在之前的文章中,我曾经说到:在零部件数量多、需要模具、大批量生产等场合下,如果使用非双向对称公差进行2D图纸图纸,不但会额外增加尺寸转换所产生的工作量,同时还容易发生转换错误。
有的产品设计工程师觉得,尺寸转换是模具的工作,出错了是他们的责任,与产品设计无关。
然而事实上,使用非双向对称公差,在产品设计时同样需要尺寸转换,也非常有可能使得产品设计出现错误。
这个错误非常隐蔽,很不容易被发现。
本文将通过一个真实的失败案例来说明,非双向对称公差是如何造成设计错误的。
一个产品,使用密封圈防水,当零部件开完模具、做防水测试时,发现防水测试失败。
于是,根据2D图纸,如图2所示,仔细测量相关零部件的尺寸,结果发现零部件尺寸都在尺寸公差范围。 然后再检查产品3D图纸设计,如图3所示,是不是名义压缩量设计得太小了,需要增加压缩量? 经过计算发现,5mm直接的密封圈,放在4mm(13-3-6=4)的槽中,名义压缩量为20%。 按照密封圈材料供应商推荐,10%~30%的压缩比,可以满足防水要求。 是密封圈配合的相关尺寸精度太宽松了吗?需要让精度更精密吗?
这个问题的根源其实非常隐蔽,如果我们单纯通过观察或者简单分析,难以发现根本原因。 即我们在绘制如图4所示的3D图纸时,公差就默认为图5的双向对称所示。 ▲图5 我们把图2的尺寸和公差,代入到公差分析表格中,公差分析(极值法)结果为-1(-0.4,+0.4)mm,如图6所示;即名义压缩量为1mm,最小压缩量为0.6mm,最大压缩量为1.4mm,。 如果转换为压缩比则为,名义压缩比为20%,最小压缩比为12%,最大压缩比为28%。 符合密封圈供应商推荐的压缩比范围(10%~30%)。
我们把2D图纸里面的尺寸及公差(采用了非双向对称公差),放入公差分析表格中,进行计算,如图7所示。
▲图7
公差分析(极值法)的结果的-1(0,+0.8)mm,即最小压缩量仅为0.2mm,最大压缩量为1.0mm。 转换为压缩比为则为:最小压缩比为4%,最大压缩比为20%。 与供应商推荐的压缩比范围(10%~30%)严重不符合。最下压缩比仅为4%,防水测试不可避免地会出现失败。