Video introduttivi al DCS - Scopri l'analisi delle tolleranze 3DCS

1. Cos'è un modello di analisi delle variazioni?

Un modello di analisi della variazione dimensionale è una simulazione di un assemblaggio per prevedere la quantità di variazione derivante dalle tolleranze dei pezzi e dalla sequenza del processo. Inoltre, una simulazione di analisi delle variazioni aiuta a determinare i principali fattori che contribuiscono a tale variazione. Il 3DCS è uno strumento di analisi dimensionale per eseguire simulazioni di analisi delle variazioni. Funziona replicando il processo di costruzione con parti deviate in un ambiente virtuale. Le deviazioni derivano da tolleranze variate in modo casuale all’interno di intervalli e distribuzioni specifiche. Il 3DCS simula la costruzione di migliaia di assiemi per generare un risultato statistico per ogni misura. Il software analizza il contributo di ogni tolleranza alla variazione. I risultati della simulazione forniscono informazioni fondamentali per identificare i punti di forza e di debolezza di un progetto. Questa conoscenza è essenziale per effettuare revisioni che migliorino i risultati con maggiore coerenza.

2. Risultati - Risultati dell'analisi dimensionale

Lo scopo di un modello di analisi delle tolleranze è capire come le tolleranze dei pezzi e dell’assemblaggio influenzino la costruzione e l’adattamento complessivo di un prodotto finale. Esistono tre tipi principali di risultati che si possono ottenere direttamente da un modello di analisi delle tolleranze in 3DCS: una simulazione Monte Carlo, un’analisi di sensibilità “Alto-Basso-Medio” e un’analisi degli effetti geometrici GeoFactor. Tutte e tre le analisi forniscono informazioni diverse per valutare la qualità del prodotto. La simulazione Monte Carlo (uno standard del settore) prevede la percentuale di prodotti che non soddisfano le caratteristiche qualitative critiche. L’analisi High-Low-Median, o HLM, e l’analisi GeoFactor identificano le tolleranze che contribuiscono maggiormente a questi fallimenti. L’HLM analizza il contributo in base all’intervallo totale di una tolleranza. L’analisi GeoFactor analizza il contributo in base alla geometria del pezzo. La combinazione di questi tre risultati fornisce le informazioni necessarie per ottimizzare le tolleranze, la progettazione e il processo. Queste ottimizzazioni possono portare a una riduzione dei tempi di assemblaggio, delle rilavorazioni, degli sprechi di materiale e della costosa rilavorazione degli utensili.

2a. Simulazione - Simulazione Monte Carlo per l'analisi delle variazioni

Una simulazione Monte Carlo indica se i risultati di una misurazione sono “buoni” o “cattivi”. Funziona simulando migliaia di costruzioni con pezzi virtuali e raccogliendo dati per ogni costruzione. La simulazione varia in modo casuale le tolleranze all’interno di intervalli specificati per tutti i pezzi, assembla i pezzi come definito nella sequenza di costruzione e poi prende le misure per i risultati desiderati. Questa sequenza viene ripetuta un numero specifico di volte per creare una distribuzione statistica. L’output della simulazione viene presentato sotto forma di istogramma e dati statistici per ogni misura definita. L’istogramma traccia la frequenza con cui un valore di misurazione deve rientrare in un determinato intervallo. L’ampiezza dell’istogramma rappresenta l’intervallo di variazione di quella misura su tutte le build simulate. I limiti di specifica definiti dall’utente indicano l’intervallo di produzione accettabile. Dai risultati della simulazione è possibile determinare la media, la deviazione standard, la distribuzione e altre statistiche per ogni misura.

2b. Sensibilità - Usa l'analisi dimensionale per migliorare il tuo progetto

Un’analisi di sensibilità “Alto-Basso-Medio”, o HLM, fornisce informazioni per apportare miglioramenti al modello. L’analisi di sensibilità HLM determina quali tolleranze hanno il maggior contributo per ogni misurazione. Funziona variando una singola tolleranza in una posizione alta, bassa e mediana, mantenendo le altre tolleranze all’interno del modello ai loro valori nominali. Questo processo viene ripetuto per tutte le caratteristiche tollerate. Quando una tolleranza specifica viene variata e risulta in un valore maggiore per una determinata misurazione, questa viene considerata più sensibile a quella particolare tolleranza. La percentuale di ciascun contributore è calcolata in base ai valori di misurazione corrispondenti a Alto, Basso, Mediano e Nominale. HLM Sensitivity elenca i fattori che contribuiscono alla variazione in ordine decrescente. La modifica di una tolleranza in cima all’elenco avrà un impatto maggiore sulla misurazione rispetto alla modifica di una tolleranza in fondo all’elenco. Tieni presente che mentre una tolleranza può avere un piccolo contributo a una misurazione, il suo contributo ad altre misurazioni può essere elevato.

