Снижение рисков при конвертации стандартных таблиц допусков в метрические

Удивительная сложность конвертации

Одной из фундаментальных закупки мелких деталей является способность конвертировать между разными единицами измерения — например, создание метрической таблицы допусков конвертируя фигуры допусков между миллиметрами и дюймами.

Это задача, которая не почти так проста, как вы можете подумать. Фактически, риски движения туда-сюда между метрическими и стандартными системами измерения — это материя легенд, часто имеющая катастрофические результаты.

Некоторые худшие сценарии

В 1983 году Boeing 767 Air Canada, летящий из Монреаля в Эдмонтон, закончил топливо примерно за час полета и должен был (буквально) планировать на аварийную посадку. Чудесным образом, только два пассажира получили незначительные травмы — и это во время эвакуации самолета.

Почему это случилось?

Когда система указания количества топлива самолета отказала перед взлетом, экипаж полета и наземный экипаж решили вручную вычислить количество топлива, необходимого. Вычислив, что самолету нужно 8703 кг топлива, они разделили это на 1,77 — плотность топлива согласно документации заправочной компании — для конвертации килограммов в 4916 л. То количество топлива затем было заправлено в самолет.

Проблема в том, что пока 767 самолет измерял топливо в килограммах на литр (кг/л), фигуры плотности в заправочном руководстве использовали фунты на литр (фунт/л). В результате самолет имел менее половины требуемого количества топлива на борту.

Есть много других примеров:

• В 1999 году NASA потеряла свой $125 млн Mars Climate Orbiter (MCO), первый межпланетный погодный спутник, потому что инженеры космического аппарата не конвертировали из стандартных в метрические измерения. С траекторией, вычисленной с использованием фунт-секунд, ошибочно принятых за метрическую единицу силы (ньютон-секунд), MCO не смог войти в орбиту и разбился на Марсе.
• В 2003 году американские горки Space Mountain в Токийском Диснейленде сошли с рельсов из-за оси, которая была меньше требований дизайна, вызывая зазор более 1,0 мм (вместо 0,2 мм) между подшипником и осью. Спецификации были конвертированы в метрические единицы в 1995 году, но в 2002 году более ранние стандартные единицы спецификаций использовались для заказа новых осей — которые в итоге измеряли 44,14 мм вместо нужных 45 мм.
• Использование Boeing стандартных единиц могло помешать субортрактированию некоторой точной работы зарубежным поставщикам, добавляя к задержкам в производстве Boeing 787 Dreamliner. Изначально dûe в мае 2008, самолет не вошел в коммерческую службу до октября 2011.

Вы получаете картину. Использование разных единиц, человеческая ошибка и неточные конвертации метрических в стандартные (и наоборот) могут иметь серьезные последствия не только для качества и производительности, но и для безопасности.

Технология конвертации на спасение?

Заметно, это правда, что сегодняшняя технология предоставляет более надежные инструменты конвертации и помогает снизить риск человеческой ошибки. Числовые программные управления (CNC) на станках позволяют конвертации рассчитываться внутренне для всех значений в пределах управления станка.

На цехе сотрудники могут быть оснащены разнообразием ручных цифровых микрометров для конвертации на лету. Например, дисплей на современном цифровом микрометре позволяет пользователям переключаться между метрическими единицами и дюймами нажатием кнопки.

Однако конвертация стандартных в метрические (и обратно) — не простое предложение, и есть все еще некоторые вещи для рассмотрения при переключении систем измерения.

Большинство станков калибруются в единице, которая имеет больше смысла для её первичного использования. Например, инструмент, делающий детали для использования в столярном деле, может быть калиброван в стандартных дюймах и их дробях.

Но пока дроби хорошо подходят для отметок на рулетке, они не легко транспонируются при вводе в станок. Кроме того, измерения используемые в столярном деле, пока хорошие для древесины, в 10-100 раз больше измерений используемых для медицинских устройств.

