Tolerance Stack up is de permutatie van onvolkomenheden (of, gebreken) van een assemblage onderdeel ontwerp dat direct invloed heeft op de maakbaarheid van een onderdeel. Met kennis van de complicaties bij het assembleren van een onderdeel, anticipeert de tolerantie stapeling analyse op de impact op de totale tolerantie van een onderdeel op basis van assemblage uitdagingen en (voorlopige) fluctuerende tolerantie van component.
Is de perfecte pasvorm, perfect genoeg? Tolerance Stackup Analysis beantwoordt deze integrale productievraag en anticipeert veel eerder op de vraag naar ontwerpuitvoering. Tolerantie stackup analyse wordt veel toegepast in het mechanische domein en kwantificeert de impact van verzamelde variaties, gekwalificeerd door de eisen (toleranties en afmetingen) van de assemblage.
Vaak vastgelegd in engineering tekeningen, toleranties en afmetingen van een assemblage onderdeel vereisen vaak nauwkeurige tolerantie stackups. Worst Case en statistische analyse (Root Sum Square/Root Mean Square) zijn veelgebruikte methodes voor Tolerance Stackup Analysis, waarbij in enkele of dubbele richting wordt gevalideerd. Terwijl de eerste de maximale en minimale afstand tussen twee onderdelen of attributen berekent (op basis van worst-cases), kruist de tweede rekenkundige en statistische methodologieën om hetzelfde doel te bereiken.
Tolerance Stack up Methodology
Om tolerantie stackup analyse uit te voeren, zijn er twee methoden die zeer gebruikelijk zijn in de industrie:
Worst Case, en
Root Sum Square (RSS)
Worst Case Method
Worst Case methode berekent de impact van verschuiving in enkele (of, meervoudige) tolerantie op de gehele assemblage. Populair vanwege zijn simplistische aard, is deze methode gebaseerd op de veronderstelling dat elke dimensie in de assemblageketen zou worden vervaardigd op zijn maximum en minimum toelaatbare waarde. Verder wordt aangenomen dat elke afwijking een nadelige combinatie heeft, ongeacht de onzekerheid. Het is zo eenvoudig als het optellen van de toleranties van de gehele assemblageketen, die wordt aangeduid als lineaire som.
De volgende tekens worden vaak gebruikt in de worst-case methode-
Gecumuleerde Tolerantie = (ΔY)
n = Aantal samenstellende dimensies in de dimensieketen
d i = Tolerantie behorend bij de i-de dimensie.
Hoewel het de gebruiker het gemak geeft van het berekenen van tolerantie stapeling analyse, is deze aanpak alleen toepasbaar als-
(a) Het productievolume zeer klein is
(b) 100 procent acceptatie vereist is
(c) Het aantal samenstellende dimensies in de assemblage zeer klein is
Berekening
Een worst-case tolerantieanalysemethode is eenvoudig rekenwerk (dat klopt… gewoon optellen en aftrekken), dus laten we daar beginnen.
Zeg, we hebben een samenstel van vier dikke platen zoals hieronder:
Het bovenstaande diagram geeft de tolerantie en dikte van vier dikke platen weer. Hierin moet de afmeting en de tolerantiewaarde worden gevonden. Om dit te bereiken moeten de volgende stappen worden gevolgd-
Bereken de onderste specificatiegrens (LSL) maat voor elk van de platen zoals hieronder:
Voor plaat 1:
LSL= 27-0.4 = 26.6
Voor plaat 2:
LSL= 15-0.3 = 14.7
Voor Plaat 3:
LSL= 15-0.3 = 14.7
Voor Plaat 4:
LSL= 15-0.5 = 14.5
Als men de LSL-dikte waarden van alle platen bij elkaar optelt, krijgt men de LSL-dikte van het gehele samenstel als hieronder:
TL = 26.6 +14.7 + 14.7 + 14.5 = 70.5
(TL = Totale LSL dikte waarden)
Bereken de bovenste specificatiegrens (USL) maat voor elk van plaat op de volgende manier:
Voor plaat 1:
USL= 27+0.4 = 27,4
Voor Plaat 2:
USL= 15+0,3 = 15,3
Voor Plaat 3:
USL= 15+0,3 = 15,3
Voor Plaat 4:
USL= 15+0.5 = 15.5
Als men de USL-diktewaarden van alle platen bij elkaar optelt, krijgt men de USL van het gehele samenstel zoals hieronder weergegeven:
TU = 27.4 + 15.3 + 15.3 + 15.5 = 73.5
(TU = Totale USL dikte waarden)
Tolerantie van het gehele samenstel verkregen=
(TU – TL) / 2 = (73.5-70.5)/2 = 1.5
Als men de nominale diktematen van alle platen bij elkaar optelt, krijgt men de nominale dikte van het gehele samenstel, zoals hieronder is aangegeven:
TN = 27 + 15 + 15 = 72
(TN = Totaal Nominaal)
Dus volgens de worst-case methode krijgt men de totale afmeting (X) van het samenstel als:
X = 72 ± 1.5
Stapelanalyse van assemblagetoleranties wordt gebruikt om de tolerantiewaarde van de totale assemblage (of een gat in de assemblage) te berekenen uit de tolerantiewaarden van de afzonderlijke componenten. De worst-case methode van de stapelanalyse is de eenvoudigste.
