤如下：
&&& 步骤1：划分网格并进行预处理。网格间距相对于图元(直线段、圆弧)很小，因此通过判断图元与单元格的边界有无交点来确定图元在单元格的占用状态，最终获得所有网格当前的占用状态并用结构体sGridltem记录下来，存储到动态数组中。
&&& 步骤2：遍历其中一个尺寸标注，检查该尺寸的标注文本与其他标注文本、其他标注线是否有干涉，即判断该尺寸标注文本的包围盒与其他标注文本的包围盒、其他标注线的包围盒是否有交集。如果没有这2种干涉，执行下一步。如果存在干涉，直接跳至步骤4。
&&& 步骤3：检测该尺寸的标注文本与图元是否有干涉，即检查当前标注文本的包围盒所占的网格是否存在被图元占用的单元格。如果存在干涉，执行下一步。如果没有干涉，转至步骤7。
&&& 步骤4：确定该尺寸的局部就近标注区域，获取该区域的单元格占用情况，并执行下一步。局部就近标注区域的大小如图4虚线矩形所示，矩形区域长度为该标注尺寸的长度A加上2倍的标注文本高度h，宽度为标注文本高度h的4倍（标注文本高度h参数可以在界面中修改）。该就近标注区域关于这个尺寸的标注线对称，图4所示的虚线箭头为标注线可移动方向。根据这样确定的就近标注区域，再获取这个区域所有单元格的标识符及占用情况。
图4 竖直尺寸与水平尺寸的就近标注区域
&&& 步骤5：在局部就近标注区域搜索该标注文本包围盒所占网格大小的空白网格。一旦找到这样的空白网格区域后，立即移动标注文本到此区域，并转至步骤7。如未找到，则执行下一步。
&&& 步骤6：把尺寸标注放置在三维模型的包围盒投影视图边界外，对三维模型的包围盒投影视图外的尺寸按数值大小顺序、一定间隙有序排布，执行下一步。
&&& 步骤7：遍历下一个标注。如果标注遍历完，则执行下一步；如果未遍历完，则返回至步骤2。
&&& 步骤8：标注自动布局结束。
3 算法实现与标注实例
&&& 基于Siemens NX Open和Microsoft Visual Studio 2008开发了注射模智能设计系统，用以实现模架及其标准件的参数化设计、智能装配和辅助生成工程图、表等设计文档。系统能够自动生成二维图，并且运用上述提出的尺寸自动标注及自动布局方法，取得了较好的辅助制图效果，不仅能够自动生成所需标注的模架尺寸，后期人工干预少，而且用户操作简单，算法执行效率高，获得了在生产实际中的推广应用。
&&& 系统实现中注意将具体算法独立出来，并利用Siemens NX Open提供的如下API函数，读取三维参数化模型中的相关参数，添加尺寸，移动尺寸等，使得尺寸自动标注算法易于实现：
&&& 采用以上算法对模架进行尺寸自动标注，操作界面与结果如图5所示（为使尺寸更清晰，图5中未标注的尺寸在该图纸的其他视图中已作出标注）。
图5 注射模模架自动标注与布局实例
&&& (1)提出的工程图尺寸自动标注算法能够有效地解决三维参数化模型的尺寸标注问题，根据实例库的范例与标注规则，实现尺寸的自动标注。
&&& (2)提出的工程图尺寸自动布局算法能够很好地解决标注中的干涉问题，达到后期人干预少、布局清晰、美观的要求。
&&& (3)系统实现中注意将具体算法独立出来，从而只需要在相应的CAD系统（如Pro/E等）中替换API接口，就可以实现在CAD环境下尺寸自动标注与自动布局算法的集成。核心关注：拓步平台是覆盖了众多的业务领域、行业应用，蕴涵了丰富的管理思想，集成了业务管理理念，功能涉及供应链、成本、制造、CRM、HR等众多业务领域的管理，全面涵盖了企业关注的核心领域，是众多中小企业信息化建设首选的信赖品牌。
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请问哪位高手知道，观察变量能否跟其他观察变量的误差变量建立相关关系，如果建立了相关关系后，对模型是否有影响？
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模型不管如何修正，都要有逻辑基础，你将观测变量与其他变量的误差相连，如果没有逻辑关系的话我认为是没有意义的，因为你机构图上出现的每一根线都是要进行解释的，解释的通你就连
