Что такое стекирование толерантности? Важность и методы анализа

Совместимость между допусками отдельных обработанных деталей имеет важное значение при сборке, чтобы избежать зазоров и помех между ними. Проектировщики и производители анализируют совокупные допуски деталей относительно посадки и зазора сборки, называемые «Укладка толерантности" анализ. CNC-обработка, листовой металл, литье и другие различные методы производства полагаются на это для точной и прочной сборки.

В данной статье будет рассмотрена концепция стекирования допусков, методы ее анализа и математические расчеты.

Что такое стекирование допусков?

Наложение допусков или наложение допусков относится к сложению индивидуальных допусков деталей сборки для анализа того, имеют ли они помехи и зазоры или нет. Этот кумулятивный допуск дает представление о конечном допуске собранной детали. 

Если сумма допусков больше допустимого допуска сборки (или собранного элемента), то детали будут мешать друг другу. С другой стороны, будет зазор, если общая сумма допусков меньше требования сборки. 

Концепция наложения толерантности 

На диаграмме (i) три детали собраны с допусками ±a, ±b и ±c. Между тем, общий допуск для сборки составляет ±B. Вы можете видеть, что детали идеально подходят, поскольку a+b+c=B. 

На диаграмме (ii) после сборки имеется зазор, поскольку a+b+c намного меньше ±B (a+b+c < B). 

На диаграмме (iii) деталь взаимодействует с размерами сборки. Это означает, что a+b+c больше ±B (a+b+c > B).

Анализ стека толерантности

Перед сборкой инженеры проводят анализ стека допусков, чтобы увидеть совместимость фитингов. Соответствует ли совокупный допуск всех деталей критериям допуска сборки или нет? Для этого есть два основных метода анализа: допуск наихудшего случая и статистический анализ допусков.

Анализ наихудшего варианта укладки допусков

Этот метод анализа включает в себя добавление всех индивидуальных допусков (верхнего или нижнего предела), что обеспечивает четкий диапазон или значение для максимально допустимого допуска сборки. В анализе наихудшего случая индивидуальные размеры также добавляются вместе с допусками. 

Пример анализа наихудшего случая

Более того, анализ наихудшего случая предполагает, что все допуски достигают своих крайних значений одновременно. Таким образом, даже наименее вероятный сценарий не приведет к отказу подгонки или сборки. 

Давайте рассмотрим реальный пример редуктора с тремя валами, отверстиями в корпусе и зубьями шестерен.

В худшем случае выравнивание может быть нарушено 1.5 мм + 0.9 мм + 0.3 мм = 2.7 мм из идеального сценария. Можно приступать к сборке, если общий допуск редуктора равен ±2.7 мм.

Статистический анализ стека толерантности

Это более точный метод анализа, который использует стандартное отклонение, среднеквадратичное значение и другие статистические измерения для проверки того, попадает ли каждая деталь в распределенный диапазон допусков или нет. 

Статистическое распределение допусков по деталям

Вместо того, чтобы предполагать, что все допуски достигнут своих крайних значений, статистический анализ рассматривает допуск каждой детали отдельно как случайную величину. Среднеквадратичное значение (RMS) дает кумулятивный допуск через распределение для вариации от детали к детали.

Обычно для этого типа анализа стека используется различное компьютерное программное обеспечение, включая индивидуальные  Допуск на обработку с ЧПУ обработанных деталей. Некоторые примеры программного обеспечения для анализа допусков:  CATIA V5-V6 и SOLIDWORKS. 3DCS и т. д. Мы обсудим их в следующем разделе.

Процесс анализа толерантности

Блок-схема процесса анализа стека

Он включает в себя выявление отклонений в отдельных компонентах и ​​их добавление для анализа того, будут ли собранные изделия соответствовать желаемым пределам. 

Давайте рассмотрим этапы анализа стека;

Три основных программного обеспечения для анализа допусков

Все программное обеспечение для анализа толерантности использует статистические модели анализа для прогнозирования стека и расчетов. Эти советы также полезны для Точная обработка с ЧПУ приложений, чувствительных к производительности. 

Анализ стека допусков SOLIDWORKS

Анализ допусков в SolidWorks

Этот аналитический инструмент можно найти в интеграции программного обеспечения для проектирования SolidWorks. Он может оценить кумулятивное воздействие допусков деталей на сборки, в основном для одномерных и двухмерных стеков допусков. SolidWorks популярен среди проектировщиков, поскольку его можно использовать без переключения программного обеспечения. Он предоставляет интуитивно понятный интерфейс для обнаружения проблем с допусками на ранних этапах проектирования.

Аналитик вариантов 3DCS

Пример вариационного анализа 3DCS

3DCS Variation Analyst обеспечивает комплексный анализ допусков для сложных сборок и может быть интегрирован с инструментами САПР, такими как CATIA, NX и Creo. Вы можете визуализировать вариации деталей непосредственно в 3D-моделях. Программное обеспечение поддерживает моделирование Монте-Карло, анализ чувствительности и сценарии «что если». 