Root Sum Square (RSS)
In tegenstelling tot de vorige methode gaat Root Sum Square (RSS) uit van de zekerheid van de tolerantieraming en de rangschikking van de toleranties die in aanmerking worden genomen. Deze statistische methode voor het berekenen van tolerantie-stapelinganalyse geeft de totale tolerantie als volgt weer-
Waar,
n = Aantal samenstellende dimensies in de dimensieketen
d i = Tolerantie behorend bij de i-de dimensie.
In tegenstelling tot de eerder genoemde methode, kan deze methode worden gebruikt in gevallen waarin-
(a) Het productievolume is zeer hoog
(b) Een eindige afkeuring van het productassemblage is aanvaardbaar
(c) Het aantal samenstellende dimensies in de lus is voldoende groot
Berekeningen
De worteltoemkwadraatmethode (RSS) werkt op basis van een statistische benadering. De methode gaat ervan uit dat de meeste componenten in het midden van de tolerantiezone vallen in plaats van aan de uiterste uiteinden.
Het doel van de assemblagetolerantiestapelinganalyse is om de totale dikte (X) van de assemblage met tolerantie te achterhalen. We hebben de dikte en de tolerantiewaarden van alle platen (plaat-1, 2, 3 en 4).
Bereken de nominale dikte van de hele assemblage als volgt:
X = 15 + 15 + 15 + 27 = 72
Vind de standaardafwijking (σ) van elke component tolerantie als volgt:
σplate1 = 0.4/3 = 0,133
σplate-2 = 0,3/3 = 0,1
σplate-3 = 0,3/3 = 0,1
σplate-4 = 0,5/3 = 0,167
Vind de standaardafwijking van de tolerantiezone van de assemblage zoals hieronder:
σassemblage = √ = 0,256
Vind de standaardafwijking (σ) van de tolerantiezone van de assemblage zoals hieronder:
σassemblage = √ = 0.256
Bepaal de tolerantiezone van de assemblage als volgt:
T = σassembly * 3 = 0,256*3 = 0,768
Dus, de dikte maat (X) met de tolerantiezone van de assemblage zou zijn:
X = 72 ± 0.768
De wortel-som-kwadraat of RSS of statistische tolerantie-stapeling-methode is nuttig voor tolerantie-stapeling-analyse van een assemblage met een groot aantal componenten.
Beste Tolerantie-stapeling-analysemethode
De snelle productiesector benadrukt vaak het beste (en, het slechtste) van beide methodes. Terwijl de worst case methode altijd als eenvoudig wordt beschouwd, garandeert de root sum square methode vaak extra exacte resultaten. Bij het afwegen van de voordelen van elke methode blijft het feit onveranderd – variatie en de gevolgen daarvan.
In zulke tijden moet de tolerantie-stapelingsanalyse kunnen voorzien in de behoefte aan nauwkeurigheid tegen minimale kosten. Ongeacht de gebruikte methode moet worden gezorgd voor optimalisatie in zowel bestaande als nieuwe ontwerpen. Een dergelijke analyse moet de gebruiker in staat stellen om in het beginstadium problemen op te lossen, alternatieve ontwerpideeën te overwegen… dit alles om het uiteindelijke productiedoel te bereiken.