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谢谢3楼的高人指点
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基于三维偏差分析技术的尺寸公差设计应用
    
摘要：整车开发过程中需要完成成百上千个零件的公差设计，为达到设定的质量目标，高效准确的偏差分析控制成为公差设计中的重要环节。本文介绍了三维偏差分析采用的算法、虚拟样车偏差分析模型建立开发流程、尺寸项目开发中的公差分配设计方法；并结合国内自主开发项目多个实际案例，列举了关键区域三维偏差分析理论计算数值与实际生产数据置信度对比；证明可以通过建立了虚拟工程样车系统，完成车身装配的匹配优化、公差设计，可以减少为实现尺寸匹配而进行多轮物理螺打车制造活动，节约项目开发时间和成本。在整车设计和制造各个阶段的各种偏差中，零部件偏差是导致整车装配总偏差的关键因素之一。零部件公差是确定模具、检具、工装夹具公差的基础，公差制定、分配不合理会造成模具、夹具的大量调整，造成生产成本上升。国内外先进汽车设计公司设有尺寸工程部门，利用公差分配技术将公差目标分配到各级并进行公差精度优化，保证产品质量。公差分配技术是指依据整车各子系统产品功能、内外观感官质量和总体技术要求，考虑制造系统的经济工艺能力，在整车开发设计阶段为零部件合理地分配公差。 主流公差管理模式有两种，一是日系企业以经验为基础，将整车公差目标层层分配到白车身总成、底板总成、大总成、小总成以及单件，并通过工程样车制造来验证调整设定的公差；二是欧美以先进的偏差分析为技术手段，结合工程经验，将整个尺寸链通过虚拟仿真的方式完成整车及零部件公差管理。本文将会介绍泛亚汽车技术中心现阶段是如何结合国内零部件生产制造能力，借鉴欧美先进三维偏差分析公差管理技术手段，实现车身公差管理系统化和标准化。 1 三维偏差分析软件及算法专业公差管理软件主要有3DCS和Vis_VSA，分别由DCS及UG公司开发的一套零件、装配件公差分析与设计软件。目前国内能够独立应用这些软件进行公差设计的整车厂较少，国内开展基于三维偏差分析的公差设计工作更多地是采取与商业咨询公司联合应用这些软件开发尺寸系统。本文中公差管理理论分析计算应用的是3DCS软件。 1.1 偏差分析软件算法公差分析的方法有极值法和统计公差方法两类，根据分布特性进行封闭环和组成环公差的分析方法称为统计公差法。为了便于描述，先定义公差函数。公差函数是尺寸链中欲求解封闭环或组成环与已知组成环和封闭环函数关系的表达式，设公差函数为： y=f(x1, x2, x3, …, xn)(1)式中，y为欲求解的封闭环或组成环的尺寸及偏差；n为已知组成环和封闭环的个数；x1, x2，… ，xn为相互独立的已知的组成环和封闭环的尺寸及偏差。对于线性尺寸链，可以从极值法的公式中推导出公差函数；对于非线性尺寸链，公差函数没有统一的表达式，要根据尺寸链的几何关系确定。 3DCS软件中采用蒙特卡罗模拟法进行公差模拟分析。蒙特卡罗算法的基本思想为当所求解问题是某种随机事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，通过某种“实验”的方法，以这种事件出现的频率估计这一随机事件的概率，或者得到这个随机变量的某些数字特征，并将其作为问题的解。用蒙特卡罗算法求解公差问题，其实就是把求封闭环尺寸公差的问题转化为求解一个随机变量的统计问题来处理；封闭环尺寸公差的确定，采用随机模拟和统计实验的方法求解，用这种方法得到的结果比较符合实际情况。用蒙特卡罗模拟法进行公差分析的具体步骤为： 明确各组成环的分布规律；根据计算精度要求确定随机模拟次数N; 根据各组成环尺寸的分布规律和分布范围，分别对其进行随机抽样，从而得到一组已知组成环和封闭环尺寸的随机抽样(x1, x2, x3, …, xn) ; 将随机抽样(x1, x2, x3, …, xn)代入公差函数，计算未知的封闭环或组成环尺寸，得到该尺寸的一个子样；将步骤3、4重复N次，即可得到封闭环尺寸的N个子样，构成一个样本；对求解的封闭环或组成环样本进行统计处理，从而确定封闭环尺寸的平均值、标准差和公差等。