Vídeos de introducción al DCS - Infórmate sobre el análisis de tolerancia 3DCS

1. ¿Qué es un Modelo de Análisis de Variaciones?

Un modelo de análisis de variación dimensional es una simulación de un conjunto para predecir la cantidad de variación resultante de las tolerancias de las piezas y la secuencia del proceso. Además, una simulación de análisis de variación ayuda a determinar los factores clave que contribuyen a esa variación. 3DCS es una herramienta de análisis dimensional para realizar simulaciones de análisis de variación. Funciona reproduciendo el proceso de fabricación con piezas desviadas en un entorno virtual. Las desviaciones proceden de tolerancias variadas aleatoriamente dentro de rangos y distribuciones especificados. El 3DCS simula la construcción de miles de conjuntos para generar un resultado estadístico de cada medición. El software analiza la contribución de cada tolerancia a la variación. Los resultados de la simulación proporcionan una visión crítica para identificar los puntos fuertes y débiles de un diseño. Este conocimiento es esencial para las revisiones que impulsan la mejora de tus resultados con mayor coherencia.

2. Resultados - Resultados del análisis dimensional

El objetivo de un modelo de análisis de tolerancias es comprender cómo afectan las tolerancias de las piezas y los conjuntos a la construcción y el ajuste generales de un producto final. Hay tres tipos principales de resultados que pueden obtenerse directamente de un modelo de análisis de tolerancia en 3DCS: una simulación Monte Carlo, un análisis de sensibilidad “Alto-Bajo-Mediano” y un análisis de efectos geométricos GeoFactor. Los tres análisis proporcionan información diferente para evaluar la calidad del producto. La simulación de Montecarlo (una norma del sector) predice qué porcentaje de construcciones no cumplirá las características críticas de calidad. El análisis Alto-Bajo-Mediano, o HLM, y el análisis GeoFactor identifican qué tolerancias contribuyen más a esos fallos. El HLM analiza la contribución basándose en el rango total de una tolerancia. GeoFactor analiza la contribución en función de la geometría de la pieza. La combinación de estos tres resultados proporciona la información necesaria para la optimización de las tolerancias, el diseño y el proceso. Estas optimizaciones pueden reducir el tiempo de montaje, los reprocesamientos, el desperdicio de material y los costosos reprocesamientos de utillaje.

2a. Simulación - Simulación Monte Carlo para análisis de variación

Una Simulación de Montecarlo dirá si los resultados de una medición son “buenos” o “malos”. Funciona simulando miles de construcciones con piezas virtuales y recopilando datos de cada construcción. La simulación varía aleatoriamente las tolerancias dentro de unos márgenes especificados para todas las piezas, ensambla las piezas como se define en la secuencia de construcción y, a continuación, toma mediciones de los resultados deseados. Esta secuencia se repite un número determinado de veces para poblar una distribución estadística. El resultado de la simulación se presenta como un histograma y datos estadísticos para cada medición definida. El histograma traza la frecuencia con que un valor de medida debe caer dentro de un intervalo determinado. La anchura del histograma representa el rango de variación de esa medida en todas las construcciones simuladas. Los límites de especificación definidos por el usuario significan el intervalo de fabricación aceptable. A partir de los resultados de la simulación, se pueden determinar la media, la desviación típica, la distribución y otras estadísticas por medición.

2b. Sensibilidad - Utiliza el análisis dimensional para mejorar tu diseño

Un Análisis de Sensibilidad “Alto-Bajo-Mediano”, o HLM, proporciona información para introducir mejoras en el modelo. La Sensibilidad HLM determina qué tolerancias tienen la mayor contribución por medición. Funciona variando una tolerancia individual a una posición Alta, Baja y Media, mientras se mantienen el resto de las tolerancias de un modelo en sus valores nominales. Este proceso se repite para todas las características toleradas. Cuando se varía una tolerancia concreta y se obtiene un valor mayor para una medición determinada, se considera que la medición es más sensible a esa tolerancia concreta. Cada porcentaje contribuyente se calcula a partir de los valores de medición correspondientes en Alto, Bajo, Medio y Nominal. La Sensibilidad HLM enumera los contribuyentes a la variación en orden descendente. Cambiar una tolerancia al principio de la lista tendrá un mayor impacto en la medición que cambiar una tolerancia al final de la lista. Ten en cuenta que, aunque una tolerancia puede tener una contribución pequeña a una medición, su contribución a otras mediciones puede ser grande.

