Solid Edge Inspector: kontrola wymiarów i oznaczeń kształtu/położenia w 2D/3D

Przedstawiamy zestaw narzędzi służący do tzw. kontroli (inspekcji) zmian wymiarów i oznaczeń tolerancji kształtu i położenia w dokumentacji 2D / 3D PMI.

Mowa o rozwiązaniu Solid Edge Inspector. Zadebiutował on w Solid Edge 2023, natomiast od generacji 2024 prezentuje już na tyle rozbudowany poziom, że warto go przedstawić w odrębnym artykule.

Główne obszary zastosowań

Zadania, które wypełnia Solid Edge Inspector to przede wszystkim:

a) zbieranie informacji nt. lokalizacji i charakteru wymiarów (nominalnych i tolerowanych), a także oznaczeń tolerancji kształtu oraz położenia, na rysunkach 2D – rys. 1,

b) monitorowanie zmian ww. wymiarów i oznaczeń 2D (wartości i/lub lokalizacji), a także faktu ich ew. usunięcia / dodania nowych – rys. 2,

c) powyższe także dla dokumentacji 3D PMI (ang. Product Manufacturing Information, co w uproszczeniu oznacza model 3D wyrobu, w którym wprowadzono niezbędne wymiary i oznaczenia technologiczne, niezbędne dla jego wytworzenia – rys. 3.

W dalszej części opracowania omówimy korzyści wynikające ze stosowania Solid Edge Inspectora  w wybranych obszarach pracy z dokumentacją 2D / 3D PMI, przy rosnącym stopniu złożoności obiektów poddawanych kontroli.

Inspekcja stanu początkowego

W pierwszej kolejności przyjrzyjmy się nieskomplikowanej dokumentacji 2D, zawierającej aż i tylko wymiary o wartościach nominalnych (bez tolerancji), np. szerokość płyty 50 (jednostka mm).

Fakt, że wymiary nie posiadają tu dodatkowo sprecyzowanych tolerancji może oznaczać, iż należy je wykonać:

• w „tolerancji warsztatowej”, przyjętej przez technologa (zakład produkcyjny) lub
• w mało dokładnych (zgrubnych) klasach dokładności wykonania, np. IT14 lub
• wg normy definiującej tzw. tolerancje ogólne wymiarów liniowych oraz kątowych, np. DIN ISO 2768-1 (tj. średnia klasa tolerancji) – rys. 4.Z powyższego wyboru wynikają konkretne wartości dopuszczalnych odchyłek granicznych dla wymiarów nominalnych.
  W tej części opracowania zostanie wybrana norma ISO 2768-1 m (rys. 5), w kolejnych przykładach skorzystamy także z wartości tolerancji dla IT 14.

Przeprowadzając inspekcję stanu początkowego, odpowiednie oznaczenia można wprowadzać manualnie, ale zastosujemy tu sposób zautomatyzowany (całościowy). Tworząc w dokumencie ‘siatkę’ 2D, system lokalizuje każdy z wymiarów w odpowiednim polu tej siatki (np. A7 lub D5) i nadaje mu własny numer (rys. 6, warto porównać z rys. 4). Kolejność ww. numeracji wynika m.in. z lokalizacji wymiarowanego widoku rysunkowego względem przyjętego narożnika siatki.

W ślad za tym idzie utworzenie zestawienia tabelarycznego dla tak zewidencjonowanych obiektów (rys. 7), które zawiera m.in.

• nr wymiaru (tzw. CN – ang. Characteristic Description/ Number),
• charakter wymiaru (długości / kąta),
• istotność („ZWYKŁY”, „WAŻNY” lub „KRYTYCZNY”, tj. szczególnie ważny),
• wartość nominalna,
• górna i dolna odchyłka wymiaru, określona tu wg wybranego standardu (jw.),
• wynikające z powyższego wartości graniczne wymiaru (górny i dolny),
• jednostka miary,
• status obiektu (w chwili początkowej – „NOWY”; podczas modyfikowania dokumentacji pojawi się status „ZMIENIONY”, „USUNIĘTY” lub „Bez Zmian”),
• nazwa arkusza …
• lokalizacja wymiaru w polu przyjętej siatki 2D.

Z poziomu tej tabeli można decydować m.in. o poziomie istotności danego obiektu, tj. zmieniać go z początkowego „ZWYKŁY”, na „WAŻNY” lub „KRYTYCZNY” (ang. odpowiednio „MINOR”, „MAJOR”, „CRITICAL”) – rys. 7.

Po dokonaniu powyższych zmian dokumentacja 2D jest aktualizowana. Przykładowo, wymiary o tak zmienionych poziomach istotności zostają wizualnie wyróżnione kontrastującymi kolorami (ww. rys. 6 w porównaniu z rys. 4).

Istnieje kilka sposobów wyeksportowania tak zestawionych informacji. Jednym
z nich jest eksport ww. tabeli do arkusza kalkulacyjnego EXCEL (rys. 8), gdzie po nadaniu prostego formatowania można uzyskać czytelne zestawienie o dużej intuicyjności wizualnej. Warto porównać rys. 8 z rys. 7.