蒙特卡罗模拟法的计算机流程框。根据随机模拟理论，在对各组成环尺寸进行随机模拟时，可通过先产生在(0, 1)上均匀分布的随机数，然后再根据随机抽样公式，换算成其它分布规律的随机抽样。3DCS软件中预设制了各种函数，可根据需要选取所需分布来模拟组成环输人，这些输入均采用蒙特卡罗模拟法仿真。依据林德伯格-列维(Lindberg-levy)中心极限定理，无论组成环随机变量的分布如何，它的若干个独立随机变量抽样值之和总是近似服从正态分布。工程设计应用3DCS软件时，无特别声明时，组成环分布一般设定为正态分布函数。经过分析，经过N次抽样，蒙特卡洛模拟值与正态分布积分的误差二可按下式进行估计： ε≤(λσ)/√N(2)式中，σ为标准差；λ是与置信水平有关的参数；根据式公式(2)可以看出抽样次数N越大，分析误差越小。 2 虚拟样车偏差分析模型同步工程建立尺寸工程开发是一项跨部门(包括供应商和协助开发单位)的系统集成工作，偏差分析工作采用同步工程模式开展。 2.1 虚拟样车偏差分析模型建立开发流程产品工程师按照整车开发时间节点提供产品数模、零件接口信息；工艺工程师提供生产制造工艺、装配顺序等信息；尺寸工程师提供产品尺寸匹配目标、产品初始公差、基准信息等；偏差分析工程师按照分析时间计划完成整车内外饰偏差分析模型的建立，提供偏差分析报告；建立的虚拟样车偏差分析模型可以虚拟测量各个接口尺寸偏差状态；为达到产品开发前期设定的尺寸匹配目标，偏差分析报告完成后，尺寸项目经理根据分析结果，对未达到尺寸匹配目标的区域召开会议平衡输入输出。在这个过程中，尽力为达到尺寸匹配目标而优化产品设计、工艺设计、公差设计，偏差分析工程师对做出的优化设计更改重新输入虚拟样车偏差分析模型，评估是否能够达到设定的尺寸匹配目标。尺寸工程开发过程中，产品结构设计以及生产制造工艺设计对产品尺寸匹配目标的实现起着至关重要的作用；基于虚拟样车偏差分析模型研究产品及工艺设计优化，节省了多轮物理螺钉车制造过程中产品样件、模具以及生产工装的开发时间及成本。偏差分析模型的建立开发流程。
2.2 公差分配管理研究整车开发过程中需要对成百上千个零件以及大小总成的公差做优化管理。泛亚汽车技术中心近些年不断实践尝试，借鉴北美使用先进公差管理软件经验，结合国内主机厂以及供应商实际生产能力，总结出了一套自上而下和自下而上的公差分配管理方法。 随着项目正式启动，根据竞争对手匹配数据以及开发车型的市场定位，尺寸工作小组会初步完成整车尺寸匹配目标的建立。项目开发过程中会努力实现这些设定的尺寸匹配目标，保持车型市场竞争力。以尾灯与侧围间隙标准的开发为例，对自上而下和自下而上公差分配管理做诊释。根据竞争对手数据，结合以往项目经验，设定尾灯与侧围间隙匹配目标公差为+/-0.xx，结合经验及目标要求，自上而下将此公差目标分配到白车身总成、底板总成、侧围总成、侧围内外板单件；各级总成及单件公差分配完毕之后，将各级公差输人虚拟样车偏差分析模型中做自下而上的公差分配研究，评估是否能够满足设定的匹配目标。若各级公差分配能够满足尺寸匹配目标，则将这些公差发布到图纸之中，完成公差管理任务；若第一轮虚拟样车评估不能满足设定的尺寸匹配目标，则需要重新分配各级总成公差，或者评估是否需要更改产品、工艺设计。公差的重新分配是基于虚拟样车系统完成的，虚拟样车系统能够给出各级总成对匹配目标实现的贡献率，以此贡献率为基础，重新分配各级公差。 2.3 偏差分析中的假设条件偏差分析过程中假设尺寸链中所有的零件公差都在名义值附近波动，并且在公差范围之内；所有零件假设为没有形变的刚体；贡献率分析基于几何线性关系。 目前技术手段无法预期的物理因素(薄板零件的柔性、运动件惯性运动等)，重力因素，热因素(油漆工艺)等无法作为为三维偏差分析的输入条件，这些因素是不可预测的；这些因素会带来匹配偏差，需要根据实际生产情况调整消除；此外，偏差分析模型中的分析结果无法反映生产工厂中环境的变化。三维偏差分析技术可以预测的是偏差波动，无法预测均值偏移。在线调整、返修等特殊工艺三维偏差分析虚拟样车系统中未计入。 