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Tolerance Stack-Up

Este processo para requisitos mecânicos é generalizado no diagrama de fluxo abaixo. para ver se o desenho vai funcionar correctamente. Esta simples comparação é também referida como a análise dos piores casos. A análise dos piores casos é apropriada para certos requisitos em que uma falha representaria uma catástrofe para uma empresa. É também útil e apropriada para problemas que envolvem um baixo número de peças. Sendo baixo é definido como três ou quatro partes. A análise dos piores casos é mais frequentemente feita numa única direcção, ou seja, uma análise 1D. Se a análise envolver dimensões de peças que não sejam paralelas à medição da montagem em estudo, a abordagem de empilhamento deve ser modificada uma vez que a variação 2D, tais como ângulos, ou qualquer variação que não seja paralela à direcção 1D, não afecta a medição da montagem com uma relação 1 para 1.

Muitas empresas utilizam um método estatístico para a análise de tolerância. Uma abordagem envolve um cálculo simples utilizando o RSS

Método, Root-Sum-Squared. Em vez de somar tolerâncias, como na pior das hipóteses, a análise estatística soma as distribuições de dimensões. É importante compreender que os valores de entrada para uma análise dos piores casos são tolerâncias de concepção, mas os valores de entrada para uma análise estatística são momentos de distribuição do processo (por exemplo, desvio padrão). A análise do pior caso (também chamada análise do empilhamento da tolerância) pode ser utilizada para validar uma concepção. A análise estatística (também chamada análise de variação) pode ser utilizada para prever a variação real de um conjunto com base na variação das dimensões da peça. A comparação do desvio padrão de montagem com os limites de montagem permite o cálculo de métricas de qualidade como sigma, % de rendimento, DPMU, etc. Esta abordagem exige que as distribuições sejam normais com todas as peças ao mesmo nível de qualidade, ou seja, +/- 3σ.

Dadas as limitações do RSS, foram desenvolvidos outros métodos para calcular a variação da montagem. Um desses métodos que é incorporado no CETOL 6 Sigma chama-se o Método dos Momentos do Sistema. Este método elimina as limitações acima referidas. As análises de todas as complexidades, isto é, 1D, 2D, e 3D, podem ser criadas sem restrições quanto ao tipo de distribuição ou nível de qualidade. As empresas podem agora fazer Análise de Variação de Montagem completa com software de análise de tolerância.

Análise de Variação de Montagem fornece a percepção necessária para identificar as características da peça chave, (KPCs) que devem ser controladas a fim de produzir um produto que satisfaça as expectativas do cliente. O processo de desenvolvimento do produto deve então concentrar-se na definição e validação de processos de fabrico e montagem de peças que sejam capazes de atingir elevados níveis de produtibilidade. Os objectivos da Cpk = 1,67 para características-chave e Cp = 1,33 para características não-chave são normalmente citados. A utilização do discernimento para a análise da variação permite aos engenheiros de projecto atribuir orçamentos de tolerância estrategicamente. As características críticas serão mantidas a tolerâncias mais apertadas. Tolerâncias mais frouxas podem ser aplicadas a características menos importantes. Estas decisões não só garantem a qualidade e o desempenho do produto, como também asseguram a sua manufacturabilidade ao preço correcto. O impacto no processo de desenvolvimento do produto pode ser enorme.

Análise de Tolerância Estatística compreensiva

Definição de Análise de Tolerância Estatística

Uma análise de tolerância estatística é quando se toma a variação de um conjunto de inputs para calcular a variação esperada de um output de interesse. Na engenharia mecânica, um desenho de produto é composto por múltiplas características, cada uma com valores de tolerância que controlam os aspectos variáveis dessas características. A análise estatística de tolerância é utilizada para compreender como estas tolerâncias contribuem para as várias características de desempenho da concepção.

1D Tolerance Stackup

A forma mais simples de análise de tolerância é a direcção única, 1D Tolerance Stackup. Um 1D Tolerance Stackup é criado criando uma secção transversal de um modelo e adicionando os valores de tolerância para cada característica numa linha recta. A variação em cada uma contribui para a produção/resultado global.

Análise Estatística de Caso-Pior vs RSS (Root-Sum Squared) cada dimensão terá um valor mínimo e máximo que representa o intervalo de aceitabilidade para essa dimensão. A pior das hipóteses responde à pergunta, se eu tomar a gama máxima em cada entrada, qual é a gama máxima para a medição do interesse ou do stackup? Estamos portanto a lidar com os limites de aceitabilidade e não com a probabilidade.

