Acumulação de tolerâncias (stack-up): métodos e práticas

A tolerância é comum na indústria transformadora. A acumulação de tolerâncias refere-se ao método de tolerância aplicado às características geométricas acumuladas.

Garante que o processo de produção é simples, preciso e dentro do orçamento. O artigo abaixo aprofunda o conceito de acumulação de tolerâncias, explicando tudo em detalhe.

O que é a acumulação de tolerâncias ou stack-up?

A acumulação de tolerâncias refere-se à tolerância combinada de componentes que têm características ligadas entre si. Entende-se como a tolerância de cada característica individual da peça que, somando-se, tem impacto global na tolerância de todo o componente.

É uma análise crítica que garante que os componentes e as suas características são adequados para fabrico. Ajuda a evitar situações em que o componente tem características dentro da tolerância, mas o componente como um todo não está dentro da tolerância.

Exemplo de acumulação de tolerâncias

Pode considerar-se o exemplo de uma placa com furos de pino nas laterais. A localização dos furos nesta placa é uma característica sujeita a tolerância. É possível que todos os furos estejam dentro da tolerância, mas nos limites máximos.

Nessa situação, os furos com a maior dimensão podem não deixar material suficiente para suportar a placa de base. Assim, nessa situação, apesar de as características principais estarem dentro da tolerância, o componente no seu todo não está.

O objetivo de considerar a acumulação de tolerâncias revela-se essencial e também ajuda a reduzir desperdícios de tempo e dinheiro.

Métodos de análise de acumulação de tolerâncias

Os dois métodos de análise de acumulação de tolerâncias são os seguintes:

Análise de tolerâncias no pior caso

A análise de acumulação de tolerâncias no pior caso é uma análise muito simples. Baseia-se no pressuposto de que as características estão nos seus níveis máximos de desvio, que é a situação de pior caso para qualquer fabricante.

No entanto, num ambiente de produção real, é algo muito improvável de acontecer, mas considera-se em casos em que os riscos são elevados.

Por exemplo, em componentes que exigem elevada precisão, como peças médicas e componentes aeroespaciais. É calculada através da fórmula indicada abaixo.

O cenário de pior caso 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 consideradas tolerâncias mais apertadas. É adequada para componentes de baixo volume uma vez que é gerível alcançar esta tolerância apertada.

Análise estatística de tolerâncias / RSS – Root Sum Squared (raiz da soma dos quadrados)

A análise estatística de acumulação de tolerâncias é um método realista para a acumulação de tolerâncias. Utiliza um método estatístico para estimar a probabilidade de desvios em cada dimensão com tolerância.

Tem como hipótese principal que cada dimensão é diferente; algumas serão iguais, outras maiores e outras menores. É aplicável em ambientes de produção de elevado volume, onde a pequena margem para erros é aceitável.

Depois de as distribuições de probabilidade serem calculadas individualmente, são somadas para calcular a tolerância total do componente. Dá uma estimativa das peças que se destinam a falhar os testes de qualidade.

A técnica estatística utilizada por esta análise é o método Root Sum Squared (raiz da soma dos quadrados), e tem a seguinte fórmula:

Boas práticas de acumulação de tolerâncias

No entanto, quando realiza a acumulação de tolerâncias para os componentes, algumas das boas práticas que pode 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 se observa habitualmente no trabalho de engenheiros inexperientes é adicionar tolerância a todas as características da peça. Não é necessário, e só devem ser definidas tolerâncias para as características críticas.

Assim, não sobrecarregue os seus desenhos, pois isso gera confusão.

Compreenda os desafios de fabrico

Por vezes, os designers colocam tolerâncias muito apertadas, conforme necessário, em algumas características, o que torna desafiante para os fabricantes produzir os componentes. Assim, a tolerância deve ser decidida com base na funcionalidade do componente.

Siga as boas práticas de tolerância geral

As normas gerais de GD&T aplicam-se também à acumulação de tolerâncias. Por isso, devem seguir-se as boas práticas destas tolerâncias.

Deve ter-se em conta como cada característica do componente interage com as restantes. Isso permite manter a tolerância dentro dos limites das capacidades de produção.

Considere a qualidade da peça após o fabrico

Ao criar os desenhos dos componentes, os engenheiros devem considerar as alterações que os componentes sofrerão durante a sua utilização.

Assim, a manutenção e o desgaste terão impacto na tolerância, o que exige condições que melhorem a durabilidade do componente.

Ferramentas para acumulação de tolerâncias

O software CAD mais recente dispõe de ferramentas com calculadora de acumulação de tolerâncias, uma vez que a ferramenta evoluiu muito em poucos anos.

Os designers podem escolher entre vários métodos de acumulação de tolerâncias para identificar a tolerância possível nos componentes e integrá-la nos seus desenhos.

Estas ferramentas ajudam os engenheiros a implementar diferentes estratégias para alcançar precisão nos componentes.

Conclusão

A acumulação de tolerâncias é um aspeto essencial para produzir componentes que encaixem perfeitamente. Ter as competências e a experiência relevantes em GD&T e acumulação de tolerâncias é muito importante.

Na DEK garantimos o fabrico do seu componente tendo em conta todos estes aspetos. Por isso, contacte-nos para os seus próximos projetos.

Perguntas frequentes

Porque é importante a acumulação de tolerâncias?

A acumulação de tolerâncias garante que cada peça é fabricada dentro do limite de tolerância definido para as características do componente. Melhora a montagem e a funcionalidade dos componentes.

O que é a acumulação de tolerâncias de 1.ª e 2.ª ordem?

A acumulação de tolerâncias de 1.ª e 2.ª ordem são os termos que representam os dois métodos: acumulação de tolerâncias no pior caso e acumulação de tolerâncias estatística.

Quais são as dificuldades comuns da acumulação de tolerâncias?

Os desafios comuns associados à acumulação de tolerâncias incluem a seleção da variação adequada da cadeia de tolerâncias. Incluem também encontrar um equilíbrio entre tolerâncias e acessibilidade de custos e avaliar a capacidade de produção.