2c. GeoFactor - ¿Cómo se relacionan tus piezas?

De forma similar al análisis de sensibilidad Alto-Bajo-Mediano, GeoFactor examina el efecto de cada tolerancia en una medición determinada. A diferencia de la sensibilidad HLM, que analiza el rango de una tolerancia, el análisis GeoFactor examina la contribución de la tolerancia en función del efecto de la geometría. Para representar este efecto, el resultado se da como Factor G. El Factor G es el multiplicador geométrico de cada tolerancia en una medición. Si una tolerancia tiene un Factor G < 1, mitigará la contribución de la tolerancia a la variación en la medición. Si el Factor G es > 1, amplificará la contribución de la tolerancia a la variación en la medición. Imagina una palanca en la que un lado se controla y el otro se mide. Si el fulcro está centrado, el Factor G será 1 porque el lado medido variará con el mismo rango que el lado controlado. A medida que el fulcro se acerque al lado controlado, el lado medido variará más que el lado controlado. Por tanto, el Factor G aumentará. A medida que el fulcro se aleja del lado controlado, el lado medido variará menos que el lado controlado. Por tanto, el Factor G disminuirá. GeoFactor puede ayudarte a decidir si cambiar los localizadores o la geometría sería ventajoso para mejorar el diseño. Lo ideal es que un modelo tenga los Factores G más pequeños posibles para mitigar la variación.

3. Navegar por el Informe

El Analista de Variaciones 3DCS tiene la capacidad de generar un informe con las salidas y entradas de tu modelo. Este informe puede crearse en formato html o excel para colaborar de forma rápida y eficaz con colegas, clientes y directivos. Con áreas fáciles de editar y formato automatizado, puedes compartir tus resultados sin pasarte días cortando y pegando capturas de pantalla y creando tablas.

4. Entradas del modelo: ¿qué entra en un análisis dimensional?

Un modelo de Análisis de Variaciones 3DCS requiere cuatro elementos de entrada básicos: Geometría de la pieza, Secuencia de montaje, Tolerancias y Medidas. La Geometría de la Pieza define las distintas características que se analizarán en el modelo. Si aún no existe la geometría CAD, se pueden utilizar puntos para representar las características de la pieza. La Secuencia de montaje define cómo se sitúan las piezas entre sí y su orden en el montaje. En 3DCS, un “movimiento” define cómo se sitúa una pieza respecto a otra. Hay que añadir movimientos al modelo para representar cada uno de estos pasos en el proceso de fabricación. Ninguna pieza puede fabricarse exactamente como se diseñó en CAD nominal. La variación en la geometría de una pieza puede afectar a la calidad y el funcionamiento del conjunto. Las tolerancias definen la variación respecto a la geometría nominal dentro de unos límites especificados. A través de los movimientos, las tolerancias de las piezas individuales se acumulan y conducen a la variación del conjunto global. Las mediciones realizan un seguimiento de esta variación del conjunto. Las mediciones cuantifican el rango de variación del resultado deseado, por ejemplo, la separación, el enrase o la holgura entre piezas. Aunque parte de la información de entrada no esté disponible, se puede crear el modelo. Se asumen entradas preliminares y sus valores pueden actualizarse posteriormente. Esto puede ser ventajoso si el modelo se crea al principio del proceso de diseño, ya que habrá mayor libertad para hacer cambios que mejoren el diseño.

