Improved Tolerance management of Plastic Components for Low Voltage Switches
Kontola, Joonas (2022-04-28)
Kontola, Joonas
28.04.2022
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022042831340
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022042831340
Tiivistelmä
Several physical aspects and material standards are required to be considered in the design process of low voltage products to ensure safe use of the equipment. Main electrical requirements of the plastic parts are defined in IEC and UL standards. The research problem in this thesis is how quality can be maintained efficiently on low voltage product’s plastic parts using modern technology. Maintaining quality includes continuous improvement of parts, solving problematic quality related challenges, and expediting approval process of new parts. In this thesis it is researched how Moldex3D, EZTol, CETOL, GOM Inspect, and Creo can be used together optimally in product development and quality control related matters, and what are the benefits of different features and tolerance analyses. Plastic injection molding simulation is created with Moldex3D. EZTol is one-dimensional tolerance analysis software and CETOL is three-dimensional tolerance analysis software, both tolerance software can be integrated to Creo. GOM Inspect is a 3D-scanner’s measuring software. Creo is Computer Aided-Design software. Software’s advanced features considers Moldex3D’s measuring properties and output file usage, GOM Inspect’s tolerance tables, GD&T Inspection and statistical tolerance analysis and Model-Based Definition in Creo.
As a result of this thesis a clarification of applications, advanced features, cooperative features, and tolerance analyses was created. Plastic injection molding simulation expedites product development and reduce overall costs. Dimensional measurement in Moldex3D is not practical and should be done in different software, such as Creo or GOM Inspect. Automatic measuring features are practical measuring features in Moldex3D. Simulation output file can be measured and used as a reference 3D model in GOM Inspect for 3D measuring and Moldex3D output file can be dimensionally measured in Creo. Parts should be designed with geometric tolerances, so tolerance analyses are more accurate. Tolerance analysis should always be statistical. EZTol excludes geometric relationships, draft angle values and geometric tolerances, and this can lead to inadequate results. CETOL is powerful tolerance analysis software and has lots of useful features. It is possible to include or exclude draft angle values in CETOL. The contribution of draft angles should be researched. GOM Inspect’s tolerance features expedite measuring process. By using tolerance tables, manual tolerancing can be removed. GD&T Inspection tool can be used with surface comparison and dimensional measurement to get more information about part or assembly. Statistical analysis gives additional information about dimension and tolerance relationships. Machine-readable information can be inserted to 3D models that can be utilized in other software and machines. Model-Based Enterprise levels define the usage of 2D drawings and 3D models, where the highest level only uses 3D models. Pienjännitetuotteiden suunnittelussa ja tuotekehityksessä on otettava huomioon useita fysiikan osa-alueita ja materiaalistandardeja laitteiden turvallisen käytön varmistamiseksi. Tärkeimmät muoviosien sähkölliset vaatimukset ovat määritelty IEC- ja UL-standardeissa. Tämän opinnäytetyön tutkimusongelmana on, kuinka pienjännitetuotteiden muoviosien laatua voidaan ylläpitää tehokkaasti nykyaikaisella tekniikalla. Laadun ylläpitäminen sisältää osien jatkuvaa parantamista, ongelmallisten laadullisten haasteiden ratkaisemista sekä uusien osien hyväksymisprosessin nopeuttamisen. Tässä opinnäytetyössä tutkitaan, miten Moldex3D, EZTol, CETOL, GOM Inspect ja Creo ohjelmistoja voidaan käyttää yhdessä optimaalisesti tuotekehityksessä ja laadun varmistuksessa, ja mitä hyötyä eri ominaisuuksista ja toleranssianalyyseistä on. Muovin ruiskupuristussimulaatio luodaan Moldex3D:llä. EZTol on yksiulotteinen toleranssianalyysiohjelmisto ja CETOL on kolmiulotteinen toleranssianalyysiohjelmisto, molemmat toleranssiohjelmistot voidaan integroida Creo:n. GOM Inspect on 3D-skannerin mittausohjelmisto. Creo on tietokoneavusteinen suunnitteluohjelma. Ohjelmistojen edistyneet ominaisuudet kattavat Moldex3D ohjelmiston mittausominaisuudet ja ulostulotiedoston käytön, GOM Inspect ohjelmistossa toleranssitaulukot, GD&T Inspect -työkalun ominaisuudet ja tilastollisen toleranssianalyysin ja Creo ohjelmassa mallipohjaisen tuotemäärittelyn.
