فهرست مطالب:
بروزرسانیشده در شهریور 10, 1401
تلرانس : این مقاله، حاصل مطالعه منابع مختلف، گردآوری و تالیف مواردی است که به کمک آن دانش پذیر از سطح مقدماتی می تواند با درک صحیح، جامع و مختصر وارد هر حوزه تخصصی از دانشGD&T شود. در این مقاله عناوین کلی زیر را بررسی می کنیم:
- معرفی تلرانس شامل مباحث الف) تلرانس چیست؟ ب) تاریخچه و لزوم آموزش و استفاده ج) استانداردهای مربوطه
- شناخت انواع تلرانس شامل الف) انواع تلرانس ب) تاریخچه و چرایی افزوده شدن تلرانس های هندسی
- تخصیص تلرانس شامل روشهای مختلف
- تحلیل تلرانس شامل مباحث الف) تحلیل تلرانس چیست و چه کاربردی دارد، ب) انواع روشهای تحلیل تلرانس چیست؟ ج) نرم افزارهای حوزه تحلیل تلرانس، مزایا و معایب آنها
2. معرفی تلرانس
2.1. تلرانس (تولرانس) چیست؟
هر قطعه، دارای ابعاد مشخصی است و به دلیل اینکه مایل هستیم تکرارپذیری و هزینه ساخت رو کاهش بدهیم؛ محدوده ای مجاز برای میزان خطا از اندازه “نامی” مشخص شده برای هر قطعه تعیین میکنیم که به این میزان مجاز خطا یا به عبارتی دقت، “تلرانس” گفته میشود. در واقع در یک مجموعه مونتاژی، تلرانس (Tolerance) به میزان تفاضل بزرگترین و کوچکترین اندازه مجاز قطعهکار گفته میشود. در این ویدیو که بخشی از دوره تحلیل تلرانس در کتیا به کمک 3dcs variation analyst هست، میتوانید با مفهوم تلرانس بهتر آشنا شوید.
2.2. تاریخچه تلرانس گذاری
مسئله افزایش “قابلیت تکرارپذیری ابعاد” Design interchangeability در سال 1785 و توسط آقای Honoré Blanc یک اسلحه ساز فرانسوی مطرح شد.
با ادامه چالش ها و افزایش تعداد قطعات تولید و در سال 1801 آقای Eli Whitney که یک مخترع آمریکایی است، مسیر توسعه کنترل ابعادی را ادامه داد و بعد از جنگ جهانی اول و دوم نیاز به کنترل ابعاد به صورت داخل اختلاف بیشتر و کمتر( ±) از یک مقدار “نامی” توسط آقای Parker در سال 1940 و کتاب Drawing and Dimensions به صورت مدون در آمد. [1]https://www.youtube.com
Stanley Parker اولین کسی بود که موضوع GD&T را در زمان جنگ جهانی دوم و کارکردن در شرکت Torpedo مطرح کرد. او متوجه شد که بعضی قطعات با معیارهای سنتی (ابعادی) تلرانس گذاری “رد” هستند اما در واقع این قطعات “کار” میکنند. او توانست با تعریف کردن یک ناحیه دایره ای به جای مستطیلی 57% قطعات “رد” شده را در بازه درستی که قطعات “سالم” بودند قرار دهد. در 1957 ایده او به شکل کاملی یعنی GD&T استاندارد سازی شد. این حوزه اکنون دارای چهار بخش است (اندازه، شکل، موقعیت، جهت) که درواقع پایه های شکل گیری 14 فیچرِکنترلی (موازی بودن، دایره ای بودن، لنگی دایره ای، عمود بودن و غیره) است. [2]https://engineerdog.com//
2.3. لزوم استفاده از تلرانس گذاری
ساخت یک محصول با چهار بخش عمومی نشان داده شده در شکل 5 تعامل دارد. همانطور که در شکل 6 قابل مشاهده است، در هنگام طراحی و مونتاژ به دلیل اینکه مایل هستیم ضایعات کاهش پیدا کنند، تلرانس های بسته تر مطلوب هستند اما در بازرسی و ساخت به دلیل ساده تر شدن فرایند ها، مایل هستیم که تلرانس های بازتری داشته باشیم. پس مشخصا نیاز به انتخاب تلرانس به نوعی است که بین این موارد یک تعامل منطقی و متناسب برقرار کند.