2c. GeoFactor - Come si relazionano le tue parti?

Simile all’analisi di sensibilità Alto-Basso-Medio, GeoFactor esamina l’effetto di ogni tolleranza su una determinata misurazione. A differenza della sensibilità HLM, che analizza l’intervallo di una tolleranza, l’analisi GeoFactor esamina il contributo della tolleranza in base all’effetto della geometria. Per rappresentare questo effetto, il risultato viene indicato come Fattore G. Il Fattore G è il moltiplicatore geometrico di ogni tolleranza in una misurazione. Se una tolleranza ha un Fattore G < 1, attenuerà il contributo della tolleranza alla variazione della misura. Se il Fattore G è > 1, amplificherà il contributo della tolleranza alla variazione della misura. Immagina una leva in cui un lato è controllato e l’altro è misurato. Se il fulcro è centrato, il Fattore G sarà pari a 1 perché il lato misurato varierà con lo stesso intervallo del lato controllato. Quando il fulcro si avvicina al lato controllato, il lato misurato varierà di più rispetto al lato controllato. Pertanto, il Fattore G aumenterà. Quando il fulcro si allontana dal lato controllato, il lato misurato varierà meno del lato controllato. Di conseguenza, il Fattore G diminuirà. Il GeoFactor può aiutarti a decidere se cambiare i localizzatori o la geometria sia vantaggioso per migliorare il progetto. Idealmente, un modello deve avere il fattore G più basso possibile per ridurre le variazioni.

3. Navigazione nel Report

3DCS Variation Analyst è in grado di generare un report contenente gli output e gli input del tuo modello. Questo report può essere creato in formato html o excel per una collaborazione rapida ed efficace con colleghi, clienti e dirigenti. Grazie alle aree facili da modificare e alla formattazione automatica, puoi condividere i tuoi risultati senza dover passare giorni a tagliare e incollare schermate e creare tabelle.

4. Input del modello - Cosa c'è in un'analisi dimensionale?

Un modello di analisi delle variazioni 3DCS richiede quattro elementi di input fondamentali: Geometria del pezzo, sequenza di assemblaggio, tolleranze e misure. La geometria della parte definisce le diverse caratteristiche che verranno analizzate nel modello. Se la geometria CAD non esiste ancora, si possono usare dei punti per rappresentare le caratteristiche del pezzo. La sequenza di assemblaggio definisce la posizione delle parti e il loro ordine nell’assemblaggio. Nel 3DCS, uno “spostamento” definisce la posizione di una parte rispetto a un’altra. Gli spostamenti devono essere aggiunti al modello per rappresentare ognuna di queste fasi del processo di costruzione. Nessuna parte può essere prodotta esattamente come è stata progettata nel CAD nominale. Le variazioni nella geometria di una parte possono influire sulla qualità e sul funzionamento dell’assieme. Le tolleranze definiscono la variazione rispetto alla geometria nominale entro limiti specifici. Con gli spostamenti, le tolleranze dei singoli pezzi si accumulano e portano a variazioni nell’insieme. Le misure tengono conto di questa variazione dell’assieme. Le misure quantificano il campo di variazione dell’output desiderato, ad esempio lo spazio, il filo o il gioco tra i pezzi. Anche se alcune informazioni di input non sono disponibili, il modello può essere creato. Gli input preliminari vengono ipotizzati e i loro valori possono essere aggiornati in seguito. Questo può essere vantaggioso se il modello viene creato nelle prime fasi del processo di progettazione, in quanto si avrà la massima libertà di apportare modifiche per migliorare il progetto.

