Accatastamento della tolleranza (Stack-Up): Metodi e pratiche
Le tolleranze sono comuni nell'industria manifatturiera. L'impilamento delle tolleranze si riferisce al metodo di tolleranza applicato agli elementi geometrici impilati.
In questo modo si garantisce che il processo di produzione sia facile, accurato e conforme al budget. L'articolo che segue approfondisce il concetto di impilamento delle tolleranze, spiegando tutto nel dettaglio.
Che cos'è il Tolerance Stacking o Stack-Up?
L'impilamento delle tolleranze si riferisce alla tolleranza combinata di componenti che hanno caratteristiche collegate. Si intende la tolleranza dei singoli elementi che si sommano per avere un impatto complessivo sulla tolleranza dell'intero componente.
È un'analisi critica che garantisce che i componenti e le loro caratteristiche siano adatti alla produzione. Consente di evitare situazioni in cui il componente ha caratteristiche che rientrano nella tolleranza, ma il componente nel suo complesso non rientra nella tolleranza.
Esempio di impilamento di tolleranze
Si può prendere in considerazione un esempio di piastra che presenta fori per spine sui lati. La posizione dei fori su questa piastra è una caratteristica di tolleranza. È possibile che tutti i fori siano presenti all'interno della tolleranza, ma ai limiti massimi.
In una situazione del genere, i fori di dimensioni maggiori potrebbero non lasciare abbastanza materiale per sostenere la piastra di base. Pertanto, in una situazione del genere, nonostante le caratteristiche principali rientrino nelle tolleranze, il componente complessivo non lo è.
L'obiettivo di considerare la pila di tolleranza si rivela essenziale e aiuta a ridurre gli sprechi di tempo e denaro.
Metodi di analisi dell'impilamento delle tolleranze
I due metodi di analisi dell'impilamento delle tolleranze sono i seguenti:
Analisi della tolleranza del caso peggiore
L'analisi dello stack di tolleranza nel caso peggiore è un'analisi molto semplice. Si parte dal presupposto che le caratteristiche siano ai loro livelli massimi di deviazione, che è la situazione peggiore per qualsiasi produttore.
Tuttavia, in un ambiente di produzione reale, è molto improbabile che ciò accada, ma lo si prende in considerazione nei casi in cui la posta in gioco è alta.
Ad esempio, nei componenti che richiedono un'elevata precisione, come le parti mediche e i componenti aerospaziali. Si calcola con la formula riportata di seguito.
Lo scenario peggiore garantisce che tutti i pezzi rientrino nella tolleranza e che si ottenga l'adattamento tecnico richiesto.
Tuttavia, questa sicurezza è possibile solo se si tiene conto delle tolleranze più strette. È adatto per componenti a basso volume in quanto è gestibile per ottenere questa stretta tolleranza.
Analisi statistica della tolleranza / RSS - Somma radicale al quadrato
L'analisi statistica dello stack di tolleranze è un metodo realistico per l'impilamento delle tolleranze. Utilizza un metodo statistico per stimare la probabilità di deviazioni in ogni dimensione di tolleranza.
L'ipotesi principale è che ogni dimensione sia diversa; alcune saranno uguali, altre più e altre meno. È applicabile in ambienti di produzione ad alto volume, dove il margine di errore è accettabile.
Una volta calcolate le singole distribuzioni di probabilità, queste vengono sommate per calcolare l'intera tolleranza del componente. In questo modo si ottiene una stima delle parti destinate a non superare i test di qualità.
La tecnica statistica utilizzata in questa analisi è il metodo della somma quadratica delle radici, con la seguente formula:
Migliori pratiche di impilamento delle tolleranze
Tuttavia, quando si esegue l'impilamento delle tolleranze per i componenti, alcune delle migliori pratiche da seguire sono le seguenti:
Mantenere i disegni puliti
I disegni sono un modo per comunicare l'intento del progetto agli ingegneri.
Un errore che di solito si osserva nel lavoro di ingegneri inesperti è quello di aggiungere tolleranze in ogni elemento del pezzo. Non è necessario e la tolleranza deve essere definita solo per gli elementi critici.
Pertanto, non sovraffollate i vostri disegni, poiché ciò genera confusione.
Comprendere le sfide della produzione
A volte, progettisti La tolleranza necessaria per alcune caratteristiche è molto stretta, il che rende difficile la produzione dei componenti da parte dei produttori. Pertanto, la tolleranza deve essere decisa in base alla funzionalità del componente.
Aderire alle migliori pratiche di tolleranza generale
Le norme generali della GD&T si applicano anche all'impilamento delle tolleranze. Pertanto, è necessario seguire le migliori pratiche di queste tolleranze.
Si deve tenere conto di come ogni caratteristica del componente interagisce tra loro. Ciò consente di mantenere la tolleranza entro i limiti delle capacità produttive.
Considerare la qualità dei pezzi post-produzione
Quando si creano i disegni dei componenti, gli ingegneri devono considerare le modifiche che i componenti subiranno quando verranno utilizzati.
Pertanto, la manutenzione e l'usura influiscono sulla tolleranza, che richiede condizioni per migliorare la durata del componente.
Strumenti per l'impilamento delle tolleranze
L'ultimo Software CAD dispone di strumenti con un calcolatore di stackup delle tolleranze, poiché lo strumento si è trasformato molto in pochi anni.
I progettisti possono scegliere tra vari metodi di stack-up delle tolleranze per identificare le possibili tolleranze nei componenti e integrarle nei loro disegni.
Questi strumenti aiutano gli ingegneri a implementare diverse strategie per ottenere la precisione dei componenti.
Conclusione
L'impilamento delle tolleranze è un aspetto essenziale della produzione di componenti che si adattano perfettamente. È molto importante disporre delle competenze e dell'esperienza necessarie in materia di GD&T e di sovrapposizione delle tolleranze.
Noi di DEK ci assicuriamo di produrre il vostro componente tenendo conto di tutti questi aspetti. Rivolgetevi a noi per i vostri prossimi progetti.
Domande frequenti
Perché è importante l'impilamento delle tolleranze?
L'impilamento delle tolleranze assicura che ogni pezzo sia prodotto entro i limiti di tolleranza definiti per le caratteristiche del componente. Migliora l'assemblaggio e la funzionalità dei componenti.
Che cos'è l'impilamento di tolleranze del 1° e 2° ordine?
Il 1° e il 2° ordine di impilamento delle tolleranze sono i termini che rappresentano i due metodi, ovvero l'impilamento delle tolleranze nel caso peggiore e l'impilamento delle tolleranze statistiche.
Quali sono le difficoltà comuni dell'accatastamento delle tolleranze?
Le sfide comuni associate all'impilamento delle tolleranze consistono nel selezionare la variazione della catena di tolleranza più adatta. Si tratta anche di trovare un equilibrio tra tolleranze e convenienza e di valutare la capacità produttiva.