2.4. لزوم یادگیری تلرانس گذاری
همون طور که در شکل 7 قابل مشاهده است، ایجاد یک تلرانس بیش از حد نیاز دقیق (بسته) هزینه تولید رو افزایش میدهد و حتی ممکن است باعث عدم مونتاژ صحیح و یا تنشهای ناشی از مونتاژ در مجموعه قطعات هم بشود. با افزایش تمایل به “تکرار پذیری” ساخت قطعات و همینطور بهینه کردن هزینه های محصول، استفاده از تلرانس در قطعات الزامی است. [3]Nadeem Shafi Khan: Generalized Statistical Tolerance Analysis And Three Dimensional Model for Manufacturing Tolerance Transfer in Manufacturing Process Planning, Arizona State University, May 2011
همچنین طی یک بررسی (شکل 8) در یکی از ایالتهای آمریکا، مشخص شد کسانی که دانشکده مهندسی مکانیک فارغ التحصیل شده تنها 17 درصد این مبحث را در حوزه اصلی دروس خود داشته اند در حالی که 92 درصد کسانی که از هنرستان های فنی و حرفه ای در حوزه ماشینکاری تحصیل کرده اند، این مبحث را گذرانده اند. لذا مشخصا فارغ التحصیلان دانشگاهی باید توجه بیشتری به اموزش این حوزه داشته باشند. [4]https://www.youtube.com/
2.5. استانداردهای رایج در حوزه تلرانس
حوزه کاربرد | لینک دانلود از تلگرام (کلیک کنید) | نام استاندارد |
---|---|---|
استاندارد جامع تلرانس ها | https://t.me/ProEng_ir/1164 | ANSI/ASME Y14.5 |
مقادیر تلرانس های عمومی طبق استاندارد ANSI | https://t.me/ProEng_ir/1275 | ANSI B4.1 |
مقادیر تلرانس های عمومی در استاندارد ایزو | https://t.me/ProEng_ir/1171 | DIN ISO 2768 |
مقادیر تلرانس ها ی عمومی در استاندارد دین | https://t.me/ProEng_ir/1285 | DIN 7168 |
اصول نقشه کشی در حوزه تلرانس ها برای تلرانس های خطی | https://t.me/ProEng_ir/1288 | ISO 14405-1 |
اصول نقشه کشی در اندازه گذاری و تلرانس گذاری مخروط ها | https://t.me/ProEng_ir/1290 | ISO 3040 |
اصول نقشه کشی تلرانس های هندسی فرم، راستا، موقعیت و لنگی | https://t.me/ProEng_ir/1277 | ISO 1101 |
مقادیر تلرانس برای تخصیص تلرانس های انطباقی | https://t.me/ProEng_ir/1300 | DIN ISO 286 |
اصول نقشه کشی و تخصیص شرایط MMC & LMC | https://t.me/ProEng_ir/1287 | ISO 2692 |
راهنمایی برای درک بیشتر و دقیق تر به منظور اندازه گیری تلرانس های هندسی فرم، راستا، موقعیت و لنگی معرفی شده در ISO 1101 | https://t.me/ProEng_ir/1291 | ISO TR5460 |
مقادیر مجاز تلرانس برای قطعات ریختگری را مشخص میکند. | https://t.me/ProEng_ir/1301 | DIN ISO 8062 |
3. شناخت انواع تلرانس
3.1. معرفی انواع تلرانس
تلرانس ها، دو نوع ابعادی و هندسی دارند. تلرانس ابعادی، مقدار خطا مجاز (مقداری که عدد نامی اندازه میتواند تغییر کند و کارکرد محصول حفظ بشود) اندازه ها را نشان میدهد که انواع روشهای معرفی تلرانس های ابعادی در جدول 1 معرفی شده است. تلرانس هندسی هم مقدار مجاز انحراف از شکل های هندسی رو معرفی میکند. در جدول 2 انواع تلرانس های هندسی معرفی شده اند. مثلا اگر تلرانس عددی 0.1± روی زوایه 40 قرار داشته باشد یعنی این زاویه می تواند 40.1 درجه یا 39.9 درجه باشد. اما اگر تلرانس زاویه ای هندسی 0.4 روی مقدار 40 درجه باشد یعنی فرم زاویه ای می تواند در بازه 0.4 جابجا باشد (شکل 9).
