Tolerance Stack up é a permutação da inadequação (ou, falhas) de um desenho de peça de montagem que afecta directamente a manufacturabilidade de uma peça. Conhecendo as complicações envolvidas na montagem de uma peça, a análise de tolerância do empilhamento antecipa o impacto na tolerância total de uma peça com base nos desafios de montagem e na tolerância (preliminar) flutuante do componente.
É o ajuste perfeito, suficientemente perfeito? A Análise de Tolerância de Empilhamento responde a esta questão de fabrico integral e antecipa a execução do projecto com muita antecedência. Amplamente praticada em todo o domínio mecânico, a análise do empilhamento de tolerância quantifica o impacto das variações reunidas qualificadas por requisitos (tolerâncias e dimensões) designadas por montagem.
Muitas vezes definida em desenhos de engenharia, tolerâncias e dimensões de uma peça de montagem requer frequentemente empilhamentos de tolerância precisos. A Análise do Pior Caso e a Análise Estatística (Root Sum Square/Root Mean Square) são metodologias amplamente utilizadas para a Análise de Empilhamento de Tolerância que recorre à validação em sentido único ou duplo. Enquanto a primeira calcula a distância máxima e mínima entre duas partes ou atributos (com base nos piores casos), a segunda intercepta metodologias aritméticas e estatísticas para atingir objectivo semelhante.
Tolerance Stack up Methodology
Para realizar análises de empilhamento de tolerância, existem dois métodos que são muito comuns na indústria:
Worst Case, e
Root Sum Square (RSS)
Worst Case Method
Worst Case Method calcula o impacto do empilhamento de tolerância em caso único (ou, múltiplo) sobre todo o conjunto. Popular pela sua natureza simplista, este método baseia-se no pressuposto de que cada dimensão na cadeia de montagem seria fabricada no seu valor máximo e mínimo permitido. Além disso, pressupõe-se que cada desvio tem uma combinação adversa, independentemente da sua incerteza. É tão simples como somar as tolerâncias de toda a cadeia de montagem, que é denominada como soma linear.
p>Seguindo são sinais comummente utilizados no pior dos casos método-
Tolerância acumulada = (ΔY)
n = Número de dimensões constituintes na cadeia de dimensões
d i = Tolerância associada à i-ésima dimensão.
p> enquanto dá ao utilizador a facilidade de calcular a análise do empilhamento de tolerância, esta abordagem só é aplicável quando-
(a) O volume de produção é muito pequeno
(b) É necessária a aceitação a 100%
(c) O número de dimensões constituintes na montagem é muito pequeno
Cálculo
Um método de análise de tolerância no pior dos casos é a aritmética simples (isso mesmo… apenas adição e subtracção), por isso vamos começar por aí.
P>Dizemos, temos um conjunto de quatro placas espessas como abaixo:
O diagrama acima mostra a tolerância e espessura das placas quádruplas. Aqui, é necessário encontrar a dimensão e o valor de tolerância. Para o conseguir, é necessário seguir os seguintes passos-
Calcular o tamanho do limite inferior de especificação (LSL) para cada uma das placas como abaixo:
Para a placa 1:
LSL= 27-0,4 = 26,6
Para a placa 2:
LSL= 15-0.3 = 14,7
Para a placa 3:
LSL= 15-0,3 = 14,7
Para a placa 4:
LSL= 15-0,5 = 14,5
Ao somar os valores da espessura LSL de todas as placas, obter-se-ia a espessura LSL de todo o conjunto como se mostra abaixo:
TL = 26.6 +14,7 + 14,7 + 14,5 = 70,5
(TL = valores totais da espessura LSL)
Calcular o tamanho do limite superior de especificação (USL) para cada placa da seguinte forma:
Para a placa 1:
USL= 27+0.4 = 27,4
Para Chapa 2:
USL= 15+0,3 = 15,3
Para Chapa 3:
USL= 15+0,3 = 15,3
Para Chapa 4:
USL= 15+0.5 = 15,5
Ao somar os valores da espessura USL de todas as placas, obter-se-ia a USL de todo o conjunto como mostra abaixo:
TU = 27,4 + 15.3 + 15,3 + 15,5 = 73,5
(TU = Valores totais da espessura USL)
Tolerância de todo o conjunto obtido=
(TU – TL) / 2 = (73,5-70,5)/2 = 1.5
Somatizando as dimensões de espessura nominal de todas as placas, obtém-se o valor de espessura nominal de todo o conjunto, como mostrado abaixo:
TN = 27 + 15 + 15 + 15 = 72
(TN = Nominal Total)
P>Então, pelo pior dos casos, obtém-se a dimensão global (X) do conjunto como:
X = 72 ± 1.5
Análise de empilhamento de tolerância do conjunto é utilizada para calcular o valor de tolerância do conjunto global (ou uma lacuna no conjunto) a partir dos valores de tolerância dos componentes individuais. O método mais simples da análise de empilhamento é o mais simples.
Root Sum Square (RSS)
Desse modo como o método anterior, Root Sum Square (RSS) assume a certeza da estimativa da tolerância e a disposição das tolerâncias a considerar. Este método estatístico de cálculo da análise do empilhamento de tolerância denota tolerância total, como mencionado abaixo-
Onde,
n = Número de dimensões constituintes na cadeia de dimensões
d i = Tolerância associada à i-ésima dimensão.
Contrasting the method mentioned mentionede, esta metodologia pode ser utilizada em casos em que…
(a) O volume de produção é muito elevado
(b) A rejeição finita da montagem do produto é aceitável
(c) O número de dimensões constituintes no laço é suficientemente grande
Cálculos
p> O método de raiz quadrada de soma (RSS) funciona numa abordagem estatística. Assume que a maioria dos componentes cai para o meio da zona de tolerância e não para os extremos.
O objectivo da análise da pilha de tolerância de montagem é descobrir a espessura total (X) da montagem com tolerância. Temos a espessura e os valores de tolerância de todas as placas (placas-1, 2, 3 e 4).
Calcular a espessura nominal de todo o conjunto como abaixo:
X = 15 + 15 + 15 + 27 = 72
P>Cobrir o desvio padrão (σ) da tolerância de cada componente como abaixo:
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
P>Encontrar o desvio padrão da zona de tolerância do conjunto como abaixo:
σassembly = √ = 0.256
Encontrar a zona de tolerância do conjunto, como abaixo:
T = σassembly * 3 = 0,256*3 = 0,768
Assim, a dimensão da espessura (X) com a zona de tolerância do conjunto seria:
X = 72 ± 0.768
O método de empilhamento da soma raiz quadrada ou RSS ou de tolerância estatística é útil para análise de empilhamento de tolerância de um conjunto com um grande número de componentes.
Melhor Método de Análise de Empilhamento de Tolerância
O sector de fabrico de ritmo rápido destaca frequentemente o melhor (e, o pior) de ambas as metodologias. Embora o método do pior caso seja sempre considerado simples, o método da soma de raízes quadrada garante muitas vezes resultados extra exactos. No decurso da pesagem do benefício de cada metodologia, o facto permanece inalterado – variação e o seu impacto.
Nessas alturas, a análise de empilhamento de tolerância deve ser capaz de atender à necessidade de alcançar precisão a um custo mínimo. Independentemente do método utilizado, a optimização tanto na concepção existente como na nova concepção deve ser assegurada. Tal deve ser a análise que o utilizador deve ser capaz de resolver problemas logo na fase inicial, ser capaz de contemplar a ideia de desenho alternativo…tudo isto para atingir o objectivo final de produção.