Chuỗi dung sai tích lũy trên kết cấu máy chế tạo

Khung máy là một chuỗi dung sai, và điều khách hàng thực sự quan tâm, trục chính có vuông góc với bàn không, các ray có đồng phẳng không, vít me bi có chạy song song với băng dẫn không, nằm ở cuối chuỗi đó. Mỗi mắt xích đóng góp, và các đóng góp không đều nhau.

Hầu hết khung bị đặc tả quá mức là kết quả của một chuỗi tích lũy chưa từng được phân tích. Người thiết kế thấy bất an, siết chặt mọi thứ, và trả tiền cho độ chính xác ở những mắt xích gần như không đóng góp gì.

Các mắt xích nằm ở đâu trên kết cấu hàn

Một đế máy chế tạo có chuỗi tích lũy trông đại khái như sau:

1. Độ phẳng và biến thiên chiều dày của tấm khi giao từ nhà máy
2. Độ chính xác cắt: vị trí biên dạng và độ vuông góc từ plasma, laser hoặc cưa
3. Gá lắp: khe hở, độ lệch và độ vuông góc khi lắp trước khi hàn
4. Co ngót và biến dạng mối hàn: đóng góp lớn nhất và khó dự đoán nhất
5. Nhả ứng suất khi khử ứng suất: dịch chuyển trong và sau chu kỳ nhiệt
6. Gá đặt khi gia công: chi tiết được đỡ và rà gá như thế nào
7. Độ chính xác gia công: sai số định vị và sai số hình học của chính máy
8. Độ không đảm bảo đo: bản thân quá trình kiểm tra
9. Lắp ráp: siết bu lông, chêm đệm, và nền móng máy đặt lên

Sự thật cấu trúc quan trọng là các mắt xích từ 1 đến 5 thường bị mắt xích 7 loại bỏ với mọi đặc điểm được gia công. Gia công một mặt đặt lại vị trí của nó so với các chuẩn, và dung sai chế tạo ở thượng nguồn trở nên không còn liên quan với đặc điểm đó, miễn là lượng dư vẫn còn.

Đó là nhận định trung tâm với một kết cấu hàn: dung sai trên các đặc điểm không gia công và dung sai trên các đặc điểm có gia công nằm trong những chuỗi khác nhau. Trộn chúng trong một phân tích cho ra vô nghĩa, và thường cho ra một bản vẽ ghi độ chính xác trên một cạnh tấm mà không gì tham chiếu đến.

Trường hợp xấu nhất, thống kê, và dùng cái nào

Chuỗi trường hợp xấu nhất (số học) cộng các giá trị cực trị của mọi đóng góp. Nếu sáu đặc điểm mỗi cái mang ±0.1 mm, trường hợp xấu nhất cho ±0.6 mm. Nó bảo đảm thận trọng và làm khung quá mức nặng nề trên các chuỗi dài hơn khoảng ba mắt xích, vì xác suất mọi đóng góp cùng nằm ở cực trị theo cùng một hướng là rất thấp.

Chuỗi thống kê (RSS) lấy căn bậc hai của tổng bình phương. Cùng sáu đặc điểm đó cho khoảng ±0.245 mm, chưa đến một nửa. Nó giả định các đóng góp độc lập và gần như phân phối chuẩn, hợp lý với biến thiên gia công và không hợp lý với biến dạng hàn, vốn có độ lệch hướng mạnh.

Cách tiếp cận thực tế trên khung máy:

• Dùng trường hợp xấu nhất cho chuỗi ngắn, cho khe hở liên quan an toàn, và cho bất cứ nơi nào một chi tiết ngoài dung sai làm một cụm không thể lắp được.
• Dùng thống kê cho chuỗi dài hơn của biến thiên gia công độc lập, khi quý khách có dữ liệu quá trình thực.
• Đừng dùng cái nào một cách mù quáng cho biến dạng hàn. Biến dạng không phải biến ngẫu nhiên có tâm ở không: một trình tự hàn nhất định kéo một kết cấu nhất định theo một hướng nhất quán. Hãy coi nó là độ lệch cần loại bỏ bằng thiết kế, không phải dung sai để cộng dồn. Các đòn bẩy nằm trong kiểm soát biến dạng trên kết cấu hàn lớn.

Câu hỏi về lượng dư, chuỗi thực sự trên kết cấu hàn

Với khung chế tạo rồi gia công, chuỗi tích lũy hay gây rắc rối nhất không phải hình học. Đó là liệu còn đủ vật liệu để gia công hay không.

Chuỗi: dung sai chiều dày tấm, cộng biến thiên cắt, cộng độ lệch gá lắp, cộng biến dạng hàn, cộng dịch chuyển khi khử ứng suất, so với lượng dư gia công quý khách đã chỉ định. Nếu tổng đó vượt lượng dư ở bất kỳ chỗ nào trên bề mặt, dao cắt hết vật liệu và chi tiết thành phế phẩm.

