ค่าความคลาดเคลื่อนสะสม (Tolerance Stack Up) คืออะไรและมีความสำคัญอย่างไร

เมื่อทำการผลิตชิ้นส่วนที่ต้องนำมาประกอบเข้าด้วยกัน (Assembly Part) ผู้ผลิตต้องแน่ใจว่าหลังจากชิ้นส่วนต่างๆ มาประกอบเข้าด้วยกันได้ตามเงื่อนไขการออกแบบเพื่อใช้งาน ซึ่งค่าพิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance Value) ที่กำหนดลงในแบบงานไม่ว่าจะเป็นค่าความคลาดเคลื่อนของขนาด (Size Tolerance) หรือค่าความคลาดเคลื่อนทางด้านรูปร่างรูปทรง (Geometric Tolerance) จะเป็นสิ่งที่บอกว่า เมื่อประอบชิ้นส่วนต่างๆ เข้าด้วยกันแล้วจะเกิดผลลัพธ์อย่างไร เช่น
– พื้นผิวที่ทำการวิเคราะห์มีส่วนที่สัมผัสกันหรือไม่
– ระยะห่างน้อยที่สุดที่เกิดขึ้นจากการประกอบระหว่างรูกับเพลา
– ความหนามากที่สุดของชิ้นงาน 2 ชิ้นที่สามารถประกอบเข้ากับร่องได้
– เพลาสามารถประกอบเข้ากับรูได้หรือไม่
– ชิ้นงานหลังจากการประกอบแล้วมีขนาดมากที่สุดเท่าไหร่
– ขนาดมุมของชิ้นงานมากที่สุดสำหรับการประกอบชิ้นงาน
– หลังจากประกอบชิ้นส่วนต่างๆ เข้าด้วยกันแล้ว ขนาดรวมของชิ้นงานยังคงได้ตามข้อกำหนดหรือไม่
– อะไรเป็นสาเหตุของการเบียดกันระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ในขณะทำการประกอบ ค่าที่เกิดขึ้นเป็นเท่าไหร่และเราสามารถยอมรับค่านั้นได้เหรอไม่
– เมื่อลดช่องว่าง (Clearance) ของชิ้นส่วนที่นำมาประกอบกัน ชิ้นส่วนเหล่านั้นยังคงประกอบเข้าด้วยกันได้ไหม
– ขนาดและค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนที่กำหนดลงในแบบงานก่อให้เกิดค่าความแปรผันรวมหลังจากการประกอบมากเกินไปหรือไม่ ควรจะต้องมีการกำหนดขนาดและคาพิกัดความคลาดเคลื่อนใหม่หรือไม่เพื่อลดค่าความแปรผันที่เกิดขึ้นหลังจากการประกอบ
– เมื่อจับยึดชิ้นงานที่เป็นทรงกระบอก ค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนควรเป็นเท่าไหร่ จึงจะทำให้ค่าความร่วมแกนที่เกิดขึ้นมีค่าน้อยที่สุด

ดังนั้น การวิเคราะห์ค่าความคลาดเคลื่อนสะสม (Tolerance Stack Up Analysis) จึงเป็นการตั้งสมมุติฐาน (Assumption) และเงื่อนไข (Condition) เพื่อวิเคราะห์ความเป็นไปได้ (Probability) ของขนาดรวมทั้งหมดที่เกิดจากการรวมกันของค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนของแต่ละชิ้นส่วน (Part Tolerance) เมื่อทำการประกอบเข้าด้วยกัน โดยมีจุดประสงค์เพื่อลดความเสี่ยง (Risk) ในกระบวนการประกอบหรือผลลัพธ์ที่เกิดจากใช้งานชิ้นส่วนนั้นๆ

20160228 Tolerance Stack Up

ตัวอย่าง ดังแสดงในภาพด้านบน เมื่อผู้ผลิตต้องการทราบความยาวรวมของชิ้นส่วนหลังจากการประกอบเมื่อมีการกำหนดขนาดและค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนตามแบบสั่งผลิตที่กำหนดมาจะคำนวณความยาวรวมของแหวนทั้ง 5 ชิ้น หลังจากการประกอบได้ดังนี้

เมื่อวิเคราะห์ค่าความคลาดเคลื่อนสะสมเชิงตัวเลข (Arithmetic Stack) จะคำนวณได้ 100 +/-0.1 ดังนั้นขนาดความยาวรวมหลังจากการประกอบจะอยู่ระหว่าง 99.9 ถึง 100.1

เมื่อวิเคราะห์ค่าความคลาดเคลื่อนสะสมเชิงสถิติ (Statistical Stack) เมื่อชิ้นงานมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานจากการผลิตเท่ากับ 3 Sigma ความยาวรวมจะคำนวณได้ 100 +/-0.045 ทำให้ความยาวรวมหลังจากการประกอบอยู่ระหว่าง 99.955 ถึง 100.045