基于数据分析，偏差分析方针结果置信度高于70%，刚性零件偏差分析结果更接近真实生产，柔性零件置信度较低；经验表明系统刚性越高，工厂及供应商的生产能力越强，虚拟样车分析结果与实际生产数据吻合度越高。 3 偏差分析结果置信度研究三维偏差分析技术在泛亚汽车技术中心已经应用多年，多年尺寸工程开发经验证明虚拟样车系统分析结果置信度高于70%。工程前期开发，一般设定虚拟样车系统中尺寸目标可达性需要在10%以内；实际生产期间，制造部门会根据实际情况做实车匹配，此外板链上在线调整、返修等特殊工艺，亦成为达到尺寸目标的贡献因素。 虚拟样车偏差分析模型建立以后，偏差分析软件以蒙特卡罗算法为基础虚拟装车，实现对整车各个配合区域做虚拟分析。鉴于篇幅限制，本文将结合实际生产数据，仅列举三例已上市车型尺寸开发过程中对三维偏差分析技术的具体应用；涵盖整车前后端典型配合和工艺评价应用。 表1 某车型尾灯与侧围间隙分析结果测点均方差超差概率10.321.24%20.362.63%30.383.53%40.331.53%表2 某车型前盖与前保间隙阶差一致性分析结果特征目标均方差超差概率间隙一致性<2mm1.16.99%阶差一致性<2mm12510.96%表3 某车型前盖与翼子板间隙阶差分析结果前盖与翼子板配合测点目标(±)有工装分析结果(±)超差概率(%) 无工装分析结果(±)超差概率OOS(%)间隙左10.751.052.20%1.5411.91%阶差左111.030.42%2.4020.84%间隙左20.750.951.26%2.2528.61%阶差左210.980.28%1.9012.02%间隙右10.751.124.52%1.5815.44%阶差右1 11.151.10%1.829.82%间隙右20.751.002.36%1.9524.86%阶差右211.413.36%1.768.83%案例一 某车型尾灯与侧围间隙配合，尺寸目标设定为间隙1.5±0.8；三维偏差分析模型中均匀布置四个测点，结果偏差最大位置均方差为0.38，虚拟装配一万次统计超差概率为3.53%，如表1所示；上市生产以后实际生产波动最大处间隙数据均值为0.413，后期生产数据在控制线以内，如图4所示。经验表明，类似尾灯与侧围这类刚性较强的配合区域，理论分析与实际数据置信度高。 案例二 某车型前盖与前保配合，间隙及阶差左右一致性小于2mm 。虚拟样车偏差分析结果间隙左右一致性6.99%超差，阶差左右一致性10.96%超差。鉴于保险杠为柔性零件，前盖实际装配过程中有调整工艺保证周边配合，某时间实际生产数据显示69辆车统计数据中，间隙左右一致性超差7.14%，阶差左右一致性超差8.57%，超差车辆需通过在线调整或返修达到设计要求，如表2所示。 案例三 某车型前期研究前盖关闭姿态工装保证周边配合有效性。传统前盖工装一般在前盖开启状态安装前盖，前盖关闭后状态有变化，需要重新调整。为了减少调整量，关闭姿态安装前盖工装随之产生。在虚拟样车系统中通过虚拟装配，可以实现对工装有效性的研究预测。前盖与翼子板配合间隙阶差，左右侧各建立两个测点做虚拟装配。表三为虚拟样车系统中有无工装工况下，前盖与翼子板间隙阶差超差概率比较，从比较中可以看出使用工装时最大超差概率4.52%为间隙右1号测点；不使用工装最大超差概率28.61%为间隙左二测点，可以得出安装工装对配合的实现有较大贡献。后期生产启动期间生产数据亦达到了设计目标值，波动最大处数据。虚拟样车偏差分析系统在工艺优化选择方面发挥了积极作用。4 结论本文介绍了三维偏差分析采用的蒙特卡罗算法、虚拟样车偏差分析模型建立开发流程、尺寸项目开发中公差自上而下和自下而上的分配设计方法以及偏差分析过程中的假设条件；结合泛亚汽车技术中心多个自主开发项目实际案例应用，列举了项目前期三维偏差分析理论计算数值和后期实际生产数据，证明可以通过建立了虚拟工程样车系统，完成车身装配的匹配优化、公差设计，进而可以减少为实现尺寸匹配而进行多轮物理螺钉车制造活动，节约项目开发时间和成本。
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