Empilhamento de tolerâncias (Stack-Up): Métodos e práticas
A tolerância é comum na indústria transformadora. O empilhamento de tolerâncias refere-se ao método de tolerância aplicado às caraterísticas geométricas empilhadas.
Garante que o processo de produção é fácil, exato e está dentro do orçamento. O artigo que se segue analisa em profundidade o conceito de empilhamento de tolerâncias, explicando tudo em pormenor.
O que é empilhamento de tolerâncias ou Stack-Up?
O empilhamento de tolerâncias refere-se à tolerância combinada de componentes que têm caraterísticas ligadas. É entendido como a tolerância da caraterística individual da peça que se soma para ter o impacto global sobre a tolerância de todo o componente.
Trata-se de uma análise crítica que assegura que os componentes e as suas caraterísticas são adequados para o fabrico. Ajuda a evitar situações em que o componente tem caraterísticas que estão dentro da tolerância, mas o componente no seu todo não está dentro da tolerância.
Exemplo de empilhamento de tolerâncias
Pode considerar-se um exemplo de uma placa, que tem orifícios de pinos nos seus lados. A localização dos furos nesta placa é uma caraterística de tolerância. É possível que todos os furos estejam presentes dentro da tolerância, mas nos limites máximos.
Nessa situação, os orifícios de maior dimensão podem não deixar material suficiente para suportar a placa de base. Assim, numa situação deste tipo, apesar de as caraterísticas principais estarem dentro da tolerância, o componente global não está.
O objetivo de considerar a pilha de tolerância revela-se essencial e também ajuda a reduzir o desperdício de tempo e dinheiro.
Métodos de análise de empilhamento de tolerâncias
Os dois métodos de análise de empilhamento de tolerâncias são os seguintes:
Análise de tolerância no pior dos casos
A análise da pilha de tolerância do pior caso é uma análise muito simples. Baseia-se no pressuposto de que as caraterísticas estão nos seus níveis máximos de desvio, que é a pior situação para qualquer fabricante.
No entanto, num ambiente de produção real, é muito improvável que isso aconteça, mas deve ser considerado nos casos em que os riscos são elevados.
Por exemplo, em componentes que exigem elevada precisão, como peças médicas e componentes aeroespaciais. É calculado através da fórmula abaixo indicada.
O pior cenário possível garante que todas as peças estão dentro da tolerância e que o ajuste de engenharia necessário é alcançado.
No entanto, esta confiança só é possível se forem tidas em conta as tolerâncias mais apertadas. É adequado para componentes de baixo volume uma vez que é possível obter esta tolerância apertada.
Análise de Tolerância Estatística / RSS - Root Sum - Squared
A análise estatística da pilha de tolerâncias é um método realista para o empilhamento de tolerâncias. Utiliza um método estatístico para estimar a probabilidade de desvios em cada dimensão de tolerância.
Tem como hipótese primária que cada dimensão é diferente; algumas serão iguais, outras mais e outras menos. É aplicável em ambientes de produção de grande volume, onde a pequena margem de erro é aceitável.
Uma vez que as distribuições de probabilidade são calculadas individualmente, elas são somadas para calcular a tolerância total do componente. Isto dá uma estimativa das peças que estão destinadas a falhar os testes de qualidade.
A técnica estatística utilizada nesta análise é o método da Soma das Raízes ao Quadrado, que tem a seguinte fórmula
Melhores práticas de empilhamento de tolerâncias
No entanto, quando se está a realizar o empilhamento de tolerâncias para os componentes, algumas das melhores práticas que se podem seguir são as seguintes
Mantenha os seus desenhos limpos
Os desenhos são uma forma de comunicar a intenção do projeto aos engenheiros.
Um erro que é normalmente observado no trabalho de engenheiros inexperientes é adicionar tolerância em todas as caraterísticas da peça. Não é necessário, e a tolerância deve ser definida apenas para as caraterísticas críticas.
Por isso, não sobrecarregue os seus desenhos, pois isso gera confusão.
Compreender os desafios da produção
Por vezes, designers A tolerância necessária para algumas caraterísticas é muito apertada, o que dificulta o fabrico de componentes por parte dos fabricantes. Por conseguinte, a tolerância deve ser decidida com base na funcionalidade do componente.
Cumprir as boas práticas de tolerância geral
As normas gerais de GD&T também se aplicam ao empilhamento de tolerâncias. Por conseguinte, devem ser seguidas as melhores práticas destas tolerâncias.
Deve ter-se em atenção a forma como cada caraterística do componente interage entre si. Permite manter a tolerância dentro dos limites das capacidades de produção.
Considerar a qualidade das peças pós-fabrico
Ao criar os desenhos para os componentes, os engenheiros devem ter em conta as alterações que os componentes irão sofrer quando forem utilizados.
Por conseguinte, a manutenção e o desgaste terão impacto na tolerância, o que exige condições para aumentar a durabilidade do componente.
Ferramentas para empilhamento de tolerâncias
O mais recente Software CAD tem ferramentas que possuem uma calculadora de empilhamento de tolerâncias, uma vez que a ferramenta se transformou muito em poucos anos.
Os projectistas podem selecionar entre vários métodos de empilhamento de tolerâncias para identificar as possíveis tolerâncias nos componentes e integrá-las nos seus desenhos.
Estas ferramentas ajudam os engenheiros a implementar diferentes estratégias para obter precisão nos componentes.
Conclusão
O empilhamento de tolerâncias é um aspeto essencial da produção de componentes que podem encaixar perfeitamente. É muito importante possuir as competências e os conhecimentos especializados relevantes em matéria de GD&T e de empilhamento de tolerâncias.
Nós da DEK asseguramos o fabrico do seu componente tendo em conta todos estes aspectos. Por isso, contacte-nos para os seus próximos projectos.
FAQs
Porque é que o empilhamento de tolerâncias é importante?
O empilhamento de tolerâncias assegura que cada peça é fabricada dentro do limite de tolerância definido para as caraterísticas do componente. Melhora a montagem e a funcionalidade dos componentes.
O que é o empilhamento de tolerância de 1ª e 2ª ordem?
A 1ª e a 2ª ordem de empilhamento de tolerância são os termos que representam os dois métodos, que são o empilhamento de tolerância do pior caso e o empilhamento de tolerância estatística.
Quais são as dificuldades comuns do empilhamento de tolerâncias?
Os desafios comuns associados ao empilhamento de tolerâncias consistem em selecionar a variação adequada da cadeia de tolerâncias. Inclui também encontrar um equilíbrio entre as tolerâncias e a acessibilidade económica, e avaliar a capacidade de produção.
