Stack-up delle tolleranze
Che cos’è lo stack-up delle tolleranze? Perché è importante?
I produttori di prodotti utilizzano un flusso organizzato di informazioni per tradurre i requisiti del cliente in requisiti del prodotto. Questo processo per i requisiti meccanici è generalizzato nel diagramma di flusso qui sotto.
I Tolerance Stack-Up sono vitali per affrontare i requisiti di adattamento meccanico e di prestazione meccanica. L’adattamento meccanico è semplicemente rispondere alla domanda: “Le parti che compongono l’assemblaggio vanno sempre insieme?” I requisiti di prestazione meccanica includono le prestazioni dei meccanismi, come interruttori, chiusure, attuatori e simili. Altri requisiti di prestazione potrebbero includere gli allineamenti ottici o l’efficienza dei motori. Quindi cos’è uno “stack-up”?
I calcoli dello stack-up delle tolleranze rappresentano l’effetto cumulativo della tolleranza delle parti rispetto a un requisito di assemblaggio. L’idea delle tolleranze “impilate” si riferisce alla somma delle tolleranze per trovare la tolleranza totale del pezzo, poi confrontandola con il gap disponibile o i limiti di prestazione per vedere se il progetto funzionerà correttamente. Questo semplice confronto viene anche chiamato analisi del caso peggiore. L’analisi del caso peggiore è appropriata per certi requisiti dove il fallimento rappresenterebbe una catastrofe per un’azienda. È anche utile e appropriata per problemi che coinvolgono un basso numero di parti. Basso è definito come tre o quattro parti. L’analisi del caso peggiore è più spesso fatta in una sola direzione, cioè un’analisi 1D. Se l’analisi coinvolge dimensioni di parti che non sono parallele alla misura di assemblaggio studiata, l’approccio stack-up deve essere modificato poiché la variazione 2D come gli angoli, o qualsiasi variazione che non è parallela alla direzione 1D, non influenza la misura di assemblaggio con un rapporto 1 a 1.
Molte aziende utilizzano un metodo statistico per l’analisi di tolleranza. Un approccio comporta un semplice calcolo utilizzando il metodo RSS, Root-Sum-Squared. Invece di sommare le tolleranze, come nell’analisi del caso peggiore, l’analisi statistica somma le distribuzioni delle dimensioni. È importante capire che i valori di input per un’analisi del caso peggiore sono le tolleranze di progetto, ma gli input per un’analisi statistica sono i momenti della distribuzione del processo (ad esempio, la deviazione standard). L’analisi del caso peggiore (chiamata anche analisi delle tolleranze) può essere usata per convalidare un progetto. L’analisi statistica (chiamata anche analisi della variazione) può essere usata per predire la variazione reale di un assemblaggio basato sulla variazione delle dimensioni del pezzo. Confrontando la deviazione standard dell’assemblaggio con i limiti dell’assemblaggio si possono calcolare le metriche di qualità come sigma, % di rendimento, DPMU, ecc. Questo approccio richiede che le distribuzioni siano normali con tutti i pezzi allo stesso livello di qualità, cioè +/- 3σ.
Viste le limitazioni di RSS, sono stati sviluppati altri metodi per calcolare la variazione di assemblaggio. Uno di questi metodi, incorporato in CETOL 6 Sigma, si chiama Metodo dei momenti del sistema. Questo metodo elimina le limitazioni di cui sopra. Si possono creare analisi di tutte le complessità, cioè 1D, 2D e 3D, senza restrizioni sul tipo di distribuzione o sul livello di qualità. Le aziende possono ora fare un’analisi completa della variazione dell’assemblaggio con il software di analisi delle tolleranze.
L’analisi della variazione dell’assemblaggio fornisce la comprensione necessaria per identificare le caratteristiche chiave del pezzo (KPC) che devono essere controllate per produrre un prodotto che soddisfi le aspettative del cliente. Il processo di sviluppo del prodotto dovrebbe quindi concentrarsi sulla definizione e la convalida dei processi di produzione e assemblaggio dei pezzi che sono in grado di raggiungere alti livelli di producibilità. Gli obiettivi di Cpk = 1,67 per le caratteristiche chiave e Cp = 1,33 per le caratteristiche non chiave sono comunemente citati. L’utilizzo dell’intuizione per l’analisi della variazione permette ai progettisti di allocare strategicamente i budget di tolleranza. Le caratteristiche critiche saranno tenute a tolleranze più strette. Tolleranze più morbide possono essere applicate a caratteristiche meno importanti. Queste decisioni non solo assicurano la qualità e le prestazioni del prodotto, ma anche la producibilità al giusto prezzo. L’impatto sul processo di sviluppo del prodotto può essere enorme.
Vedi come il software di analisi delle tolleranze può facilmente sostituire il metodo manuale di creazione degli stack-up
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