Введение

Почти все САПР позволяют пользователю добавлять к размерам допуска. Допуска
характеризуют конструкторские или технологические особенности изготовления и работы
детали, но кроме как простыми текстовыми примечаниями не являются. Такие
«неинтеллигентные» допуска не несут в себе никакой дополнительной функциональности
и, таким образом, не могут участвовать в решении задач автоматизированного пересчета
размеров с учетом допусков.

При построении трехмерной модели в Pro/ENGINEER конструктор имеет
возможность назначать размеры с допусками. Эти допуска могут отображаться как в окне
трехмерной модели, так и в рисунке, полученном с этой модели. Кроме того, эти допуска
могут влиять на номинальное значение размера и, следовательно, повышают
эффективность анализа детали, например, в составе сборки или при составлении карты
обработки поверхности. Рассмотрим это в следующем уроке.

Назначение Допусков на Размеры Детали

Все компоненты Pro/ENGINEER создаются по номинальным значениям.
Номинальные значения представляют идеальный размер, назначенный конструктором.
Однако, в процессе изготовления детали такие размеры не могут быть выдержаны точно.
Процесс производства требует задания диапазона, в пределах которого гарантируется
размер. Если диапазон мал, то его обеспечение требует дорогого высокоточного
оборудования, высококвалифицированных рабочих и сложной технологии изготовления.
Поэтому жесткие допуска следует назначать там, где они необходимы. В задачу
конструктора входит определение того, какому размеру назначить требуемый допуск,
чтобы деталь отвечала своей функции.

По умолчанию, все размеры, созданные в Pro/ENGINEER, получают свои допуска.
Для их отображения включите опцию DIMENSION TOLERANCES в выпадающем меню
UTILITIES => ENVIRONMENT. Теперь каждый размер отображается с допуском. Кроме
того, в нижнем правом углу отображаются допуска по умолчанию.

X.X                      +- 0.1

X.XX                   +-0.01

X.XXX                 +-0.001

ANG                    +-0.5

Из вышеприведенных значений видно, что точность допуска зависит от количества
знаков размера после запятой. Количество знаков по умолчанию определяется в режиме
эскизирования UTILITIES => SKETCHER PREFERENCES в закладке PARAMETERS в
зоне NUMBER OF DIGITS. Значения, показанные выше, могут быть изменены, используя
команду MODIFY в меню PART. Изменения воздействуют только на последующие
размеры. Ранее созданные размеры сохранят свои допуска.

Урок

Две детали, показанные на Рис.1 и Рис.2, предназначены для сборки вместе.
Создайте и сохраните их в файлах tol1 и tol2. Создайте их самостоятельно по указанным
размерам.

Рисунок 1: Компонент TOL1

Рисунок 2: Компонент TOL2

В дальнейших операциях будем использовать посадку H9e9. В соответствии с этой
посадкой вал диаметром 12мм имеет поле допуска от -0.032 до -0.075, а отверстие от
+0.000 до +0.043. Изменим допуск этого диаметра. В детали TOL1 выберите MODIFY |
DIMENSION, щелкните по валу, выберите D12 и щелкните по DONE. В появившемся
диалоговом окне DIMENSION PROPERTIES установите значения в соответствии с Рис.3.

Рисунок 3: Деталь TOL1, Параметры для 012

После нажатиядиаметр должен отображаться следующим образом

Выполните аналогичную операцию с отверстием в детали TOL2, только выберите
SHAFT и квалитет е9.

В качестве проверки работоспособности системы допусков Pro/ENGINEER
рассчитаем объем детали при максимальном и минимальном значении допусков.
Вызовите деталь TOL1 и выполните команду PART => SETUP => DIM BOUND => SET
ALL => UPPER => DONE. Обратите внимание, что условие максимума материалов
(UPPER) устанавливается именно для детали TOL1. Если деталь имеет отверстие, то для
нее следует установить условие минимума материала. В выпадающем меню выберите
команду ANALYSIS => MODEL ANALYSIS и в выпадающем списке диалогового окна
MODEL ANALYSIS выберите Model Mass Properties и. Объем детали составит

72 077 мм3. Теперь пересчитаем объем детали при условии минимума материала. Закройте
диалоговое окно и выполните команду PART => SETUP => DIM BOUND => SET ALL =>
LOWER => DONE. Объем составит 69 119 мм3. Разница в объемах - 2 958 мм3.

Для следующей операции нам потребуется установить значение размера по
середине поля допуска. Используйте PART => SETUP => DIM BOUND => SET ALL =>
MIDDLE => DONE для обоих деталей. После чего сохраните их.

Рисунок 4: Расчет Масс-Инерционных Характеристик

Анализ Сборки с Учетом Допусков

Настало время собрать обе детали в сборку и проанализировать ее поведение при
пересчете с условиями максимума/минимума материалов. Новую сборку назовите tol.
Используйте tol1 в качестве первого компонента. На второй компонент tol2 наложите три
зависимости в соответствии с Рис.5.