Конвертация фигур для метрической таблицы допусков

Кроме того, вы можете использовать детали от многих субортракторов, некоторые внутренние и некоторые в странах, где метрическая система преобладает. Те детали могут должны соединяться и взаимодействовать с другими системами, которые не метрические.

Это означает, что когда вручную рассчитываете конвертации туда-сюда между стандартными и метрическими, вы также должны принимать во внимание допуски деталей. Это потому что изготовление деталей на верхушке диапазона допуска измеренного в метрической системе может не подойти к другому компоненту на дне диапазона допуска измеренного в стандартной системе.

Например, метрическая таблица допусков, включенная здесь, показывает конвертации между дюймами и миллиметрами (и наоборот) для типичного диапазона допусков, которые клиенты просят в Metal Cutting.

Однако мы также рассматриваем верхние и нижние пределы спецификаций — корректируя допуски как нужно для гарантии, что когда фигуры конвертируются и округляются, конвертированная единица измерения не вне верхнего или нижнего предела. Для иллюстрации:

• Измерение 20 мм ±2 мм
• Конвертируется в 0,79 дюйма ±0,08 дюйма
• Которое делает верхний предел спецификации 0,87 дюйма и нижний предел спецификации 0,71 дюйма
• Которые конвертируются обратно в верхние и нижние пределы спецификаций 22,098 мм и 18,034 мм

В оригинальной единице измерения верхние и нижние пределы спецификаций 22 мм и 18 мм — и как вы видите, конвертированный верхний предел вне того диапазона. Так что для гарантии, что деталь не вне оригинальных пределов спецификаций, мы могли бы скорректировать конвертированный допуск до 0,79 дюйма +0,07/-0,08 дюйма.

Эффекты округления на допуски

Округление также может вести к ошибкам и конвертациям, которые вне принятого диапазона допусков. Поэтому вам нужно тщательно рассматривать, сколько десятичных знаков расширить конвертацию.

Например, вы можете сказать 1,0 мм конвертируется в 0,04 дюйма; однако тот расчет округляет фигуру 0,0393700787 только до второго десятичного знака. В мире требующем допуски по крайней мере до третьего или четвертого десятичного знака, 0,04 дюйма достаточно точно?

Даже инструменты, на которые мы считаемся для конвертаций, привносят округление в уравнение. Большинство CNC станков калибруются в одной единице и конвертируют — и округляют — к другой. Современный цифровой микрометр, который был спроектирован в метрике, будет работать и рассчитывать показания измерений в метрических единицах.

Однако когда пользователи переключают простую кнопку от метрики к стандартной, они не получают полностью новый расчет. Скорее они получают конвертацию к стандартной, включая фактор округления или ошибку, необходимую для десятичных знаков, предусмотренных в показаниях. Эта потенциальная неточность редко рассматривается и все же может в случаях серьезно иметь значение.

Кроме того, эффекты округления накапливаются, не только среди множественных взаимодействующих деталей но также через измерения и допуски. К счастью, эти вариации могут быть преодолены методологическим округлением и корректировкой номиналов и верхних/нижних пределов спецификаций как нужно для гарантии, что все измерения будут в пределах (или жестче) принятых допусков.

Влияние на качество, безопасность и затраты

Ясно, конвертация стандартных в метрические измерения имеет важные последствия во всем от авиакосмических применений до медицинских устройств и автомобильных сварных машин. Пока в большинстве ситуаций плохая посадка может не иметь жизнь-меняющих последствий, в других случаях неудача детали может быть катастрофической.

Хорошие новости в том, что инвестируя некоторое время и заботу в ваши конвертации между разными системами измерения — и как допуски и сопряжение различных деталей будут затронуты — вы и ваш поставщик можете помочь поддерживать качество, безопасность и контроль затрат.

(Чтобы узнать больше о том, как учитывать допуски, проверьте наш связанный блог о том, как допуски накапливаются.)