探讨屏风支架与安装梁的配合

孙由军，张煜超，范佳佳，朱军军

（南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司技术工程部，江苏 南京 210032）

引言

地铁已经成为各个城市综合实力的体现、城市形象的代表，地铁的外观与内饰象征着城市的文化和形象。屏风是车辆内装的重要组成部分之一，其中某城市地铁的屏风是与门边扶手配合而安装的，较其他项目更为复杂，屏风板上部安装横梁与扶手座结合的部位容易产生缝隙[1-2]。该项目的屏风板上部安装横梁示意图，如图1 所示。

图1 屏风板上部安装横梁示意图

根据工艺反馈，由于目标公差涉及多个公差的累计，需要进行尺寸链的计算。采用简单的线性叠加计算已经无法满足实际要求，因此需要使用统计公差的方法进行统计分析。统计公差方法的思想是考虑零件在机械加工过程中尺寸误差的实际分布，运用概率统计理论进行公差分析和计算。诸多方法中，最常用的是VisVSA 软件中采用的Monte Carlo 算法。其基本思想是，当所求解问题是某种随机事件出现的概率或某个随机变量的期望值时，通过某种“试验”法，以这种事件出现的概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。其中，随机事件的概率符合正态分布。

1 仿真目标和要求

通过仿真计算，获得影响横梁尾部与扶手之间横向偏离间隙的主要因素。

2 模型说明

本次仿真后的模型如图2 所示。

图2 屏风板上部安装横梁模型图

1）根据工艺人员反馈，将侧墙安装板的侧墙接触面定义为基准A，前面为基准B，底面为基准C，由此拟订的工艺流程见表1。

表1 各装配件安装目标和定位方法

2）定义装配顺序。根据工艺人员反馈有以下两种装配顺序：先将横梁安装在侧墙安装座上，再将其安装到扶手座上或先将横梁安装到扶手座上，再将其安装到侧墙安装座上。由于扶手与侧墙安装座相对静止，装配件中所有垫片与缝隙无关，所以将扶手、侧墙横梁安装座与所有垫片视为一个零件，与横梁进行装配，而装配的先后顺序由扶手和侧墙安装座上的孔销配合顺序决定，由于有4 个孔，因此具体安装孔示意图如下页图3 所示。

由下页图3 可知，分别将其命名为孔1、孔2、孔3、孔4。装配时如果将4 个孔都进行装配，会造成过约束，故取其中两个孔——孔1 和孔3 及装配面进行装配操作。而装配顺序就体现在孔1、孔3 的安装先后上。

图3 安装孔示意图

3）定义测量目标。根据工艺要求，指定如下测量点：创建4 个测量点，并且定义测量操作，依次命名为：扶手点1 到横梁点1 的距离，扶手点2 到横梁点2 的距离。如图4 所示，由于两边缝隙距离是相关的，一边小另外一边缝隙就大，而定制测量计算只有加法没有减法。为了便于计算，使两个测量目标一正一负，使加法变成减法。

图4 测量点示意图

由于最终要求得到的是缝隙大小的正态分布图，所以定义定制测量，命名为缝隙，根据工艺要求，目标公差范围为±1 mm。

4）建立仿真模型：根据上述工艺过程和测量目标采用Teamcenter Visualization Mockup 软件搭建仿真模型，进行仿真计算。

3 计算结果

模拟5 000 次装配过程，得到分析报告如图5所示。

由图5 可知，由于销孔安装可以在允许范围内随意变动，不是扶手与横梁出现缝隙的原因，所以要将其在超差中所占部分减去，孔1 先安装的超差占比为14.12%，其中销孔安装占34.95%，则实际超差占比为14.12%-14.12%×34.95%=9.19%；孔3 先安装的超差占比为13.22%，其中销孔安装占42.40%，则实际超差占比为13.22%-13.22%×34.95%=8.60%。则实际贡献因子影响率对比见表2。

图5 分析报告（孔1 先）

表2 实际贡献因子影响率对比 %

4 结论

1）横梁与扶手之间左右缝隙大小与定位孔3、孔1、销3、销1 的形位公差有关，且销3、孔3 比销1、孔1 的影响更大些。

2）先将横梁安装到扶手安装座上比先将横梁安装到侧墙安装座上对横梁扶手缝隙的影响要小些。

建议后续安装可以从以下几方面反馈相关数据进行公差优化：在安装时先把横梁安装到扶手安装座上，再将其安装到侧墙安装座上，减少公差带来的影响；给安装座开孔时尽量做到垂直基准面。