Рисунок 5: Зависимости, Наложенные на Сборку

Сложности при сборке компонентов возникают, когда размеры сопрягаемых
деталей имеют предельные значения. Pro/ENGINEER может вычислять
взаимопроникновение одной детали в другую при сборке. Выполните команду ANALYSIS
=> MODEL ANALYSIS и выберите тип анализа PAIRS CLEARANCE. Щелкните по обоим
деталям. Pro/ENGINEER показывает нулевое взаимопроникновение, потому что размеры
обоих деталей имеют значения в середине поля допуска. Найдем зазор между штифтом и
отверстием. Выполните уже знакомую нам команду ANALYSIS => MODEL ANALYSIS и
тип анализа PAIRS CLEARANCE, но в качестве элементов анализа выберите SURFACE в
выпадающих списках From и To. Используя QUERY SELECT, укажите поверхность

отверстия, затем нажмите DONE SEL и укажите поверхность штифта. Нажмите |Compute|.
Pro/ENGINEER показывает зазор 0.0374963. Проверим собственным расчетом:

Диаметр штифта в середине поля допуска (11.925 + 11.968)/2 = 11.9465 мм.

Диаметр отверстия в середине поля допуска (12.000 + 12.043)/2 = 12.0215 мм.

Зазор (12.0215 - 11.9465)/2 = 0,0375 мм.

Если Pro/ENGINEER показывает другую цифру, откройте каждую деталь и
установите ее размеры в середину поля допуска PART => SETUP => DIM BOUND => SET
ALL => MIDDLE => DONE.

Остается невыясненным вопрос, как будут собираться детали, если их размеры
будут лежать на границе поля допуска. Наихудшим случаем является, когда диаметр вала
максимален, а диаметр отверстия минимален. Кроме того, расстояние между валами
минимально, а расстояние между отверстиями - максимально (или наоборот). Создадим
эти условия. Выполните команду ASSEMBLY => SETUP => DIM BOUND => SET
SELECTED => LOWER и щелкните по любому штифту детали tol1. Появляются размеры,
характеризующие расстояние между штифтами и диаметр. Щелкните по межцентровым
расстояниям 15, 20, 20 и нажмите DONE. Размеры принимают белый цвет, означающий
минимальное значение. Выполните аналогичную команду, но с опцией UPPER для
диаметра штифтов. Размер принимает серый цвет, означающий максимальное значение.

Далее выполните эту процедуру для детали tol2. Установите расстояние между
отверстиями в максимальное значение (UPPER), а диаметр отверстий в минимальное
значение (LOWER). При выборе элементов детали tol2 используйте QUERY SELECT.

Теперь, когда размеры деталей установлены в граничные положения, снова
проверим взаимопроникновение одной детали в другую. Выполните команду ANALYSIS
=> MODEL ANALYSIS и выберите тип анализа PAIRS CLEARANCE. Pro/ENGINEER

показывает взаимопроникновение деталей с общим объемом 556.66 мм (Рис.6).
Очевидно, что допуска на детали наложены неправильно и сборка в некоторых случаях
может не собраться. Для обеспечения гарантированной собираемости сборки можно
уменьшить допуск на межосевое расстояние между отверстиями, но это приведет к
увеличению стоимости изготовления. Существует ли альтернатива?

Рисунок 6: Взаимопроникновение Деталей

Из Рис.6 видно, что взаимопроникновение деталей происходит на последних двух
штифтах, причем на последнем штифте оно больше. Эта проблема в производстве
называется накопленный допуск (tolerance stack up). Изучите Рис.7, на котором показаны
две альтернативные схемы образмеривания.

На первый взгляд, эти две схемы приводят к одинаковому результату, но это
только до тех пор, пока мы не станем рассматривать допуски. Если все размеры имеют
допуск +/- 0.01, то при схеме «Образмеривание Цепочкой» расстояние до центра
крайнего правого штифта составит 55 +/- 0.03. В то время как при схеме
«Образмеривание От Базовой Линии», расстояние до центра крайнего правого штифта
составит 55 +/- 0.01. Таким образом, путем только изменения схемы образмеривания мы
добились увеличения точности в три раза без ужесточения допусков и повышения
стоимости изготовления. В большинстве случаев для достижения большей точности
должна использоваться схема «Образмеривание От Базовой Линии». Исключение
составляют случаи, когда необходимо точно задать межосевое расстояние. В этих случаях
используют схему «Образмеривание Цепочкой».

Рисунок 7: Альтернативные Схемы Образмеривания

Теперь самостоятельно проделайте следующую работу. Поочередно откройте
детали tol1 и tol 2. Измените схему образмеривания отверстий и штифтов на схему «От
Базовой Линии» и еще раз проверьте взаимопроникновение деталей. Если все сделано
правильно, сборка должна собираться при любых крайних значениях допусков.