Riassunto analitico
Il recente e costante sviluppo dei mercati e dei principali settori industriali si basa su un numero sempre crescente di competitors e su una continua crescita di competitività. L’effetto di questa tendenza è un costante innalzamento degli standard prestazionali e produttivi, che al tempo stesso deve assicurare la sostenibilità economica e la remuneratività per i costruttori. Al fine di garantire questo equilibrio è necessario, fin dalle fasi iniziali della progettazione, un completo controllo della variabilità geometrica e dimensionale dei componenti, ottenuto attraverso la scelta di opportune tolleranze di lavorazione. Uno studio completo delle tolleranze che permetta, grazie al controllo mirato di ciascun effetto, il raggiungimento dei target e dei requisiti funzionali, può essere svolto col supporto dei software Computer Aided Tolerancing (CAT). Ad oggi, però, l’applicazione dei CAT nei contesti industriali risulta solo parziale. La complessità dei prodotti reali e i molteplici requisiti da garantire crea difficoltà nella fase di modellazione della simulazione dove, spesso, è l’esperienza dell’operatore che fa la differenza; inoltre, la stessa comprensione e visualizzazione degli effetti delle variazioni risulta limitata. Tutto ciò porta gli ingegneri, nella maggioranza dei casi, a utilizzare metodi più semplici ma molto limitati (come analisi monodimensionali tramite fogli excel), o a limitare l’utilizzo dei CAT a strumento per la sola validazione finale. Risulterebbe pertanto di particolare interesse l’esistenza di uno strumento che possa permettere di modellare e visualizzare, direttamente all’interno dell’ambiente CAD, l’azione delle varie tolleranze, dimensionali e geometriche, potendo verificarne l’effetto sui requisiti funzionali e sull’assemblaggio. Considerando la centralità del settore automotive e le sfide tecnologiche ad esso legate, l’obiettivo di questo elaborato è lo sviluppo di una metodologia CAD-based per l'implementazione della GD&T e validazione, effettuata rispetto all'assemblaggio di un basamento per un motore ad alte prestazioni. Il caso studio, caratterizzato da importanti requisiti funzionali e di assemblaggio, risulta esemplare per studiare, attraverso la loro completa caratterizzazione, il comportamento e gli effetti delle tolleranze che più incidono su questo tipo di prodotti.
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Abstract
The recent and constant development of the markets and the main industrial sectors is based on an increasing number of competitors and a continuous growth of competitiveness. The effect of this trend is a steady rise in performance and production standards, which at the same time must ensure economic sustainability and profitability for manufacturers. In order to guarantee this balance, a complete control of the geometric and dimensional variability of the components, obtained through the choice of appropriate machining tolerances, is necessary from the initial design phases. A complete study of tolerances that allows, thanks to the targeted control of each effect, the achievement of targets and functional requirements, can be carried out with the support of Computer Aided Tolerancing (CAT) software. To date, however, the application of CAT in industrial contexts is only partial. The complexity of the real products and the multiple requirements to be guaranteed creates difficulties in the modeling phase of the simulation where, often, it is the experience of the operator that makes the difference; moreover, the same understanding and visualization of the effects of variations is limited. This leads engineers, in most cases, to use simpler but very limited methods (such as one-dimensional analysis using excel sheets), or to limit the use of CAT as a tool for final validation only. It would therefore be of particular interest the existence of a tool that could allow to model and visualize, directly within the CAD environment, the action of the various tolerances, dimensional and geometric, being able to verify the effect on functional requirements and assembly. Considering the centrality of the automotive sector and the technological challenges related to it, the objective of this work is the development of a CAD-based methodology for the implementation of GD&T and validation, carried out with respect to the assembly of a crankcase for a high performance engine. The case study, characterized by important functional and assembly requirements, is exemplary to study, through their complete characterization, the behavior and the effects of the tolerances that most affect this type of products.
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