CETOL在公差设计的解决方案

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11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。12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。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。7=1GRP:1.3KP6T0N_PH：1 i 0RE7-CYL10 /口 ELE4SE 1O«Hid丰仙和貳血比_RELE£S£.i勺5jRffT_E¥LI.1ARM I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:诵定运前裝配机构 具体恆置(Configuration)结果的分折. 验证、检查H代表装配性能尺 寸的定义(Meaurement?定文零件之闾的 装配关奚(Joint)运行求解.(Run analysis)厂特征及公差的定义(Feature constriant)修改输入 宣新计茸(whai If输出报告Report)注:其中吋模星走文的 顺宇可以任意调整(Analyzer)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软件CETOL,由全球顶级的专家向离散制造业提供产品性能和制造过程中的 6Sigma质量控制解决方案。关于sigmetrix公司的详细信息，请访问如下网站:www.sigmetrix.comSigmetrix 公司与 Dassault SolidWorks、Dassault CATIA、PTC 是金牌合作伙伴关系CETOL 丫才、PTCPartnerAdva ntcigbSolidWorksDASSAULT SYTEMESCOLDSTORE P测ER图8.与主流CAD软件公司是金牌合作伙伴关系CYBERNET集团介绍莎益博工程开发系统有限公司是CYBERNET集团在中国的分公司，依托母公 司的丰富经验，为中国用户提供世界领先的工程软件、技术支持、培训以及先进 的整体解决方案、项目咨询等业务。莎益博工程开发有限系统在中国有三个分部： 莎益博工程开发系统（上海）有限公司、莎益博工程开发系统（成都）有限公司、 莎益博工程开发系统（深圳）有限公司。CYBERNET集团是日本最大的CAE技术服务公司，于1985年在日本东京成立， 一级上市公司，股票代码：4312。至2010年4月1日，共有516名员工。自2006年 起，全资收购了五家独立公司：日本PLAMEDIA，日本KGT，美国Sigmetrix,加拿 大Maplesoft和比利时Noesis。2008年的营业额近210亿日元。总部在日本东京， 在大阪和名古屋设有分部；2005年以来公司积极拓展国际化服务理念，在中国大 陆、台湾、美国、加拿大和比利时陆续设立了分公司。CYBERNET集团是一家专业提供CAE软件、行业解决方案及相关技术服务的日 本上市公司，25年来，与全球20多家顶级CAE技术公司建立了长期的合作伙伴关 系，为客户提供50多个CAE软件和硬件产品。CYBERNET在东京开设了全球第一家 CAE University,全时提供专业的技术培训课程。CYBERNET提供的解决方案覆盖了电子、机械、光学、控制系统、通讯，IT信息技术、纳米技术、新药开发、知 识创新等各个学科，为客户提供从产品的概念设计、物理设计、仿真优化、设 计验证和产品性能检测全流程相关工具和服务。更多信息请访问：www.cybernet.co.jp ; www.cybernet.sh.cn3.2. CETOL全球主要用户CETOL全球主要用户群:Pts we r SystemsSecurity' Tyco El«tnmks 禺EHICSSOM 密©SMLARDEMERSONstan lev!.UmHVACDefenseConsumer警* TcehiiBl&QlesCarrierHcin4*ywE?Tl. irnra PskHOLKK KodakAutom q tive Suppli-ersOil, Gds, En-ergyConsult ns A 凶tjpnlflE<yJi.iwr.YJUrPfSrJlBf1 IS&MTEXCHERRYMA.RMANtabelrctriGfir 舔督Still帅睢熾P Klfl-Thomas*"! I "JIS FLEXTRONICS "ta FOXCOnn3.3. 客户案例3.3.1汽车行业应用案例1）汽车座椅系统公差分析CETOL6 6进行公差分析的目标就是获得基于公差分析的需求的敏感度。该座椅系统 要求在3个不同设计的构成位置对凸轮角的接触角度进行分析,装配约束包括多个凸轮曲面 之间的约束关系设置，1天的分析结果在与客户召开关键会议时提供强大的信息支持。2）汽车制动系统公差分析需要分析制动板到圆盘之间的距离，还需要分析卡钳铸件到加工特征之间的制造工艺公 差，CETOL6 6成功以帮助设计工程师在设计阶段进行公差，对汽车制动系统进行预装配。3）汽车车灯装配系统为了控制汽车尾灯在装配后的装配质量,需要对装配后灯具与车体之间的间隙和外观表面 光顺度，在对车灯装配支架进行敏感度分析时，需要对敏感度高的部位进行控制，保证装配 质量。CETOL66在宝马车灯装配系统上的成功应用，保证灯具在装配后的整体质量。3.4. 方案选择（配置模块）1）功能模块：a）配合关系设置模块b）基于运动机构的设置模块c）分析器模块d）形状和位置公差设置模块e）“what if"分析设置模块f）建模器模块g）测量尺寸设置模块2）软件环境：可运行在 Windows XP、Win7、HP-UX. SGI IRIX 和 SUN SOLARIS 操作 系统下；支持32位和64位机器；提供中文系统用户界面。支持的三维CAD软件：Solidworks/ProE（Cre）/CATIA,帮助文档 浏览器 adobe acr