4a. Geometria dei pezzi - Come costruire il modello di analisi delle tolleranze

Il primo requisito di un modello di analisi delle variazioni 3DCS è la geometria nominale del pezzo. Questa può includere parti e assiemi provenienti dalla maggior parte dei programmi CAD, tra cui CATIA, SolidWorks e NX. L’assieme di primo livello viene importato nel software 3DCS ed è pronto per l’analisi. Se la geometria nominale non esiste ancora o è incompleta, è possibile utilizzare dei punti per rappresentare le caratteristiche al posto della geometria CAD. Questo è comune per rappresentare gli utensili in un assieme. I punti possono anche essere utilizzati per testare le modifiche al progetto prima di aggiornare i dati CAD. Questo è un vantaggio per ottimizzare il progetto prima che la geometria venga finalizzata. I vecchi pezzi possono essere sostituiti da quelli nuovi man mano che il progetto viene aggiornato senza perdere le informazioni già create nel modello.

4b. Sequenza di montaggio - Assemblaggio del modello di analisi dimensionale

La sequenza di assemblaggio determina come le parti si posizionano l’una rispetto all’altra e in quale ordine. In 3DCS, un “movimento” definisce la posizione di una parte nello spazio. Le mosse vengono aggiunte al modello per rappresentare ogni fase del processo di costruzione. Una mossa riflette il modo in cui la variazione delle caratteristiche di localizzazione viene trasmessa al prodotto. Nel CAD nominale, le parti sono nelle loro posizioni corrette ma senza una relazione definita tra loro o informazioni sull’ordine in cui sono state assemblate. Gli spostamenti stabiliscono questa relazione e questo ordine. La maggior parte degli spostamenti rappresenta il fissaggio di una parte a un’altra. Le caratteristiche che collegano le parti sono note anche come localizzatori. Idealmente, le caratteristiche dei dati GD&T saranno i localizzatori per lo spostamento. In questo modo, i localizzatori saranno teoricamente perfetti e determineranno la variazione in aree non critiche del pezzo. Sia le caratteristiche CAD che i punti nello spazio possono essere utilizzati come localizzatori. Grazie a questi punti, la geometria CAD non è necessaria per il modello ma è utile per la visualizzazione.

4c. Tolleranze - Aggiungi le tolleranze 3DCS alla tua analisi dimensionale

Sebbene la geometria CAD sia progettata per essere perfetta, una certa quantità di variazioni è insita in qualsiasi processo di produzione. Nel 3DCS, le tolleranze aggiungono questa variazione alla geometria CAD nominale. Quando le singole parti vengono assemblate, le tolleranze si accumulano e possono portare a variazioni ancora maggiori nell’assemblaggio complessivo. Per questo motivo, le tolleranze giocano un ruolo fondamentale nella realizzazione di qualsiasi prodotto. Le tolleranze utilizzate nel modello 3DCS possono derivare da parti effettivamente misurate, da tolleranze di dettaglio consentite dalle stampe o da scenari “what-if”. Le dimensioni dei pezzi prodotti non corrispondono sempre ai valori massimi o minimi specificati nelle stampe di dettaglio. Il 3DCS permette all’utente di impostare l’intervallo, l’offset, la distribuzione e altri parametri della tolleranza per simulare il più possibile il processo di produzione. Il valore esatto della dimensione viene generato casualmente durante la simulazione da un generatore di numeri casuali Monte Carlo in base a questi parametri. Esistono due categorie principali di tolleranze: Tolleranze DCS e GD&T DCS. Le tolleranze DCS sono utilizzate per applicare variazioni direttamente ai punti o alle caratteristiche. DCS GD&T aggiunge variazioni in base alle indicazioni GD&T presenti nel modello.

4d. Misurazioni - Usa le misurazioni per quantificare i tuoi risultati

Le misure quantificano la variazione dell’output desiderato nel modello. Aiutano a comprendere gli effetti delle tolleranze 3D. Le misure sono utilizzate per determinare come le dimensioni critiche di un assieme siano influenzate dalle tolleranze delle attrezzature e dei pezzi. Per definire una misura si possono usare sia punti su una superficie che l’elemento stesso. È possibile impostare degli intervalli accettabili per una misura, in modo da identificare rapidamente le dimensioni che non rientrano nei limiti specificati. Quando viene eseguita una simulazione Monte Carlo, l’output di una misura è un riepilogo di statistiche che include la media, la deviazione standard e molte altre impostazioni personalizzabili.

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