Riassunto analitico
Nell’ambito industriale, quando si lavora allo sviluppo del prodotto, spesso si presentano difficoltà progettuali legate alla variabilità dimensionale e geometrica dei componenti, direttamente influenzata dalle tolleranze e dalle catene di tolleranza. Nello specifico, più le catene sono lunghe e i componenti di tali catene complessi dal punto di vista geometrico e tecnologico, più il lavoro di analisi predittiva degli accoppiamenti reali può essere di difficile sviluppo. Tutto il processo si complica quando, nell’ambiente automotive, si considerano i giochi e profili di carrozzeria e/o finizioni interne, scandite da superfici di interfaccia curve e complesse, invece che planari. In questi casi i metodi tradizionali probabilistici di analisi di catene di tolleranza, pur essendo formalmente corretti, risultano limitati nel descrivere le condizioni reali: per via delle semplificazioni necessarie e delle caratteristiche di tali metodologie, non è sempre possibile individuare quali siano i componenti della catena di tolleranza di maggior peso nell’accoppiamento. Per questa ragione, lo studio di catene di tolleranza eseguito tramite simulazioni risulta preferibile per permettere un’analisi più corretta e veritiera delle condizioni di assemblaggio. Pertanto, per permettere un’analisi più rigorosa delle condizioni di accoppiamento tra componenti, è stata sviluppata una metodologia di studio di catene di tolleranza per l’analisi di fit & flush di carrozzeria in ambito automotive. L’obiettivo di tale lavoro è l’ottimizzazione dei processi produttivi e di direzione tecnica per l’assegnazione delle tolleranze ai singoli componenti degli assemblaggi. La metodologia verte sulla simulazione tramite metodo Montecarlo mediante l’utilizzo di software Computer-Aided Tolerancing (CAT), in questo caso il software 3DCS, e tale approccio permette la diretta applicazione su casi studio reali. Di particolare interesse è il confronto tra la metodologia applicata in maniera iterativa e gli strumenti attualmente utilizzati in ambito industriale, solitamente monodimensionali e probabilistici.
Come caso studio per l’analisi è stato scelto l’assemblaggio dello spoiler sulle fiancate di una vettura: in tale maniera si ha anche il vantaggio di valutare un montaggio tra componenti di differenti materiali, con conseguente considerazione delle problematiche legate ai metodi produttivi degli stessi.
Ogni simulazione ha fornito il peso percentuale di ciascun componente della catena con le proprie tolleranze imposte, riducendo di volta in volta quelle più critiche dal punto di vista dell’accoppiamento. In questa maniera si è cercato di ottimizzare il processo di tolerance allocation al fine di raggiungere i target di prodotto, distribuendo la variabilità ammessa sulle dimensioni funzionali della catena. Vista la complessità della catena di tolleranza costituita da elementi non facilmente rappresentabili da un’analisi monodimensionale, l’utilizzo di una metodologia basata su simulazioni avanzate ha permesso lo studio avanzato delle aree di accoppiamento tra le superfici curve dei componenti.
Come futuri sviluppi della metodologia, un ulteriore studio incentrato sulla fattibilità di produzione dei componenti e del punto di vista economico potrebbe risultare decisamente interessante per l’impiego industriale. In particolare, la metodologia potrebbe essere efficacemente applicata anche per lo studio di finizioni interne, che presentano le stesse problematiche della carrozzeria, e per gli ingombri dei componenti del vano motore, considerando le diverse condizioni operative e gli scuotimenti dei corpi considerati mobili su tamponi.
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