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公差分析结果不满足判断标准时的解决方法

发布日期:2014-10-14  来源:百佳学习邦  作者:李勇  浏览次数:2517
核心提示:Proe公差分析主要有两个目的:其一是分析当前的Proe产品设计是否符合设计要求;其二是通过公差分析来优化Proe产品的设计。
 公差分析结果不满足判断标准时的解决方法

Proe公差分析主要有两个目的:其一是分析当前的proe产品设计是否符合设计要求;其二是通过公差分析来优化Proe产品的设计。

当公差分析的结果不满足目标尺寸的判断标准时,常用的方法包括以下5种:

1、调整Proe零件尺寸公差

最简单的方法是调整尺寸链的公差使得结果满足要求,这也是机械工程师最常用的方法。当然,这一定不是最好的方法,正如我们在前面所说,零件的尺寸公差不是想怎么调整就可以怎么调整的,尺寸公差取决于零件的制造工艺所能提供的制造精度。尺寸公差越严格,零件的制造工艺达到这样的精度就会花费越高的成本,甚至无论如何都达不到这样的精度,那么整个公差分析就毫无意义。通过设定过于严格的尺寸公差以使公差分析结果符合判断标准的做法无异于掩耳盗铃。

当然,在其他方法无法解决的情况下,调整零件尺寸公差,在征求制造工程师的意见并且获得肯定的情况下,可以要求精密的零件公差。

2、调整尺寸链中尺寸的值

调整尺寸链一个或多个尺寸的值,可以使得公差分析满足判断标准的要求。但需要注意的是,调整一个或多个尺寸的值,应以不牺牲产品的其他要求为前提。

使用极值法计算出目标尺寸X的值为0.50±0.65mm,最小值为-0.15mm,零件在Proe装配时会发生干涉。此时可以调整尺寸E的值12.50±0.10mm12.30±0.10mm,通过极值法计算此时X的值为0.70±0.65mm最小值为0.05mm,零件在装配时不会发生干涉,产品设计满足要求。但是,此时最大值为1.35mm,当零件的公差走向另外一个极端时两个零件之间的间隙增大。如果刚好产品设计对此间隙又有设计要求,那么通过调整尺寸值来满足设计要求就需要非常谨慎。

3、缩短尺寸链的长度

根据Proe公差分析的计算过程可以看出,目标尺寸的尺寸链涉及的尺寸越多,公差累积就越多,计算出的结果就越大,产吕设计越不容易符合判断标准,特别是当公差分析以极值法进行计算时。

此时,可以通过优化产品的设计,缩短尺寸链的长度,从而减少公差累积,使产品设计符合要求。

例:如果设计时减少尺寸BE,缩短尺寸链的长度,此时C25.00±0.15mmD28.50±0.15mm,公差分析的计算结果X0.50±0.50mm,与之前的结果0.50±0.65mm相比,新的设计符合判断标准,装配质量大为改善。

因此,Proe产品设计之初,明确目标尺寸和判断标准后,尽量缩短尺寸链的长度。换句话说,如果两个零件之间的配合尺寸很重要,那么设计之初就只让两个零件互相配合,不要加入第3个,第四个、……第N个零件。如同婚姻关系,第三者的介入会破坏婚姻的平衡,造成婚姻的失败。

4、零件之间使用定位特征

零件之间使用定位特征可以提高零件的装配效率和装配质量。使用定位特征的设计是解决公差分析结果不能满足判断标准时的一个重要解决方法。

零件之间使用定位特征具有如下好处:

1)  定位特征可以实现较严格的尺寸公差。

2)  定位特征的尺寸可以放置于比较容易进行尺寸管控的区域。

3)  使用定位特征时可以减少和避免对其他尺寸的公差要求,只需严格管控定位特征的相关尺寸,就可以满足产品设计要求。

4)  因为定位特征精度高,使用定位特征有利于减少零件之间的尺寸公差累积。

例:假设零件1和零件2通过4颗螺钉固定,零件1和零件2右侧的端面是Proe产品设计中一个外观基本要求,要求两个零件的端面对齐公差为0±0.30mm,即目标尺寸为0±0.30mm

在原始的设计中,两个零件之间没有使用定位特征,两个零件的装配尺寸A50.00±0.30mm,尺寸B50.000±0.30mmM3螺钉的直径为2.80±0.05mm,零件1的螺钉孔一般设计为3.50±0. 05mm。螺钉与螺钉孔的间隙不能太小,否则会影响螺钉的锁紧过程,甚至造成螺钉的螺扣损坏。

Proe公差分析的结果:通过极值法计算的结果为0±1.00mm,通过均方根法计算结果为0±0.58mm。可以看出,产品设计不符合要求。

在改进的设计中,两个零件之间使用定位特征,通过右侧的定位孔和定位柱实现定位,两个零件的装配图尺寸链其中尺寸A5.00±0.05mm,尺寸B5.00±0.05mm。零件1右侧的定位孔直径为4.00±0.05mm,右侧定位孔为长圆孔。零件2的定位柱直径为3.90±0.05mm,定位柱和定位孔之间可以具有较小的间隙以保证两个零件之间的相对位置精度。

公差分析的结果见图6-15c,通过极值法计算的结果为0±0.20mm,通过均方根法计算结果为0±0.12mm。可以看出,产品设计符合要求。

很显然,使用定位特征的产品设计减少了目标尺寸的公差累积,提高了产品装配质量。在进行尺寸制程能力管控时,尺寸链中的尺寸A是从零件端面到最远的那个螺钉孔开始,而在改进的设计中,尺寸A是从零件端面到最近的定位柱开始?为什么尺寸链中不加入螺钉相关的尺寸?

在原始设计中,在进行两个零件的Proe装配时,除非特别指明,操作人员锁紧四颗螺钉的顺序都是随机的,可能先锁紧离端面最远的螺钉,也可能先锁紧离端面最近的螺钉。锁紧离端面最远的螺钉是最坏的情况,因为距离越远,尺寸A的公差会越大。因此,在公差分析时,尺寸A定义为从零件端面到最远的螺钉孔。

在改进的设计中,右端的定位柱是两个零件定位的第一特征,换句话说,右端的定位柱决定了两个零件之间的相对位置,而螺钉仅仅行驶着自己应该行使的功能,即固定功能。

因此,在进行零件之间的装配设计时,就应当具有设计定位特征的意识,我国台湾工程师称之为“先定位再固定”,这样的设计能够大幅提高装配效率和装配质量。

5、降低目标尺寸判断标准

在Proe零件尺寸的公差已经相当严格,产品的设计已经优化的情况下,Proe公差分析的结果依然不能满足判断标准,此时可以考虑调整目标尺寸的判断标准(当然前提是目标尺寸的判断标准是主观的情况下,例如产品的外观零件之间的间隙等。如果目标尺寸的判断标准是客观的,例如两个零件之间在装配或运动过程中不发生干涉,那么判断标准是间隙必须大于0,此时判断标准无法调整)。有时这种判断标准由客户定义,那么一定需要对客户说明他们的判断标准过高,产品设计没办法达到他们的要求,否则等到产品设计制造出来,不良品出现后,再来商量调整判断标准,客户就不会轻易答应放宽标准了。

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