尺寸链计算及公差分析软件

尺寸链计算及公差分析软件

一、用途

用于型号产品公差设计和优化，包括尺寸及几何公差对质量性能影响的模拟和预测与优化、公差匹配性管理与控制，与产品设计并行开展公差匹配分析验证，缺陷预防和质量性能改进等任务。

二、必要性

公差分析是产品研发生产过程中不可或缺的重要环节，据权威机构统计，在机械制造领域约85%的装配、质量和性能问题都和尺寸、公差密切相关，公差设计优劣关系到70%以上的产品研制成本，我司所有产品在研制过程中均需要开展公差设计分析工作，该项工作是产品精度设计的核心环节。

开展公差设计分析工作，具体要求是在保证产品技术性能的前提下，对公差设计的合理性和经济性进行分析与优化。这就要求工程师在研制环节，需要基于产品结构与装配，对产品进行精准的公差建模，从而才能够开展公差分析工作，这其中涉及到多类型公差（尺寸公差、形位公差、角度公差、装配误差）、复杂尺寸链（平面尺寸链、空间尺寸链）以及多场景（热膨胀分析、柔性件分析、运动件分析等）的综合分析问题。

当前，传统的公差设计手段主要分为两种：手工计算和凭经验设计，两者均具备一定应用价值，但不可否认，也都存在一些明显的问题和不足之处。

手工计算效率低、精度不够、复杂计算难以处理。

凭经验设计则是根据手册或者标准先给零件初定公差，至于公差是否合理，需要通过试生产+试装配不断迭代试错，经验设计需要长时间的积累沉淀，难度较大，周期长，不利于正向设计能力的培养。

以上两种传统的公差设计分析手段容易导致产品出现与公差、尺寸相关的质量性能问题：如产品设计精度不合理难以加工、装配合格率低、装配干涉反复修锉、间隙过大、外观质量差、异响、运行不稳定等，影响到产品的质量、性能和开发周期，最终会削弱产品的市场竞争力，增加企业的研发生产成本。

 

图1 传统公差处理手段的不足之处

三、建设意义和价值

通过三维尺寸链计算及公差分析软件的应用，可以快速实现产品数字化虚拟装配仿真分析，结合我司现状，参考其他类似单位的应用效果情况，可初步预测我司在未来成功建设该系统后，可以达到以下效果。

（1） 软件提供的高效全面的公差建模分析方法可提升公差分析效率70%以上，软件覆盖的多场景要素的耦合仿真分析能力，可解决全场景类型的公差分析痛点难点问题（尤其是非线性、运动件、柔性分析等多类型公差分析问题），系统提高我所工程师公差设计仿真能力，构建起系统性的公差匹配仿真优化能力,完善数字化设计流程和体系。

（2） 提前识别公差设计问题并提前进行优化，大幅缩短产品研制周期,减少公差设计变更，提升产品的质量和可靠性，大幅减少由公差设计不当导致的各类质量性能问题。根据某供应商2018年的大量实际用户调研数据，系统建设成功应用1年左右时间，可以综合提升产品质量7%以上。

（3） 通过前期的数字化虚拟装配仿真分析，可明显提升产品装配效率、一次性装配合格率和装配精度，规避反复修调等低效率高成本的制造行为，缩短生产制造时间，降低研制费用。根据某供应商2018年的大量实际用户调研数据，系统建设成功应用1年左右时间，可以降低整体研制成本10%以上。

以诚智鹏公司的两个客户广西玉柴和建设工业为例。

广西玉柴机器在2014年应用公差分析软件后，到2015年年底节约生产成本在1.5亿左右，在2016年与诚智鹏公司签订二期合作协议，2017年签订长久战略合作协议。

建设工业集团早期由于正向研发能力不足，导致生产过程中存在装配干涉及修错调整等质量性能等问题，增加了企业成本及定型周期，购入软件后，经过培训，工程师很快上手，通过优化，实现了无修磋装配，装配效率提升了50%以上，每年可以为企业节约成本2亿左右。

 

 

中国人机仿真分析

产品特点

Jack是目前市场上较为主流的进口人机工程仿真分析软件，其优势在于产品成熟度较高，应用范围较广，人机工程分析功能较多。但Jack软件基于较早软件技术架构和非专业的图形引擎开发，在软件扩展性和图形渲染质量和速度方面较为落后（见图2），对大模型、大场景的支持较为吃力。另外其在虚拟现实外设的支持方面也较为滞后，现在主流的虚拟现实头盔和交互设备暂不能支持，一定程度上影响了产品数字样机展示和人机工程仿真的效果。

MakeReal3D是100%国产自主可控的工业产品虚拟现实仿真软件，其优势在于产品迭代速度更快，大模型支持效果更好，工程化程度高，对VR技术与外设的支持效果更好，可按用户需求定制开发。MakeReal3D软件基于最新的图形引擎进行开发，在图形渲染质量和速度方面具有较大优势，能够有效支持大模型、大场景的实时渲染。MakeReal3D能够支持主流的虚拟现实外设和动作捕捉设备，这些特性将有助于获得更好的人机工程仿真以及数字样机展示效果。国内客户分布与航空航天、兵器船舶、汽车高铁等工业制造业行业，包括第一飞机设计研究院、上海上飞、北方车辆集团、长春客车、吉利汽车、宝沃汽车等。

3.2.  MakeReal3D软件应用场景

MakeReal3D软件可应用于桌面端以及VR端，即用户既可以在桌面上使用软件进行仿真分析，又可以在VR环境中进行仿真分析，可应用于工业产品的设计、制造、营销、使用、维护等各个环节，从而帮助工业客户提高工作效率及产品体验。                                                    图1桌面端进行产品人机工程分析

                           图2动捕系统驱动数字人体进行产品设计验证

                          图3产品照片级实时渲染

                           图4数字化工厂仿真

功能

功能	明细	MakeReal3D
CAD模型	CATIA	直接支持
	UG	直接支持
	CREO	直接支持
	中间格式	fbx, obj, stl
	大模型支持	整车级（10G+）
人体数据	中国人体数据	最新版
姿态库	人体姿态	√
	手部姿态	√
虚拟现实功能	全身动捕系统	ART, Xsens, Noitom, Optitrack…
	数据手套	Hi5, ManusVR
	数据头盔	HTC Vive, Oculus
	立体显示系统	CAVE,HOLOSPACE,CADWALL…
人机工程分析	可达性分析	√
	可视性分析	√
	舒适性分析	√
	疲劳分析	√
	下背部受力分析	√
	作业强度分析	√
	作业时间分析	√
	作业方式分析	√
	静态强度预测	×
	快速全身预测	√
	快速上肢预测	√
	生成分析报告	√
动画制作	关键帧动画	√
照片级渲染	材质系统	√
	灯光系统	√
物理仿真	刚体仿真	√
	柔性仿真	√
数字样机评审	测量	√
	标注	√
	剖切	√
	爆炸	√

除专业的人机工程仿真分析功能之外，MakeReal3D在大模型支持、中国人体数据、虚拟现实功能、数字样机评审等功能上具有明显的功能优势。

定制开发

   根据客户需求定制开发