Zmiana geometrii 3D – aktualizacja wymiarów w dokumencie 2D

Jednym z kluczowych zadań Solid Edge Inspectora w procesie rozwoju modelu 3D i aktualizowania jego dokumentacji 2D jest każdorazowe wskazywanie:

• obiektów, które obiekty uległy zmianie,
• jaki był charakter tej zmiany,
• obiektów, które nie uległy zmianie.

Załóżmy, że modyfikacja modelu 3D polegała na zmianie położenia dwóch otworów (wg osi X) o identycznej średnicy, co z punktu widzenia dokumentacji wykonawczej 2D oznacza, iż doszło do:

W przypadku wymiarów rejestrowane są m.in. ich następujące modyfikacje:

• zmiana wartości nominalnej,
• zmiana tolerancji,
• zmiana lokalizacji,
• USUNIĘCIE,
• DODANIE NOWEGO.

System rejestruje także analogiczne zmiany dla oznaczeń tolerancji kształtu
i położenia, co będzie przedstawione w dalszej części artykułu.

Załóżmy, że modyfikacja modelu 3D polegała tu na ZMIANIE położenia dwóch otworów (wg osi X) o identycznej średnicy, co z punktu widzenia omawianej dokumentacji wykonawczej 2D oznacza, iż doszło do takich zdarzeń, jak (rys. 9):

• zmiana wartości nominalnej dwóch wymiarów (21 zmieniony na 60 mm, a 50 na 14 mm – wg osi X),
• zmiana położenia jednego wymiaru (skutkiem ww. zmian, wymiar średnicy ⌀12 mm otworu ‘z lewej strony’ został wyraźnie przesunięty w prawą stronę).

Co więcej, w dokumentacji tej:

• dodano wymiar (brakujący 19 mm, tj. położenie otworów wg osi Y), rys. 9.
• usunięto wymiar (nadmiarowy 12 mm, tj. zdublowany wymiar grubości płyty), widoczny w kwadracie C1 na rys. 6.

Warto spojrzeć na rys. 9 („po zmianie”) i porównać go z rys. 6 („przed zmianą”).

Po wprowadzeniu ww. zmian proces inspekcji został przeprowadzony ponownie (dla stanu ‘po zmianie’, in. dla kolejnej rewizji).

Solid Edge Inspector ewidencjonuje wszystkie powyższe zmiany, co można zauważyć w opisywanej już tabeli, której wyeksportowaną i odpowiednio sformatowaną zawartość (+ uwagi użytkownika) przedstawiono na rys. 10.

Tu szczególną uwagę zwracają informacje dotyczące statusu wymiarów, tj.:

• ZMIENIONY,
• NOWY,
• USUNIĘTY,
• Bez zmian.

Tak uzyskane zestawienie tabelaryczne okazuje się być wyjątkowo przydatnym źródłem informacji, uzupełniając efekty klasycznego porównywania rysunków 2D (przed zmianą / po zmianie) – jak na rys. 11.

Praca z wymiarami z tolerancją jednostek

Rozbudowując wybrane wymiary nominalne o tzw. tolerancję jednostek możemy uzyskać wymiary o rożnych kombinacjach odchyłek zerowych, dodatnich i ujemnych, np.

122 +3/-2,

50 0/-1,

21 -1/-2

19 +1/+0,5.

Przejdźmy od razu do zmodyfikowania tej dokumentacji i przedstawmy efekt jej inspekcji już dla wersji ‘po zmianie’, czyli takiej, gdzie (rys. 12):

• zmieniono wartości odchyłek wymiaru (50 0/-1 na 50 +2/+1),
• usunięto wymiar średnicy (⌀12 otworu z widoku ‘z góry’),
• dodano wymiar średnicy (ściśle – „przeniesiono” ww. średnicę ‘na przekrój’, widoczny m.in. na rys. 6).

Poza tym:

• zmieniono wartość nominalną jednego z wymiarów (21 na 23 mm).

Całość i tych zmian zostanie zewidencjonowana we właściwej tabeli (rys. 13).

Praca z wymiarami typu ‘klasa’

Wprowadźmy do dokumentacji także wymiary typu klasa (tj. wymiar nominalny wraz z symbolem rodzaju tolerancji i klasą dokładności wykonania), np.

50 h6,

⌀12 H7,

122 n6,

12 f7.

Prowadząc zmiany analogicznie jw., rozszerzymy je o taką jak (rys. 14):

• zmiana klasy dokładności wykonania (50 h6 na 50 h7).

Zaktualizowane tabele inspekcji dla tego przypadku przedstawiono na rys. 15 i 16.

Tolerancje kształtu i położenia

Naturalnie uwzględnimy w omawianym projekcie także tolerancje kształtu oraz położenia, przykładowo (rys. 17)

• kształtu: prostoliniowość, okrągłość i płaskość,

• położenia: równoległość, prostopadłość i pozycja.