Ba milimét lượng dư là mặc định phổ biến cho khung cỡ trung và đủ cho một kết cấu hàn được sắp xếp trình tự có năng lực. Nó không đủ cho một thanh dài, hạn chế nhẹ, hàn một phía, nơi độ cong bốn năm milimét hoàn toàn có thể xảy ra.

Đáng làm một cách rõ ràng: ước tính biến dạng dự kiến cho hình học cụ thể, cộng dung sai chế tạo, và kiểm tra lượng dư bao trùm được với biên an toàn. Nếu ước tính gây khó chịu, hoặc tăng lượng dư, rẻ, hoặc sửa trình tự, còn rẻ hơn.

Chi tiêu ngân sách dung sai cho tốt

Cho một yêu cầu chức năng ở cuối chuỗi, chẳng hạn độ đồng phẳng ray 0.05 mm trên 3 mét, câu hỏi là phân bổ nó thế nào.

Ba nguyên tắc:

Chi ở nơi độ nhạy cao nhất. Không phải đóng góp nào cũng ảnh hưởng kết quả như nhau. Một sai số góc nhỏ ở chân cột cao tạo ra dịch chuyển lớn ở đỉnh; cùng sai số đó ở đỉnh hầu như không tạo gì. Hãy xác định các mắt xích có đòn bẩy cao và siết chặt chúng; nới lỏng phần còn lại.

Gia công các đặc điểm cần liên hệ với nhau trong cùng một lần gá. Hai mặt đệm gia công trong một lần gá trên một máy đồng phẳng với nhau theo độ chính xác của máy đó trên khoảng cách đó. Cùng hai mặt đệm gia công ở hai lần gá riêng thừa hưởng toàn bộ sai số giữa các lần gá. Đây là quyết định hiệu quả nhất về ngân sách dung sai trên khung máy, và là quyết định thiết kế về hướng đặc điểm, không phải quyết định đặc tả.

Dùng độ đồng phẳng thay vì độ phẳng riêng lẻ cộng vị trí. Kiểm soát một nhóm mặt đệm như một nhóm đồng phẳng diễn đạt đúng điều máy cần và cho xưởng tự do đạt được nó theo cách thiết bị của họ phù hợp. Kiểm soát độ cao từng mặt đệm riêng lẻ ràng buộc bài toán quá mức và tốn hơn cho kết quả chức năng tệ hơn. Bộ kiểm soát được trình bày trong GD&T và chiến lược chuẩn trên kết cấu hàn.

Điều chỉnh như một chiến lược dung sai

Cách khác để đóng chuỗi là thiết kế sẵn khả năng điều chỉnh.

Chêm dưới mặt tựa ray, vít nâng, điểm gá lệch tâm, chân điều chỉnh, và nền móng trám vữa đều hấp thụ sai số tích lũy khi lắp ráp. Một khung được chêm phẳng khi lắp đặt không cần được gia công phẳng đến cùng độ chính xác, và trên kết cấu lớn, miếng chêm rẻ hơn gia công rất nhiều.

Đó là lý do nhiều máy công cụ rất lớn có dung sai vừa phải trên kết cấu chế tạo và chỉ chặt trên những đặc điểm không thể điều chỉnh. Nguyên tắc chung từ phân tích chức năng theo kiểu ASME Y14.5 áp dụng: kiểm soát những gì không điều chỉnh được, điều chỉnh những gì không cần kiểm soát.

Sự đánh đổi là lao động dịch vụ so với chi phí sản xuất. Với một máy, điều chỉnh thường thắng. Với năm mươi máy, độ chính xác gia công loại bỏ một giờ căn chỉnh mỗi chiếc thường thắng.

Một trình tự làm việc

1. Viết yêu cầu chức năng ở cuối chuỗi thành một con số.
2. Liệt kê các đóng góp, tách chuỗi gia công khỏi chuỗi chế tạo.
3. Ước tính độ nhạy của kết quả với từng đóng góp.
4. Kiểm tra lượng dư gia công với chuỗi chế tạo riêng biệt.
5. Siết chặt hai ba đóng góp hàng đầu; nới mọi thứ còn lại về dung sai chung như ISO 13920 cấp B.
6. Hỏi điều gì có thể điều chỉnh khi lắp thay vì kiểm soát khi sản xuất.
7. Xác nhận phương pháp kiểm tra thực sự đo được yêu cầu cuối cùng.

Bước bảy bắt được một số bản vẽ đáng ngạc nhiên. Yêu cầu đồng phẳng 0.03 mm trên bốn mét là vô nghĩa nếu không ai trong chuỗi có cách đo nó: độ không đảm bảo đo nuốt mất dung sai. Câu hỏi kiểm tra được trình bày trong kiểm tra mẫu đầu tiên cho kết cấu hàn lớn.

Nếu quý khách muốn bản vẽ khung được kiểm tra tính thực tế của lượng dư và dung sai trước khi gửi báo giá, hãy gửi qua đây: kết quả rà soát trả về trong vòng 24 giờ làm việc.