3.2. مزیت GD&T (ترکیب تلرانس های ابعادی و هندسی) چیست؟
دنیا از چیزی که در تصور ما به عنوان مهندس است، نامنظم تر است. یک لبه دایره ای در نرم افزار مدل سازی، زمانی که به دنیای واقعی وارد می شود ممکن است چند ضلعی تولید شود. حتی اندازه زدن های معمولی از یک پین ساخته شده استاندارد، ممکن است متفاوت باشند. دفعه اول اندازه 5.02 خوانده شود و دفعه دوم 4.98! تمام سوالی که مبحث تلرانس گذاری به دنبال پاسخ آن است این است که چقدر قطعه تولید شده می تواند خطا داشته باشد و هنوز کارکرد خود را حفظ کند.
GD&T موارد زیر را برای ما مشخص میکند:
- یک مرجع اندازه گیری شفاف معرفی میکند.
- نحوه بازرسی ابعاد قطعه تولید شده را تعریف میکند. مثلا یک قطعه را حین اندازه گیری بازرسی از کجاها مهار کنیم.
- نیاز به متن های خاص در نقشه را کاهش میدهد.
- هزینه زمانی و مالی جهت بدست آوردن یک ابعاد با تلرانس بسیار دقیق برای جاهایی که نیاز نیست را کم میکند.
- استفاده از گیج های برو-نرو به منظور بازرسی را ممکن میسازد [5]https://www.youtube.com.
برای شروع شکل 9 را در نظر بگیرید، به نظر می رسد با تلرانس های عددی داده شده باید قطعه کاملا مشخص باشد.
اما واقعیت این است که موقعیت و شکل سوراخ این قطعه نامشخص است و می تواند فرم های متفاوت بگیرد. مثلا در شکل 10 مشاهده می شود که ترتیب به کارگیری قیود (سطوح مرجع) روی نتیجه اندازه گیری تاثیر دارد. در این مثال به وضوح موردی نیاز است که در GD&T به این موارد سطوح مرجع یا مبنا می گوییم [6]https://www.youtube.com.
3.3. معرفی اصلاحات مهم
3.4.1. ناحیه تلرانسی
تفاوت حد بالایی و حد پایینی را منطقه/ ناحیه تلرانسی Tolerance Zone می نامیم. یعنی اگر خطای ساخت اگر در این بازه باشد به عملکرد محصول آسیبی نمیزند. شکل 9 بیانگر ناحیه تلرانسی برای تلرانس هندسی زوایه ای و شکل 10 معرفی ناحیه تلرانسی برای تلرانس هندسی خطی بودن است.
3.4.2. توزیع تلرانسی
اگر اندازه 10 میلیمتر دارای تلرانس 0.1± باشد، نتایج حاصله از ساخت تعدادی قطعه مثلا 2000 عدد می تواند هر عدد اتفاقی بین 10.9 تا 10.1 باشد. بر اساس علم آمار احتمالات می توان با بزرگ فرض کردن تعداد ساخت قطعه، نرخ توزیع رخ دادن این ابعاد اتفاقی را با توزیع نرمال در نظر گرفت. در شکل 13 توزیع زنگوله ای (نرمال) برای یک مقدار مشخص قابل مشاهده است. در این ویدیو که بخشی از دوره تحلیل تلرانس در سالیدورک به کمک 3dcs variation analyst هست، میتوانید با مفهوم توزیع تلرانس بهتر آشنا شوید.
FCF: Feature Control Frame .3.4.3
تلرانس های هندسی توسط کادری معرفی میشوند که به آن “باکس کنترل” گفته میشود معرفی می شوند.
3.4.4. تلرانس های ارفاقی (Bonus Tolerance)
به اختلاف بین اندازه واقعی قطعه با حالت حداکثر مواد خودش تلرانس ارفاقی میگویند.
در شرایط حداکثر جرم (شرایط حداکثر ماده) Maximum Material Condition ابعاد قطعه ضمن اینکه در محدوده تلرانسی تعیین شده هستند، باعث ایجاد بیشترین جرم نیز میگردند. مثلا قطر سوراخ ها در حداقل ممکن و قطر شفت ها در حداکثر ممکن معرفی شود. این شرایط را با نماد M داخل یک دایره در بخش Modifier های کادر کنترل نشان میدهند. (شکل 15)
به زودی ادامه این مقاله به روزرسانی میشه، با انتشار محتوای سایت، ما رو در نشر حمایت کنید…
منابع
3 دیدگاه
سپاس از شما
به جای مهمش که رسید تموم شد
درود مقاله به مرور آپدیت خواهد شد.
واقعا عالی منتظر اپدیت هستیم کاش یک زمان اپدیت هم اطلاع رسانی میکردید ممنون