Do zmian analogicznych jw., dodajmy także następujące modyfikacje (rys. 18):

• zmieniono zakres tolerancji, np. dla płaskości z 0,02 na 0,01,
• usunięto tolerancję np. równoległości wybranego lica do bazy A,
• dodano tolerancję np. prostopadłości lica do bazy B, wartość bez zmian.

Także i tutaj tabele inspekcji zostaną odpowiednio wypełnione i zaktualizowane. Pamiętajmy, że mogą one być formatowane wg uznania użytkownika (rys. 19).

Czy tylko 2D ? Co z modelami 3D ?

Przedstawione tu zadania inspekcji (kontroli) zmieniającej się dokumentacji można realizować zarówno dla klasycznej dokumentacji 2D (powyżej), jak i dla modeli 3D z wymiarami i oznaczeniami tolerancji kształtu i położenia w standardzie PMI (rys. 20). Dotyczy to również modeli 3D elementów z blach (rys. 21).

Personalizacja środowiska pracy Solid Edge Inspector

Omawiane rozwiązanie może być łatwo dostosowane do wymagań Użytkownika.

Pamiętając, że w GM System posiadamy spore doświadczenie w tworzeniu polskiej wersji Solid Edge, pragniemy przedstawić kilka obszarów, gdzie dokonaliśmy przykładowej personalizacji (‘customizacji’) środowiska pracy Inspectora:

a) dodawanie i edycja własnych standardów inżynierskich, np. norm opisujących tolerancje ogólne (rys. 22),

b) lokalizowany interface użytkownika in. dla tabel z inspekcji (rys. 23),

 c) lokalizowany szablon raportów EXCEL oraz ich formatowanie (rys. 24).

c.d.n.

Tolerancje, a co z pasowaniami?

Dla opisywanych prac konstrukcyjnych, poza Solid Edge Inspector, firma
GM SYSTEM oferuje także

„Kalkulator tolerancji i pasowań Excel + CAD 2D/3D”

Jest to nasze autorskie narzędzie wspierające inżynierów podczas projektowania współpracujących ze sobą części maszyn (dla określonego charakteru ich połączenia i z wymaganą dokładnością).

„Kalkulator” służy do szybkiego i czytelnego przeanalizowania warunków współpracy w połączeniach wałków i otworów wykonanych z określonym położeniem pól tolerancji (względem wymiaru nominalnego) w wybranych klasach dokładności.

Narzędzie podaje wartości obliczonych luzów / wcisków i na ich podstawie orzeka rodzaj pasowania tych obiektów (luźne, ciasne, mieszane).

Głównym elementem „kalkulatora” jest arkusz XLSX (rys. 25, 26, 27).

Efekty dokonanych obliczeń są przedstawiane także w CAD Solid Edge, zarówno w 2D, jak i w 3D (rys. 28).

Więcej informacji na temat ‘kalkulatora’ można uzyskać w CENTRUM WSPARCIA firmy GM SYSTEM, klikając w ten link.

Podsumowanie

Stosowanie INSPECTORa ma na celu osiągnięcie następujących korzyści:

• czytelne zwrócenie uwagi na ważne cechy geometryczne wyrobu,
• zebranie danych o kluczowym znaczeniu dla wytwarzania i eksploatacji produktu (wymiary tolerowane, oznaczenia tolerancji kształtu i położenia),
• stosowanie standaryzacji prowadzącej m.in. do ujednolicenia oraz uproszczenia technologii produkcji (np. dla wymiarów bez tolerancji),
• automatyzacja ww. zadań, tj. zmniejszenie ryzyka ludzkiego błędu
  podczas ich realizacji (niedopatrzenie, błędne tolerancje, etc.),
• ’monitorowanie’ dokumentacji z rejestracją dokonywanych zmian,
• zmniejszenie strat materiałowych, narzędziowych i czasu,
• zapewnienie wyraźnych zysków przez eliminację strat i opóźnień.

Opracował:
dr inż. Adam Budzyński

Jako GM System aktywnie prezentujemy nowości pojawiające się w środowisku Solid Edge. W ostatnim czasie zorganizowaliśmy tematyczny webinar, podczas którego dr inż. Adam Budzyński, lider zespołu CAD w GM System, szczegółowo przedstawił najważniejsze funkcje Solid Edge Inspector, bazując na konkretnych przykładach. Zapis webinaru można odebrać na stronie www.seinspector.gmsystem.pl

Nasi inżynierowie są do Państwa dyspozycji. Tych z Państwa, którzy są zainteresowani wdrożeniem w swoich organizacjach Solid Edge Inspector, zapraszamy do kontaktu. Chętnie porozmawiamy, podpowiemy, przedstawimy zalety poszczególnych rozwiązań, a w razie potrzeby wesprzemy w doborze produktu najlepiej odpowiadającego Państwa potrzebom.

 

Skontaktuj się z nami