4a. Geometría de la pieza - Cómo construir tu modelo de análisis de tolerancia

El primer requisito de un modelo de Análisis de Variaciones 3DCS es la geometría nominal de la pieza. Esto puede incluir piezas y ensamblajes de la mayoría de los programas CAD, incluidos CATIA, SolidWorks y NX. El conjunto de nivel superior se importa al software 3DCS y está listo para el análisis. Si la geometría nominal aún no existe o está incompleta, pueden utilizarse puntos para representar características en lugar de la geometría CAD. Esto es habitual para representar utillajes en un conjunto. Los puntos también pueden utilizarse para probar cambios en el diseño antes de realizar el esfuerzo de actualizar los datos CAD. Es una ventaja para optimizar el diseño antes de finalizar la geometría. Las piezas antiguas pueden cambiarse por piezas nuevas a medida que se actualiza el diseño, sin perder ninguna información ya creada en el modelo.

4b. Secuencia de montaje - Monta tu modelo de análisis dimensional

La Secuencia de montaje determina cómo se sitúan las piezas entre sí y en qué orden. En 3DCS, un “movimiento” define cómo se sitúa una pieza en el espacio. Los movimientos se añaden al modelo para representar cada paso del proceso de construcción. Un movimiento refleja cómo se transmite la variación de las características de localización a un producto. En el CAD nominal, las piezas están en sus posiciones correctas, pero sin una relación definida entre ellas ni información sobre el orden en que se ensamblaron. Los movimientos establecen esta relación y orden. La mayoría de los movimientos representan la unión de una pieza a otra. Las características que fijan las piezas también se conocen como localizadores. Lo ideal es que las características del punto de referencia GD&T sean los localizadores del movimiento. De este modo, los localizadores serán teóricamente perfectos y conducirán la variación a zonas no críticas de la pieza. Como localizadores pueden utilizarse tanto características CAD como puntos en el espacio. Gracias a estos puntos, la geometría CAD no es necesaria para el modelo, pero resulta útil a efectos de visualización.

4c. Tolerancias - Añade tolerancias 3DCS a tu análisis dimensional

Aunque la geometría CAD está diseñada para ser perfecta, una cierta cantidad de variación es inherente a cualquier proceso de fabricación. En 3DCS, las tolerancias añaden esa variación a la geometría CAD nominal. A medida que se ensamblan las piezas individuales, las tolerancias se acumulan y pueden dar lugar a una variación aún mayor en el conjunto global. De ahí que las tolerancias desempeñen un papel vital en la fabricación de cualquier producto. Las tolerancias utilizadas en el modelo 3DCS pueden proceder de piezas reales medidas, de tolerancias de detalle permitidas en las impresiones o de escenarios “hipotéticos”. Las dimensiones de las piezas fabricadas no siempre estarán en los valores máximos o mínimos especificados en las impresiones de detalle. 3DCS permite al usuario establecer el rango, el desplazamiento, la distribución y otros parámetros de la tolerancia para simular el proceso de fabricación lo más fielmente posible. El valor exacto de la cota se genera aleatoriamente durante la simulación mediante un generador de números aleatorios Monte Carlo de acuerdo con estos parámetros. Hay dos categorías principales de tolerancias: Tolerancias DCS y DCS GD&T. Las Tolerancias DCS se utilizan para aplicar variación directamente a puntos o características. DCS GD&T añade variación según las llamadas GD&T del modelo.

4d. Mediciones - Utiliza mediciones para cuantificar tus resultados

Las mediciones cuantifican la variación del resultado deseado en el modelo. Ayudan a comprender los efectos de los apilamientos de tolerancias 3D. Las mediciones se utilizan para determinar cómo se ven afectadas las dimensiones críticas de un conjunto por las tolerancias de las fijaciones y las piezas. Tanto los puntos de una superficie como la propia pieza pueden utilizarse para definir una medición. Pueden establecerse rangos aceptables para una medición, con el fin de identificar rápidamente las dimensiones que están fuera de los límites especificados. Cuando se ejecuta una simulación Monte Carlo, el resultado de una medición es un resumen de estadísticas que incluye la media, la desviación típica y muchos más ajustes personalizables.

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