ЦЕТОЛ 6σ

Анализ CETOL 6σ 

Инструмент CETOL 6σ также интегрирован с инструментами проектирования САПР, такими как SolidWorks, CATIA и AutoCAD. Этот инструмент анализа использует методологии Six Sigma для изучения влияния индивидуальных отклонений допусков в сборке. Кроме того, вы можете моделировать различные сценарии с помощью CETOL 6σ, чтобы увидеть визуальные эффекты.

Важность анализа стека допусков в производстве

Основная цель анализа стека допусков — выяснить неопределенность сборочных соединений и отказов. Анализ влияния каждой отдельной детали на общий допуск сборки помогает понять область применения и ограничения конструкций. 

Нахождение наилучшего соответствия с помощью анализа стека

Давайте кратко рассмотрим 5 ключевых моментов:

• Проверка результатов проектирования 

Результаты анализа научно говорят, идеально ли подходят допуски проектируемых деталей во время сборки или нет. Если они мешают или создают зазор, конструкторам может потребоваться корректировка GD&T. Если все в порядке, то конструкция в порядке, чтобы приступить к производственным операциям. 

• Точность конечного продукта

Анализ стека позволяет на ранней стадии выявлять ошибки проектирования или допусков. Таким образом, допуски можно корректировать для достижения оптимальной точности в процессе сборки. Кроме того, это также экономит дополнительные расходы на отходы материалов и изменения конструкции. 

• Контроль качества производства 

Расчет совокупного эффекта индивидуальных допусков является ключевым для контроля качества. Он гарантирует, что все собранные компоненты подходят и функционируют правильно. Таким образом, изучая, как накапливаются все вариации, инженеры и конструкторы прогнозируют и контролируют общие размеры и посадку сборки.

Эффективные советы по анализу наложения допусков

Ниже приведены некоторые советы, основанные на отраслевой практике проверки и расчета допусков на штабелирование;

Подпишите свой рисунок с правильными GD&T

Геометрические указания и допуски (GD&T) имеют важное значение, используете ли вы сценарии наихудшего случая или статический допуск наложения. Если возможно, используйте согласованные допуски для идентичных элементов в сборочных деталях. Кроме того, избыточные размеры также влияют на точность анализа.

Рассмотрите возможность производства 

При подготовке чертежей и маркировке GD&T учитывайте возможности используемых вами машин или оборудования. Проверьте, сможете ли вы достичь желаемых допусков деталей или нет.

Выберите правильный инструмент для анализа Stack Up 

На основе количества деталей и сложности сборки выберите подходящий инструмент для анализа. Проверьте, есть ли у вашего программного обеспечения для проектирования (AutoCAD, SolidWorks, CATIA и т. д.) расширения или встроенные инструменты для этого или нет. Если нет, вам может потребоваться сменить платформу. Кроме того, проверьте, какой метод лучше всего подходит для вашего проекта. Например, методологии Six Sigma идеально подходят для сложных сборочных проектов.

Предпочитаю статистический анализ толерантности

Особенно для сложных и множественных толерантностей используйте модель статистического анализа, которая точно вычисляет распределение стека и моделирует реальные сценарии. Стандартное отклонение и квадратный корень суммы более реалистичны, чем анализ наихудшего случая.

Подробнее: Микро обработка

Подведение итогов

В целом, укладка допусков является важным анализом для идеальной подгонки каждой детали в механической сборке. Вы можете использовать анализ наихудшего случая и метод среднеквадратичного значения для расчета укладки допусков в производстве. 

В Boda мы используем различное программное обеспечение для анализа допусков для обработанных на станках с ЧПУ и других изготовленных деталей перед сборкой. Таким образом, мы гарантируем качество продукции, более низкую стоимость, жесткие допуски и оптимизированную сборку. Получить услуги механической обработки у нас это не только эффективно, но и гарантирует максимальную точность и надежность сборки фурнитуры.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что такое анализ наложения допусков в САПР?

Это оценка комбинированных размерных допусков для нескольких компонентов в сборке с целью выявления их влияния, например, чрезмерных зазоров или помех.

Как выполнить расчет стека допусков? 

Сначала определите все размеры и допуски, влияющие на стек в сборке. Затем статистические или наихудшие методы могут быть применены к расчетам стека. Вы также можете напрямую использовать компьютерное программное обеспечение для расчета.  

Почему так важен уровень толерантности?

Наложение допусков предотвращает возникновение проблем при сборке и снижает стоимость, обеспечивая при этом высокую надежность изделия.

Какой метод анализа допусков подойдет для моего проекта?

Выбор зависит от сложности вашего проекта, требований к точности и бюджета. Статистический анализ идеально подходит для высокоточных сборок, тогда как для простых конструкций достаточно анализа наихудшего случая.