עובי דופן – חישוב טולרנסים

טיפ בטולרנסים גיאומטריים – GD&T: טיפ זה תואם ASME, לISO נדרשת הוספת E למידות הקוטר הגל באיור-1, מעטפת מושלמת בMMC

שרטוט הוא מסמך חוזי, יש לו משמעויות כספיות. אם אנו רוצים להמנע מהפתעות יש להבטיח הגדרה מלאה של גבולות החריגה הגיאומטריים.
העלילה דימיונית אך מבוססת על סיפורים אמיתיים

חישוב עובי דופן

באיור-1  שרטוט ספייסר למוט הברגה M6

חישוב עובי דופן על מנת לודא שמצב הקיצון הוא סביר:

•     קוטר מקסימלי של הקדח: 7.2
•     קוטר מינימלי של הגל:      11.9

עובי דופן מינימלי:  2.35 =  2 /4.7  = 2 / (11.9-7.2)

תוצאה מפתיעה

מדידה של חלק מיוצר, מוצגת באיור-2

התקבל עובי דופן 2.18, קטן מהמינימום המחושב 2.35
עבור חלק זה הציפייה היא שעובי הדופן המינימלי יהיה  2.46 = 2 / (12.08-7.16 )

איך זה קרה?

הסבר התעלומה

העולם האמיתי אינו מושלם, לכל משטח יכולה להיות חריגה בגודל, צורה, זווית ומיקום.
מתברר כי בחלק המיוצר יש גם חריגה זוויתית.

 החריגה הזוויתית בין הגל לחור בחלק מוצגת באיור-3

הטולרנס  הכללי בשרטוט קובע את גבולות החריגה זוויתית, והוא ±1º
הערך המדוד –  0.8º עומד בדרישות השרטוט, ומסביר את הפער בין החישוב למדידה

20 x tan(0.8°) = 0.28

המסקנה היא שלחישוב מצבי הקיצון של עובי הדופן יש לקחת בחשבון גם את החריגה המותרת למיקום וזווית!

חישוב עובי דופן מינימלי כולל חריגה זוויתית:

•     החור בגבול החריגה העליון – קוטר 7.4 (מצב LMC)
•     הגל בגבול המידה התחתון – קוטר 11.9 (מצב LMC)
•     חריגה זוויתית מותרת ±1º מאפשרת חריגת מיקום בגודל של 0.35 (עבור מעלה לאורך של 20 יחידות)

2.175 = 2 / ( 0.35 – 7.2 – 11.9)

גם חישוב זה אינו שלם
בדוגמא באיור-3 בצד הימני של החלק הגל ממורכז לחור, אבל זה לא ראלי לצפות שתהיה רק חריגה זוויתית
צריך להגדיר גם את גבולות החריגה המותרים גם למיקום הגל יחסית לקדח

אם נוסיף לשרטוט באיור-1 חריגת מיקום של ±0.1
אז עובי הדופן המינימלי יורד ל 2.075
ומה לגבי חריגת ישרות של החור?

הגדרה מלאה

כל משטח אמיתי צפוי לחרוג בגודל, צורה זווית ומיקום, טולרנסים גיאומטריים מאפשרים לנו לכתוב מפרט דרישות גיאומטרי ברור וחד משמעי.
בנוסף, טולרנס גיאומטרי יכול לאחד מספר דרישות לגבול יחיד, למשל טולרנס מיקום לציר הגל מבקר את חריגת המיקום, הזווית והצורה של הגל. בפועל טולרנס המיקום תוחם את גבולות החריגה המשולבת של שלושת המאפיינים.

איור -4 שרטוט החלק עם טולרנסים גיאומטריים

הפעם גבולות החריגה המותרת בין הגל לחור מוגדרים בצורה מלאה.

•     הציר של הגליל החסום הגדול ביותר הוא בסיס המדידה (דאטום A)
•     החור יכול לחרוג מישרות עד לגבול צורה מושלמת בMMC
•     לציר של הגל מותר לחרוג במיקום בזווית וביישרות עד לגבול אזור טולרנס המיקום – גליל תיאורטי בקוטר של 0.4 שממוקם על דאטום A.

מצב הקיצון לעובי דופן יהיה כאשר:

כל החריגות נלקחות בחשבון (גודל, צורה, תנוחה ומיקום)

•     עבור הקדח:
  •     חריגת גודל – הקדח בגבול המידה העליון, קוטר 7.2 (מצב LMC)
  •     חריגת תנוחה ומיקום – אין חריגה כי החור הוא הדאטום פיצ'ר היחיד (לא יכול לחרוג מעצמו)
•     עבור הגל:
  •     חריגת גודל – הגל בגבול המידה התחתון, קוטר 11.9 (מצב LMC)
  •     חריגת תנוחה ומיקום – טולרנס המיקום, גליל תיאורטי בקוטר של 0.4 קואקסיאלי לדאטום A

 [ (12.0-0.1) –  0.4)) – (7.0+0.2) ] / 2 = 2.15

אך הפעם מובטח שגבול זה יתקיים עבור כל חלק שעומד בדרישות השרטוט

לסיכום

מה שלא כתוב לא קיים!!!
על מנת להימנע מתוצאות מפתיעות מומלץ שכל שרטוט יהיה מוגדר באופן מלא וחד משמעי

שאלות? הצעות? רעיונות?

כתבו לנו – info@TES-tec.net

לקריאת טיפים נוספים הקליקו כאן