Tolerance Stack-up
Wat is Tolerance Stack-Up? Waarom is het belangrijk?
Productfabrikanten gebruiken een georganiseerde stroom van informatie om de eisen van de klant te vertalen in producteisen. Dit proces voor mechanische eisen wordt veralgemeend in het onderstaande stroomdiagram.
Tolerance Stack-Ups zijn van vitaal belang om mechanische fit en mechanische prestatie-eisen aan te pakken. Mechanische passing is eenvoudigweg het beantwoorden van de vraag: “Passen de onderdelen waaruit de assemblage bestaat altijd bij elkaar?” Mechanische prestatie-eisen omvatten de prestaties van mechanismen, zoals schakelaars, grendels, actuators en dergelijke. Andere prestatie-eisen zijn bijvoorbeeld optische uitlijning of motorefficiëntie. Wat is een “stack-up”?
Tolerantie stack-up-berekeningen geven het cumulatieve effect van onderdeeltoleranties ten opzichte van een assemblagevereiste weer. Het idee van toleranties “stapelen” verwijst naar het optellen van toleranties om de totale onderdeeltolerantie te vinden, en die vervolgens te vergelijken met de beschikbare spleet- of prestatiegrenzen om te zien of het ontwerp goed zal werken. Deze eenvoudige vergelijking wordt ook wel worst-case analyse genoemd. Worst case analyse is geschikt voor bepaalde eisen waarbij falen een catastrofe zou betekenen voor een bedrijf. Het is ook nuttig en geschikt voor problemen die een gering aantal onderdelen omvatten. Een laag aantal wordt gedefinieerd als drie of vier onderdelen. Worst case-analyse wordt meestal in één richting uitgevoerd, d.w.z. een 1D-analyse. Als de analyse betrekking heeft op onderdeelafmetingen die niet evenwijdig zijn aan de assemblagemeting die wordt bestudeerd, moet de stapelmethode worden aangepast, omdat 2D-variaties zoals hoeken, of elke variatie die niet evenwijdig is aan de 1D-richting, de assemblagemeting niet beïnvloedt met een 1-op-1 verhouding.
Veel bedrijven gebruiken een statistische methode voor tolerantieanalyse. Eén benadering is een eenvoudige berekening met de RSS-methode, Root-Sum-Squared. In plaats van toleranties op te tellen, zoals bij worst-case analyse, telt de statistische analyse de dimensieverdelingen op. Het is belangrijk om te begrijpen dat de invoerwaarden voor een worst-case analyse ontwerptoleranties zijn, maar dat de invoerwaarden voor een statistische analyse momenten van de procesverdeling zijn (bijvoorbeeld standaardafwijking). Worst-case analyse (ook wel tolerantie-stapelingsanalyse genoemd) kan worden gebruikt om een ontwerp te valideren. Statistische analyse (ook wel variatieanalyse genoemd) kan worden gebruikt om de werkelijke variatie van een assemblage te voorspellen op basis van de variatie van de afmetingen van de onderdelen. Door de standaardafwijking van de assemblage te vergelijken met de assemblagegrenzen kunnen kwaliteitsmaatstaven als sigma, % opbrengst, DPMU, enz. worden berekend. Voor deze aanpak moeten de verdelingen normaal zijn met alle onderdelen op hetzelfde kwaliteitsniveau, d.w.z. +/- 3σ.
Gezien de beperkingen van RSS zijn er andere methoden ontwikkeld voor de berekening van assemblagevariatie. Eén zo’n methode die in CETOL 6 Sigma is opgenomen, heet de methode van Systeem Momenten. Deze methode elimineert de hierboven vermelde beperkingen. Analyses van alle complexiteiten, d.w.z. 1D, 2D, en 3D, kunnen worden gemaakt zonder beperking van distributietype of kwaliteitsniveau. Bedrijven kunnen nu een volledige assemblage-variatie-analyse uitvoeren met tolerantie-analysesoftware.
Een assemblage-variatie-analyse verschaft het inzicht dat nodig is om de belangrijkste onderdeelkenmerken (KPC’s) te identificeren die moeten worden beheerst om een product te produceren dat aan de verwachtingen van de klant voldoet. Het productontwikkelingsproces moet dan gericht worden op het definiëren en valideren van fabricage- en assemblageprocessen die in staat zijn om hoge produceerbaarheidsniveaus te bereiken. Doelen van Cpk = 1.67 voor key features en Cp = 1.33 voor non-key features worden vaak genoemd. Door gebruik te maken van het inzicht voor variatie-analyse kunnen ontwerpingenieurs tolerantiebudgetten strategisch toewijzen. Kritische elementen zullen aan striktere toleranties worden gehouden. Voor minder belangrijke elementen kan een kleinere tolerantie worden gehanteerd. Deze beslissingen garanderen niet alleen de productkwaliteit en -prestaties, maar ook de produceerbaarheid tegen de juiste prijs. Het effect op het productontwikkelingsproces kan enorm zijn.
Zie hoe software voor tolerantieanalyse de handmatige methode voor het maken van stack-ups gemakkelijk kan vervangen
LEER MEER