Tämän opinnäytetyön tuloksena syntyi selvitys käyttökohteista, lisäominaisuuksista, yhteiskäyttö ominaisuuksista ja toleranssianalyyseista. Muovin ruiskupuristussimulaatio nopeuttaa tuotekehitystä ja alentaa kokonaiskustannuksia. Numeeristen mittojen mitoittaminen Moldex3D:ssä ei ole käytännöllistä ja se tulisi tehdä eri ohjelmistossa. Moldex3D:n ulostulotiedostoa voidaan mitoittaa ja käyttää referenssimallina GOM Inspect:issä 3D -mittauksessa. Osat tulisi suunnitella geometrisilla toleransseilla, jotta toleranssianalyysit olisivat tarkempia. Toleranssianalyysin tulisi aina olla tilastollinen. EZTol ei huomioi geometrisia suhteita, päästökulmia ja geometrisia toleransseja, ja tämä voi johtaa riittämättömiin tuloksiin. CETOL on tehokas toleranssianalyysiohjelmisto ja siinä on paljon hyödyllisiä ominaisuuksia. CETOL:issa on mahdollista sisällyttää tai jättää pois päästökulmien arvot. Päästökulmien vaikutusta analyysiin tulee tutkia. GOM Inspectin toleranssiominaisuudet nopeuttavat mittausprosessia. Toleranssitaulukoita käyttämällä voidaan poistaa manuaalinen toleranssien asettaminen. GD&T Inspect -työkalua voidaan käyttää pintavertailun ja mitoittamisen kanssa yhdessä, jotta saadaan lisätietoa osasta tai kokoonpanosta. Tilastollinen analyysi antaa lisätietoa mittojen- ja toleranssien välisistä suhteista. 3D-malleihin voidaan sisällyttää koneellisesti luettavaa tietoa, jota voidaan hyödyntää muissa ohjelmistoissa ja valmistuslaitteissa. Mallipohjaiset tasot määrittelevät 2Dpiirustusten ja 3D-mallien käytön, kun ylin taso käyttää vain 3D-malleja.
As a result of this thesis a clarification of applications, advanced features, cooperative features, and tolerance analyses was created. Plastic injection molding simulation expedites product development and reduce overall costs. Dimensional measurement in Moldex3D is not practical and should be done in different software, such as Creo or GOM Inspect. Automatic measuring features are practical measuring features in Moldex3D. Simulation output file can be measured and used as a reference 3D model in GOM Inspect for 3D measuring and Moldex3D output file can be dimensionally measured in Creo. Parts should be designed with geometric tolerances, so tolerance analyses are more accurate. Tolerance analysis should always be statistical. EZTol excludes geometric relationships, draft angle values and geometric tolerances, and this can lead to inadequate results. CETOL is powerful tolerance analysis software and has lots of useful features. It is possible to include or exclude draft angle values in CETOL. The contribution of draft angles should be researched. GOM Inspect’s tolerance features expedite measuring process. By using tolerance tables, manual tolerancing can be removed. GD&T Inspection tool can be used with surface comparison and dimensional measurement to get more information about part or assembly. Statistical analysis gives additional information about dimension and tolerance relationships. Machine-readable information can be inserted to 3D models that can be utilized in other software and machines. Model-Based Enterprise levels define the usage of 2D drawings and 3D models, where the highest level only uses 3D models.
Tämän opinnäytetyön tuloksena syntyi selvitys käyttökohteista, lisäominaisuuksista, yhteiskäyttö ominaisuuksista ja toleranssianalyyseista. Muovin ruiskupuristussimulaatio nopeuttaa tuotekehitystä ja alentaa kokonaiskustannuksia. Numeeristen mittojen mitoittaminen Moldex3D:ssä ei ole käytännöllistä ja se tulisi tehdä eri ohjelmistossa. Moldex3D:n ulostulotiedostoa voidaan mitoittaa ja käyttää referenssimallina GOM Inspect:issä 3D -mittauksessa. Osat tulisi suunnitella geometrisilla toleransseilla, jotta toleranssianalyysit olisivat tarkempia. Toleranssianalyysin tulisi aina olla tilastollinen. EZTol ei huomioi geometrisia suhteita, päästökulmia ja geometrisia toleransseja, ja tämä voi johtaa riittämättömiin tuloksiin. CETOL on tehokas toleranssianalyysiohjelmisto ja siinä on paljon hyödyllisiä ominaisuuksia. CETOL:issa on mahdollista sisällyttää tai jättää pois päästökulmien arvot. Päästökulmien vaikutusta analyysiin tulee tutkia. GOM Inspectin toleranssiominaisuudet nopeuttavat mittausprosessia. Toleranssitaulukoita käyttämällä voidaan poistaa manuaalinen toleranssien asettaminen. GD&T Inspect -työkalua voidaan käyttää pintavertailun ja mitoittamisen kanssa yhdessä, jotta saadaan lisätietoa osasta tai kokoonpanosta. Tilastollinen analyysi antaa lisätietoa mittojen- ja toleranssien välisistä suhteista. 3D-malleihin voidaan sisällyttää koneellisesti luettavaa tietoa, jota voidaan hyödyntää muissa ohjelmistoissa ja valmistuslaitteissa. Mallipohjaiset tasot määrittelevät 2Dpiirustusten ja 3D-mallien käytön, kun ylin taso käyttää vain 3D-malleja.