利用公差解決尺寸鏈求解

1、利用公差解決尺寸鏈求解         需要尺寸鏈求解的原因，是因為機械零件在制造中肯定會有大大小小的誤差；在允許的范圍內（尺寸公差）可能具有不同大小的實際尺寸。例如：孔配合間隙和中心距偏差。    因為在裝配后，這些誤差會影響到機構最終的效果，所以尺寸鏈求解的基本原理總是與公差和裝配相關聯。在Inventor中這兩個要素都能表達，這就提示我們解決的可能性。    當然，目前Inventor的裝配特性，還不能完全與“物理”的機械結構完全一致。但已經比較像了，本文將以

2、一個實例來解說直接求解尺寸鏈的可能性。實例參見下圖的簡化結構。    1.制造誤差影響分析：    這是個夾具夾緊機構的設計，在這個機構中，加緊機構與工件的關系可以調整壓頭（未作出）與滑座的相對位置來確定，以適應工件不同批次的鑄造誤差。零件“滑座”上設計有調整用的齒紋槽（未作出）和緊固螺釘孔。    在零件的制造中，誤差是無法避免的。在設計中，要根據這個機構的特點和目前的工藝能力，合理地選用公差，設法在保證性能的條件下降低成本，并不是越精確越好。    參見圖2，在零件初步設

3、計過程中，相關的公稱尺寸和公差應當是在草圖驅動尺寸添加的時候，就已經確定了的，例如零件“杠桿.IPT”的各尺寸公差。    至于這些公差的選擇是否合理，有兩個設計約束條件：    第一是能否滿足機構的最終結構要求。    不能因為偏差太大影響機構性能，造成所設計的機構的動作和要求的最終位置產生不符合設計原始要求的錯誤，這是設計錯，不允許出現；    第二是在現有的工藝能力下，能否順利完成制造。    不能因為偏差設計得太小，使得制造過程的廢品率過

4、大，或者為了保證質量，而不得不使用費用加高的高精度加工設備等工藝條件。這些結果都會無謂地提升了工藝成本，造成利潤的下降。    在Inventor中，這些尺寸公差，可以通過設置模型創(chuàng)建實際尺寸的方法，在結果模型中表現出它們對整個設計造成的影響的實際效果。這樣，就有可能在Inventor的裝配模型中，利用模型的尺寸公差和結果模型時使用何種極限尺寸完成，因此“看到”這些尺寸所組成的尺寸鏈所“表現”出的，對于最后機構幾何位置的影響，進而精確地定量地評估各個零件上的結構尺寸公差，從幾何關系的角度看是否合理。    對于工藝結果評估，就不是In

5、ventor或其他的CAD軟件所能完成的了    2.形成要求的裝配關系    利用“裝配草圖.IPT”中的草圖，表達殼體的連接定位關系。據此裝入有關零件，按理想位置與“裝配草圖.IPT”裝配到位。各裝配約束關系的意義已經寫在裝配的名稱中，請讀者自行解析。參見圖3。    按照原始設計要求，在這個夾緊狀態(tài)下，推桿的工作斜面與滾子的接觸處，應當有不少于5mm的剩余長度。這是為了確保機構有效的必要措施和設計約束條件。    在裝配環(huán)境下的YZ面作草圖，產生“結果評估”草圖（參見圖

6、3右）：    ·投影滾子外徑和推桿的斜面；    ·作草圖線從滾子投影中心出發(fā)，垂直于斜面投影；    ·作草圖線從斜面投影右端出發(fā)、垂直于斜面投影；    ·標注著兩條線的計算尺寸。    從圖4可見，在各個零件為零誤差（公稱尺寸）的前提下，整個機構結果的理想剩余距離為13.4mm。    3.誤差影響分析    這個簡化模型中，可能影響這個參

7、數的零件是：杠桿和滾子。    ·滾子外徑變小，剩余長度減少；    ·杠桿的尺寸20變小，剩余長度減少；    ·杠桿的尺寸60、尺寸6變小，剩余長度也會減少；    4.控制零件結果模型按照公差上、下限創(chuàng)建，評估    這需要在零件草圖中設置，前提條件是，給了某驅動尺寸公差。    而控制模型結果大小的方法，例如對于“滾子.IPT”調整成“按最小極限尺寸創(chuàng)建模型”，參見圖5，過程是；

8、    打開“滾子.IPT”，編輯草圖；選定30尺寸，在右鍵菜單中“尺寸特性”；再在接著彈出的界面中，設置“估算大小”為“-”；其實，這個操作中并沒有什么“估算”的事，而是在設置結果三維模型的尺寸按照怎樣的尺寸大小完成結果造型，也就是：    按公稱尺寸（O）    按最大極限尺寸(+)    按最小極限尺寸(-)    “確定”之后，Inventor將更新模型，存盤關閉；回來再更新裝配，可見“結果評估”草圖中的計算尺寸變成了11.96mm。同樣

9、作“杠桿.IPT”的修改，可見“結果評估”草圖中的計算尺寸變成了10.1mm。    評估結果是：目前的設計還有5mm左右的余地。這說明，設計中的相關零件尺寸公差還可能再放寬一些，以便降低工藝成本    5.點評    像這種尺寸鏈并不是正交的，即便使用傳統的尺寸連求解起來也不是很簡單的過程。    但是在Inventor基于裝配關系的模型中，我們看到這種過程表現為極其簡單、幾乎是動態(tài)反映結果的操作過程。對于簡單尺寸鏈，求解會更為簡潔，相信讀者在理解了這個例子之后，能夠自行解決。    從上述例子中可以看出，Inventor在這件事情上的表現，已經不僅是虛擬裝配，也實現了虛擬制造的誤差評估。    這種功能對于設計參數的求解，已經細致到了公差的選擇。顯然，這說明Inventor的設計輔助能力是相當強大的。這時正面的效果，筆者認為每個用戶都應當充分利用來支