Toleràncies clau en la fabricació de tancaments per a rellotges

Per què la butxaca per a ressort determina el to de tota la resta

Pregunteu a qualsevol persona que hagi passat temps en una línia de tancaments què provoca més maldecaps, i normalment la resposta és la butxaca per a ressort. Es tracta d’una petita cavitat mecanitzada o estampada que allotja el ressort i la clau de tancament, i les seves dimensions determinen com s’obre, es tanca i roman tancat el tancament. Si s’aconsegueix la profunditat adequada, la precàrrega del ressort es comporta de manera previsible. Si només es desvia uns centèsims de mil·límetre, el mateix ressort que semblava nítid a la mostra esdevé imprecís en producció.

El mecanisme no és complicat. Una molla de compressió genera una força proporcional a la quantitat de compressió que experimenta. La profunditat de la butxaca i la posició del pernil de tancament defineixen conjuntament aquesta compressió en estat de repòs i en posició totalment oberta. Una butxaca lleugerament massa profunda produeix menys precàrrega, un tancament fluix i una fibla que pot desenganxar-se sota càrregues lleugeres. Una butxaca massa poc profunda comprimeix excessivament la molla, la força d’obertura augmenta i l’usuari perceb una resistència que s’interpreta com a baixa qualitat. Ambdós tipus de fallada són imperceptibles a primera vista i tots dos es redueixen a una decisió sobre toleràncies presa en una fase inicial.

La profunditat i el diàmetre de la butxaca de la molla han d’estar al capdamunt de qualsevol pila de toleràncies per a una fibla. Interactuen amb el diàmetre del fil de la molla, l’escorça del full de tancament i la posició de la frontissa. Modificar-ne un sense tornar a verificar els altres és el motiu pel qual una fibla que ha superat la revisió de la primera peça acaba generant queixes mesos després.

Gruix de la placa i tolerància d’estampació en l’engranatge del tancament

El pestell és la peça que l’usuari manipula directament, i el seu encaix depèn d’una cadena de toleràncies de gruix i posició que comencen a la placa bruta. Un pestell estampat porta tres toleràncies rellevants: el gruix de la placa, la planitud de la fulla i la posició del cantell d’encaix respecte a la frontissa.

La tolerància de gruix de la placa sovint es dona per suposada perquè el certificat de laminació sembla ajustat. En la pràctica, la variació de gruix al llarg d’una bobina es reflecteix a la peça estampada com una variació de rigidesa del pestell. Una fulla uns centèsims més gruixuda que el valor nominal es percep com més rígida. Una fulla més prima es percep com més tova i pot no encaixar amb un clic nítid. L’usuari experimenta ambdós casos com a inconsistències, tot i que cada fulla es troba dins dels límits del plànol.

La tolerància d’estampació afegeix una segona capa. La posició del cantell d’engranatge la determina la matriu, i el desgast de la matriu la desplaça gradualment al llarg d’una sèrie de peces. Les primeres peces obtingudes amb una matriu nova i les últimes abans de canviar-la poden quedar als extrems oposats de la franja de tolerància. Si el pla d’inspecció només comprova una mostra del mig de la sèrie, aquest desplaçament roman amagat fins que arriben les devolucions des del camp.

Un enfocament viable tracta l’escorça de la placa, la planitud de la fulla i la posició del cantell d’engranatge com un conjunt interconnectat. La tolerància d’un d’aquests paràmetres s’ha d’establir tenint en compte els altres dos. Això és més fàcil de fer quan s’analitza l’apilament abans de tallar la matriu, i no després d’enviar el primer lot.

Paral·lelisme de les articulacions i la força d’obertura que els usuaris perceben realment

La paral·lelització de les articulacions sembla un detall de mecanitzat, però resulta ser un problema d’experiència d’usuari. L’articulació connecta les dues meitats d’un tancament desplegable o de papallona, i els dos eixos han de mantenir-se paral·lels dins d’una franja estreta. Quan això succeeix, la fibla s’obre i es tanca seguint un arc net. Quan no és així, un costat es mou abans que l’altre, la força d’obertura esdevé asimètrica i el clic que confirma el tancament es converteix en un so doble i suau.

La causa sol ser acumulativa. Els forats de les articulacions es posicionen en operacions separades, i petits errors s’acumulen. El desgast dels fixadors, la deriva de les eines i la variació tèrmica de la premsa hi contribueixen tots. La tolerància rellevant no és la posició individual de cap dels dos forats, sinó la paral·lelització entre els dos eixos.

La força d’obertura és la mesura pràctica que detecta el problema. Una tancada amb articulacions paral·leles mostra una força d’obertura constant al llarg de cicles repetits. Una tancada amb paral·lelisme desplaçat mostra una corba de força que varia d’un cicle a l’altre i un encaix que, de vegades, necessita una segona pressió. Establir una finestra de força d’obertura i fer-ne el seguiment al llarg de tot el lot és més fiable que mesurar les posicions dels forats un per un.

