Toleranties worden belangrijk vanaf het moment dat je als ontwerper te maken krijgt met een samenstelling van onderdelen. Natuurlijk, elke maat op tekening moet voorzien zijn van een tolerantie. Maar bij samenstellingen wordt de grootte van de tolerantie belangrijk omdat de onderdelen in of op elkaar moeten passen. Met tolerantieanalyse kun je bekijken of de samenstelling aan zijn specificaties voldoet of gaat voldoen. Ik ga er in dit artikel stilzwijgend van uit dat het gaat om willekeurig uitwisselbare onderdelen.
Tolerantieanalyse en tolerantieallocatie: is er een verschil?
Als er slechts twee onderdelen op elkaar gemonteerd worden dan spreken we meestal niet over tolerantieanalyse. De bemating moet dan zodanig zijn dat de onderdelen altijd passen. Bij meer dan twee onderdelen in de samenstelling kan tolerantieanalyse van pas komen. Een vaste regel is dit niet. Ook bij bijvoorbeeld massafabricage kan bij een samenstelling van slechts twee onderdelen tolerantieanalyse van pas komen. Het woord tolerantieanalyse is overigens eigenlijk een verzamelnaam. Het vakgebied valt op te splitsen in:
- de analyse van toleranties van gemaakte onderdelen;
- tolerantieallocatie, het toewijzen van toleranties op tekening door de ontwerper.
De eerste gaat dus over een analyse van het productieproces en het eventueel bijsturen daarvan. Het tweede gaat over het ontwerp van het product. In dit artikel wil ik het hebben over tolerantieallocatie. Maar ik hou de veelgebruikte term tolerantieanalyse toch maar even aan.
Goede toleranties kiezen
Als werktuigbouwkundig ontwerper wil je goede toleranties op tekening zetten. Goede toleranties zijn groot genoeg voor een lage kostprijs en klein genoeg om ‘altijd’ passende samenstellingen te krijgen. Tolerantieanalyse richt zich vooral op de versimpelde vraag: passen alle onderdelen? En als ontwerper hou je altijd in de gaten of de kosten niet teveel oplopen.
Stappenplan tolerantieanalyse
Tolerantieanalyse verloopt in een aantal basisstappen. Een korte samenvatting vindt je hieronder:
- allereerst bepaal je welke maat in de samenstelling van belang is en je wilt gaan onderzoeken, de zogenaamde kritische maat;
- daarna bepaal je aan welke eis deze kritische maat moet voldoen;
- vervolgens bepaal je de keten van maten van de onderdelen die invloed hebben op deze kritische maat, de tolerantieketen;
- dan zet je de toleranties in de keten onder elkaar of in een tabel en tel je ze op;
- tot slot vergelijk je de uitkomst van de optelling met de gestelde eis in stap 2. Onderneem actie als de gestelde eis niet gehaald wordt.
Statistisch of lineair optellen?
In elke stap kunnen moeilijk te beantwoorden vragen zitten. Bijvoorbeeld: moet de eis in stap 2 altijd onder alle omstandigheden gehaald worden? En met welke marge? In stap 3 kun je bijvoorbeeld aanlopen tegen samenstellingen die afgesteld zijn en/of samenstellingen met bewegende onderdelen. Tel je de toleranties in stap 4 op met statistiek of gewoon lineair? Wat eerst een eenvoudige analyse leek kan ineens een complex vraagstuk worden. In volgende blogberichten zal ik in meer detail op deze stappen ingaan.
Vakgebied tolerantieanalyse
Tolerantieanalyse is een expertise van Jaap Vink van Vink System Design & Analysis. Ik heb meerdere (fijn)mechanische analyses op dit gebied uitgevoerd. Daarnaast heb ik als gastdocent voor het Mikrocentrum enkele jaren de driedaagse cursus tolerantieanalyse gegeven.
