Acumulación de tolerancias (Stack-Up): métodos y prácticas

La asignación de tolerancias es habitual en la industria manufacturera. La acumulación de tolerancias se refiere al método de toleranciamiento aplicado a las características geométricas acumuladas.

Garantiza que el proceso de producción sea sencillo, preciso y se mantenga dentro del presupuesto. El siguiente artículo analiza en profundidad el concepto de acumulación de tolerancias y lo explica todo en detalle.

¿Qué es la acumulación de tolerancias o stack-up?

La acumulación de tolerancias se refiere a la tolerancia combinada de componentes que tienen características conectadas. Se entiende como la tolerancia de cada característica individual de la pieza que, al sumarse, tiene un impacto global en la tolerancia de todo el componente.

Se trata de un análisis crítico que garantiza que los componentes y sus características sean aptos para la fabricación. Ayuda a evitar situaciones en las que el componente tiene características dentro de tolerancia, pero el componente en su conjunto no lo está.

Ejemplo de acumulación de tolerancias

Se puede considerar el ejemplo de una placa que tiene agujeros para pasadores en sus laterales. La ubicación de los agujeros en esta placa es una característica sujeta a tolerancia. Es posible que todos los agujeros estén dentro de tolerancia, pero en los límites máximos.

En tal situación, los agujeros de mayor tamaño podrían no dejar material suficiente para soportar la placa base. Por lo tanto, en tal situación, a pesar de que las características principales estén dentro de tolerancia, el componente en su conjunto no lo está.

El objetivo de considerar la acumulación de tolerancias resulta esencial y también ayuda a reducir el desperdicio de tiempo y dinero.

Métodos de análisis de acumulación de tolerancias

Los dos métodos de análisis de acumulación de tolerancias son los siguientes:

Análisis de tolerancias en el peor caso

El análisis de acumulación de tolerancias en el peor caso es un análisis muy sencillo. Se basa en la suposición de que las características se encuentran en sus niveles máximos de desviación, que es la situación del peor caso para cualquier fabricante.

Sin embargo, en un entorno de producción real es algo muy improbable, pero se considera en casos en los que las apuestas son altas.

Por ejemplo, en componentes que requieren alta precisión, como piezas médicas y componentes aeroespaciales. Se calcula con la fórmula que se indica a continuación.

El escenario del peor caso garantiza que todas las piezas estén dentro de tolerancia y que se logre el ajuste de ingeniería requerido.

Sin embargo, esta confianza solo es posible si se consideran las tolerancias más ajustadas. Es adecuado para componentes de bajo volumen ya que es manejable lograr esta tolerancia ajustada.

Análisis estadístico de tolerancias / RSS – Raíz de la suma de cuadrados

El análisis estadístico de acumulación de tolerancias es un método realista para la acumulación de tolerancias. Utiliza un método estadístico para estimar la probabilidad de desviaciones en cada dimensión con tolerancia.

Tiene como hipótesis principal que cada dimensión es diferente; algunas serán iguales, otras mayores y otras menores. Es aplicable en entornos de producción de alto volumen donde el margen de error mínimo es aceptable.

Una vez calculadas las distribuciones de probabilidad de forma individual, se suman para calcular la tolerancia total del componente. Proporciona una estimación de las piezas que no superarán las pruebas de calidad.

La técnica estadística utilizada por este análisis es el método de la raíz de la suma de cuadrados, y tiene la siguiente fórmula:

Buenas prácticas de acumulación de tolerancias

Sin embargo, cuando realiza la acumulación de tolerancias para los componentes, algunas de las buenas prácticas que puede seguir son las siguientes:

Mantenga sus planos limpios

Los planos son una forma de comunicar la intención del diseño a los ingenieros.

Un error que suele observarse en el trabajo de ingenieros inexpertos es añadir tolerancia en cada característica de la pieza. No es necesario, y solo debería definirse la tolerancia de las características críticas.

Por lo tanto, no sobrecargue sus planos, ya que genera confusión.

Comprenda los desafíos de fabricación

En ocasiones, los diseñadores aplican tolerancias muy ajustadas según la necesidad en algunas características, lo que dificulta a los fabricantes la producción de los componentes. Por lo tanto, la tolerancia debe decidirse en función de la funcionalidad del componente.

Cumpla las buenas prácticas de tolerancias generales

Los estándares generales de GD&T también se aplican a la acumulación de tolerancias. Por lo tanto, deben seguirse las buenas prácticas de estas tolerancias.

Debe tenerse en cuenta cómo interactúa cada característica del componente con las demás. Esto permite mantener la tolerancia dentro de los límites de las capacidades de producción.

Considere la calidad de la pieza después del mecanizado

Al crear los planos de los componentes, los ingenieros deben considerar los cambios que experimentarán los componentes cuando se utilicen.

Por lo tanto, el mantenimiento y el desgaste afectarán la tolerancia, lo que exige condiciones que mejoren la durabilidad del componente.

Herramientas para la acumulación de tolerancias

El software CAD más reciente incluye herramientas con una calculadora de acumulación de tolerancias, ya que la herramienta ha evolucionado mucho en pocos años.

Los diseñadores pueden elegir entre diversos métodos de acumulación de tolerancias para identificar la posible tolerancia en los componentes e integrarla en sus planos.

Estas herramientas ayudan a los ingenieros a implementar diferentes estrategias para lograr precisión en los componentes.

Conclusión

La acumulación de tolerancias es un aspecto esencial para producir componentes que encajen perfectamente. Contar con las habilidades y la experiencia relevantes en materia de GD&T y acumulación de tolerancias es muy importante.

En DEK nos aseguramos de fabricar su componente teniendo en cuenta todos estos aspectos. Póngase en contacto con nosotros para sus próximos proyectos.

Preguntas frecuentes

¿Por qué es importante la acumulación de tolerancias?

La acumulación de tolerancias garantiza que cada pieza se fabrique dentro del límite de tolerancia definido para las características del componente. Mejora el ensamblaje y la funcionalidad de los componentes.

¿Qué es la acumulación de tolerancias de primer y segundo orden?

La acumulación de tolerancias de primer y segundo orden son los términos que representan los dos métodos: la acumulación de tolerancias en el peor caso y la acumulación de tolerancias estadística.

¿Cuáles son las dificultades comunes de la acumulación de tolerancias?

Los desafíos comunes asociados a la acumulación de tolerancias consisten en seleccionar la variación adecuada de la cadena de tolerancias. También incluyen encontrar un equilibrio entre las tolerancias y la asequibilidad, y evaluar la capacidad de producción.