RSS (Root-Sum Squared) A Análise Estatística não se concentra nos valores extremos, mas concentra-se na distribuição da variação para cada dimensão. Cada dimensão terá uma distribuição única de valores com base no processo de fabrico. O desgaste da ferramenta, as diferenças do operador, as alterações no material e no ambiente contribuem para a variação do valor da dimensão. Cada dimensão tem a sua própria curva de distribuição.

Quando se combinam as probabilidades para cada dimensão (cada curva separada) obtém-se a probabilidade para o total e, portanto, a curva de distribuição do total. A análise estatística responde à pergunta, dada a distribuição da variação em cada dimensão, qual é a probabilidade de a minha característica de desempenho se situar dentro de limites definidos aceitáveis. A limitação do RSS é que assume que todas as entradas são normalmente distribuídas e todas as características de desempenho têm uma relação linear com a dimensão. Estes pressupostos não têm em conta a amplitude das condições que existem em cenários típicos encontrados na fabricação.

Análise de tolerância de segunda ordem

porque os métodos de fabricação variam para diferentes tipos de peças, os momentos de distribuição ou os parâmetros também mudam. O RSS utiliza apenas desvio padrão e não inclui os momentos mais elevados de enviesamento e curtose que melhor caracterizam o desgaste da ferramenta de efeitos, o envelhecimento e outros cenários típicos de fabrico. A Análise de Tolerância de Segunda Ordem incorpora todos os momentos de distribuição:
Análise de Tolerância de Segunda Ordem também é necessária para determinar qual vai ser o seu resultado quando a função de montagem não for linear. Em cenários típicos de engenharia mecânica, ajustes cinemáticos e outros comportamentos de montagem resultam em funções de montagem não lineares. Os cálculos de segunda ordem são muito mais complexos, pelo que os cálculos manuais não são aconselháveis, mas a precisão do cálculo é grandemente melhorada e torna-se viável dentro de um pacote de software de análise de tolerância.

Sumário de Análise de Tolerância Estatística para uso prático

A escolha do método de análise de tolerância é baseada em muitos factores, mas o método pode ser resumido como “Qual o método que melhor corresponde ao processo de fabrico e inspecção da montagem”. Para problemas de ajuste simples, um empilhamento 1D pode ser suficiente. RSS é suficiente para o pequeno número de cenários em que as entradas são normais e as relações de montagem são lineares. Para todos os outros cenários, a Análise de Tolerância de Segunda Ordem é necessária para abordar o mundo real do fabrico.

Análise de Empilhamento de Tolerância:

Regras Principais

1. Começar por baixo e trabalhar para cima, ou começar pela esquerda e trabalhar para a direita.
2. Passar sempre pelo caminho mais curto.
3. Ficar numa parte até se esgotarem todas as tolerâncias.

P>Passo 1 : Identificar o requisito que deve ser analisado.

Passo 2 : Identificar todas as dimensões e tolerâncias que contribuem para a lacuna.

p>Etapa 3 : Atribuir a cada dimensão um valor positivo ou negativo:

• Upa é positivo Abaixo é negativo
• Direito é positivo Esquerda é negativo

P>Etapa 4 : Apenas um conjunto de características de acasalamento cria o pior caso de lacuna.

P>Passo 5 : O analista deve deduzir qual a tolerância geométrica, localização ou orientação, se for o caso, que contribui para a lacuna.

Passo 6 : Se as suas suposições estiverem erradas, a sua resposta está errada.

Calcular a Lacuna Mínima do conjunto abaixo.

Tamanho do Furo de Conversão e Localização para ± Tolerâncias

As características com uma tolerância geométrica são convertidas para ± tolerâncias, adicionando e subtraindo as condições resultantes e virtuais e dividindo a soma e diferença por dois. Números de furo 1 & 2

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Adicionar os Vectores e Calcular a Lacuna Mínima

Adicionar os vectores negativos, as setas que apontam para a esquerda, e os vectores positivos, as setas que apontam para a direita, encontram a diferença entre as somas dos vectores positivos e negativos, e subtraem a soma das ± tolerâncias.

Os passos necessários para calcular o intervalo mínimo no conjunto acima referido

1. Posicionar o conjunto para atingir o intervalo mínimo.
2. Converta as tolerâncias geométricas a tolerâncias bilaterais mais e menos.
3. Desenhar o diagrama de laço.
4. Adicionar algébricamente os vectores.
5. Subtrair a soma de todas as tolerâncias bilaterais mais e menos iguais à soma algébrica dos vectores.

Autores:

1. Seshadri Srinivasmurthy

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Gerente Geral com Tecnologias ASM com 21 anos de Exp na Indústria de Fabrico e Serviços

li>Madhukara Herle

Gerente Técnico Superior com Tecnologias ASM com 20 anos de Exp na Indústria de Fabrico e Serviços