トレランススタッキング 101

公差は、パーツの測定値が理想的な寸法からどの程度変動する可能性があるかを示します。これらは、製造目的で設計意図を伝えることを扱う幾何学的寸法と公差 (GD&T) の中核的な側面です。公差を作成する目的は、部品ごとの避けられないばらつきを防ぐことではなく、製造プロセスの最初からそれらを考慮して、できる限り制御することです。公差を適切に設定することで、部品を正しく製造することを保証しながら、生産実行中の費用、時間、およびリソースを節約できます。

効果的な公差の重要な部分の 1 つは、公差スタックアップを考慮することです。公差スタック分析を実行することで、コンポーネントの公差が数学的に正しく、物理的に可能であり、部品の生産と性能にとって真に有益であることを確認できます。この記事では、公差スタッキングとは何か、なぜ重要なのか、部品設計でそれをどのように利用するのかについて、幅広い概要を説明します。

トレランススタッキングまたはスタックアップとは何ですか?

公差スタックアップとは、製造前に公差を追加して、部品生産に対する公差の累積的な影響を理解するプロセスです。公差スタックからの最終結果は、部品設計が高品質の部品を生産することを保証するために、公差基準、規制、およびその他の制限と比較されます。これにより、パーツが指定された寸法と異なる可能性がある合計量がわかります。

適切な公差スタック分析により、最終コンポーネントの外観、機能、および他のコンポーネントとの相互作用を予測することもできます。これは、嵌合部品の製造に関して特に重要です。

公差スタックアップを考慮に入れることで、製造が始まる前に公差を確実に製造できるようになります。これにより、プロトタイピングまたは生産段階に移行した後に設計プロセスに戻る必要がなくなり、時間、お金、およびリソースを節約できます。公差スタックアップを計算すると、状況に応じて公差を理解するのに役立ち、費用を節約できるため、コストと製造可能性を最適化できます。

公差スタック分析には、主に次の 2 種類があります。

最悪の場合の公差分析

これには、部品またはアセンブリの個々の公差をすべて合計して合計を求めることが含まれます。ワーストケースの公差分析を実行する場合、各公差をその範囲内の最大値または最小値に設定する必要があります。上限と下限の両方を評価して、許容範囲の全体像を把握する必要があります。次に、設計が適切であることを確認するために、合計公差を部品の性能限界と比較します。最悪の場合の公差分析は、嵌合部品が絶対的に重要であり、生産開始後の再加工や設計変更の可能性がほとんどない場合に使用する必要があります。

統計公差分析

これは、さまざまな次元のすべての確率を組み合わせたものです。つまり、各次元が理想値を一定量上回っているか下回っている可能性を意味し、部品の失敗または成功の可能性を判断します。モンテカルロ法や二乗和平方根 (RSS) など、さまざまな統計的許容誤差分析手法があります。統計公差分析は、部品の大部分が許容範囲内にある限り、少量のスクラップが許容される大量生産に役立ちます。これにより、前もってより大きな公差が可能になり、製造が容易になり、コストが削減されます。

パーツの公差スタックアップを見つけるために使用する方法に関係なく、公差スタックアップを正確に理解することは、製造可能な製品の作成に役立ちます。

トレランススタッキングのベストプラクティス

製品チームが設計プロセス中に心に留めておくべきいくつかのベストプラクティスを以下に示します。これは、許容範囲のスタックアップを適切に説明するのに役立ちます。

パーツの寸法を大きくしすぎないようにしてください

各パーツフィーチャに上限公差と下限公差のラベルが付けられていると、設計図面が過密になり、不明確になる可能性があります。これにより、混乱が生じて部品設計が理解しにくくなるだけでなく、矛盾する寸法が公差スタック解析にエラーをもたらす可能性もあります。過剰な寸法に対抗する 1 つの方法は、公差を本当に必要とする部品の側面に対してのみ明示的に公差を定義することです。寸法のないフィーチャは、特に指定がない限り、パーツ全体に適用される一般公差によって制御されます。

耐性スタックの感度を評価する

スタックアップを計算する前に、許容値スタックの結果を理解していることを確認してください。公差設計条件が満たされない場合、それは完全な災害になりますか、それともパーツは引き続き適切に機能しますか?最終的な公差スタックアップを製造とパフォーマンスで文脈化することにより、成功を損なうことなく、公差スタックがどれだけ大きいか小さいかを理解できます。公差を厳しくすると、より高価な製造方法が必要になることに注意してください。そのため、コストの考慮事項と公差の感度とのバランスを取ることが重要です。

製造後の変更を考慮する

たわみや通常の磨耗など、組み立て後の変化は、製造後の部品の精度に影響を与える可能性があります。この情報は公差の作成に影響を与えるため、公差スタックを決定する際には、ポストプロダクションの変更を念頭に置くことが重要です。

一般公差のベストプラクティスに従う

公差スタックアップに関しては、通常の GD&T 規格がすべて適用されます。これには、個々の部品の特徴が他のコンポーネント要素とどのように相互作用するかを意識すること、部品が機械加工可能であり、製造能力の合理的な制限内であることを確認すること、材料の選択などの重要な部品の特性を追跡することが含まれます。最も重要なことは、公差スタックアップが許容可能であり、特定のコンポーネントに関連する GD&T 要件の範囲内であることを確認することです。

Fast Radius によるトレランススタッキング

効果的な公差により、部品が設計どおりに機能できるように、許容可能な寸法で高品質のビルドが容易になります。公差スタッキングには、コンポーネントまたはアセンブリのすべての個々の公差の累積を見つけて、最終的な適合の潜在的な範囲を理解することが含まれます。公差スタックアップを計算することで、最小限のコストで可能な限り効率的に部品を適切に製造できるようになります。

信頼できる製造業者の助けを借りれば、公差スタッキングを効率的かつ正確に説明することがはるかに簡単になります。 Fast Radius の GD&T 専門家が、製造前に公差が正しいことを確認するためにここにいます。また、可能な限り最高の結果が得られるように、各ステップでお客様と協力しながら、製造プロセス全体を通してお客様をご案内します。今すぐお問い合わせください。

公差のハウツーとガイドについては、Fast Radius リソースセンターにアクセスしてください。