Tolerància del gruix del recobriment i el seu efecte sobre l’ajust

El tractament de superfície es considera un pas cosmètic, però l’escorça de la plaqueta és una tolerància en si mateixa i canvia les dimensions de la peça que recobreix. Una capa PVD o electroplaquada afegeix uns quants micròmetres a cada superfície que toca, incloses les superfícies d’acoblament. En un cantell de tancament o un forat de frontissa, aquesta addició pot ser suficient per modificar l’ajust.

L’error habitual és especificar l’escorça de la plaqueta com a mínim sense un màxim corresponent. Un mínim protegeix contra el desgast total. Un màxim protegeix contra el tancament del forat per la capa o l’arrodoniment d’un cantell que ha de romandre afilat. Ambdós límits són importants i ambdós han de verificar-se en la peça ja plaqueta, no suposar-los a partir de l’especificació del procés.

La galvanització també interactua amb l'estat del substrat. Un substrat amb fosses, marques d'eines o vores esmolades mostrarà aquests defectes a través del recobriment, en comptes de sota d'ell. La galvanització amplifica els defectes superficials en lloc d'amagar-los. Controlar el substrat abans de la galvanització té més impacte en l'aspecte final que només estretar l'especificació de galvanització.

Què haurien de detectar realment les tres etapes d'inspecció

Les toleràncies de deformació fallen de maneres diferents en etapes diferents, i el pla d'inspecció ha de coincidir amb això. Detectar una desviació de la butxaca de ressort a l'inspecció final significa que la peça ja ha superat tant la galvanització com l'embalatge.

1. Entrant : diàmetre del fil de ressort, gruix de la làmina bruta i estat del material. Aquests estableneixen la base per a tot el procés posterior.

2. Durant el procés : profunditat i diàmetre de la butxaca de ressort, posició del cantell d'engranatge de la tanca i paral·lelisme de la frontissa. Les inspecions de la primera i de l'última peça en operacions susceptibles de desgast proporcionen més informació que una única mostra intermig de la sèrie.

3. Sortida : força d'obertura, coherència del clic del tancament, gruix del recobriment en les superfícies d'acoblament i revisió de l'enregistrament per lots segons el pla d'inspecció.

El sistema AQL segons la norma ISO 2859-1 proporciona el marc de mostreig, però les regles de commutació són tan importants com els nombres. Una línia que roman en inspecció normal durant una sèrie de casos gairebé defectuosos no està sent controlada, sinó documentada. Passar a una inspecció més rigorosa quan augmenten les tendències de defectes és el que converteix un pla de mostreig en un control real.

En un cas anonimitzat, es va produir una sèrie de cremalleres de muntatge que van superar la revisió de l'article inicial, però després van mostrar una força d'obertura inconsistent entre lots. La fondària de la butxaca per a la molla estava dins de les toleràncies en cada peça individual. La tendència mostrava una deriva lenta que coincidia amb un canvi en l'eina de la cavitat. La peça era correcta. El procés, no. Detectar-ho va requerir comparar enregistraments entre lots, no només verificar les peces davant de l'inspector.

On es troben els lots petits i les toleràncies ajustades

Les toleràncies estretes i els lots petits no entren en conflicte pel que fa a la qualitat. En entren en conflicte pel que fa al preu per unitat. El pla d'inspecció, els nivells d'AQL i les mides de les mostres segueixen la mateixa lògica independentment de la mida del lot. Un comandament petit rep els mateixos controls de tolerància que un de gran.

El que canvia és com es distribueixen els costos fixos. La preparació de les eines, la preparació dels suports i la planificació de les inspeccions no es redueixen proporcionalment amb la mida del lot. Repartits entre menys peces, fan pujar el preu per unitat. Aquest gradient de preus és un resultat normal de la distribució de costos fixos, i val la pena indicar-ho clarament, perquè sovint es confon amb el senyal que els lots petits reben menys atenció.

Un especialista experimentat en components que segueixi aquests estàndards sol ser capaç, normalment, d’associar cada decisió sobre toleràncies amb la sensació i la durabilitat que experimentarà l’usuari. Això no sempre equival al preu per unitat més baix. Normalment equival a un cost inesperat més baix al llarg de la vida útil del producte.

Per a projectes on les toleràncies dels enganxos han de trobar un equilibri entre la sensació, l’ajust i el control de la producció, treballar amb un proveïdor que estructuri el seu control de qualitat (QC) entorn d’aquests factors redueix el risc de sorpreses tardanes. Burriva, abreujatura de Baoruihua (Dongguan) Precision Technology Co., Ltd., opera una instal·lació centrada en components amb més de 20.000 metres quadrats d’espai útil, que cobreix mecanitzat multieix, fresat CNC, estampació, polit per automatització i inspecció dimensional en les fases d’entrada, en procés i de sortida. Els fluxos de treball estan segregats per projecte, i l’accés als fitxers CAD es controla segons la funció laboral. Els equips que treballen amb les especificacions de tolerància dels enganxos poden discutir les seves necessitats.