Kontrola wymiarowa: raport z pomiarów, wymiary krytyczne, pierwszy wyrób

Kontrola części polega na sprawdzeniu, czy jej wymiary i kształty są zgodne z rysunkiem, w granicach tolerancji. Środki sięgają od najprostszych po zaawansowane:

• przyrządy ręczne (suwmiarka, mikrometr, czujnik zegarowy) i sprawdziany typu „przechodzi / nie przechodzi” dla typowych wymiarów;
• projektor pomiarowy i pomiar optyczny dla małych części i konturów;
• współrzędnościowa maszyna pomiarowa (CMM), która dotyka część sondą i mierzy wymiary, położenia i kształty w przestrzeni;
• skaner 3D, który porównuje powierzchnię krzywoliniową z modelem cyfrowym.

Pozostaje kwestia tego, co otrzymują Państwo przy dostawie. Często myli się trzy dokumenty:

• certyfikat zgodności: oświadczenie, że części są zgodne, bez wartości zmierzonych;
• raport z pomiarów: wartości zmierzone, wymiar po wymiarze;
• certyfikat materiałowy: skład i właściwości materiału, na przykład typu 3.1 według normy EN 10204.

Proszę określić, który jest Państwu potrzebny: to pierwsze źródło nieporozumień między klientem a zakładem. Zakłady, dla których to podstawowa działalność, znajdą Państwo na stronie podwykonawstwo kontroli i metrologii.

Nie wszystkie wymiary na rysunku są równie ważne. Wymiar jest krytyczny, gdy jego odchyłka może uniemożliwić montaż albo pogorszyć funkcję, szczelność lub bezpieczeństwo. Pozostałe, tzw. swobodne, podlegają tolerancjom ogólnym (zob. poradnik o tolerancjach obróbki). Aby je wskazać:

1. Proszę zacząć od funkcji. Połączenia z innymi częściami (pasowania, rozstawy osi), powierzchnie uszczelniające, prowadzące lub oporowe.
2. Proszę uwzględnić wymagania swojej branży. Niektórzy klienci lub normy wskazują „cechy kluczowe” lub „specjalne”, które trzeba zidentyfikować i monitorować.
3. Proszę oprzeć się na analizie ryzyka. FMEA (analiza rodzajów i skutków wad) pokazuje, jakie odchyłki miałyby najpoważniejsze skutki.

Następnie należy oznaczyć je na rysunku (symbol, dymek lub tabela) i przekazać zakładowi. Warto unikać pokusy uznania wszystkiego za krytyczne: jeśli wszystkie wymiary są krytyczne, kontrola staje się długa, droga i mało czytelna. Proszę poprosić zakład o wskazanie tych, które wydają mu się trudne do utrzymania lub zmierzenia: to często okazja do poluzowania zbędnej tolerancji.

Raport nadający się do wykorzystania pozwala osobie trzeciej powiązać każdy pomiar z wymiarem na rysunku i z zmierzoną częścią. Zawiera:

• identyfikację: numer i indeks rysunku, numer części lub partii, ilość, datę, operatora;
• rysunek z numeracją wymiarów: rysunek, na którym każdy kontrolowany wymiar ma numer w dymku, powtórzony w tabeli;
• tabelę wyników: numer wymiaru, wartość nominalną, tolerancje, wartość zmierzoną, odchyłkę i wniosek (zgodny lub niezgodny);
• zastosowane środki pomiarowe i stan ich wzorcowania;
• stwierdzone niezgodności i podjętą decyzję: poprawka, złom lub zgoda odstępstwa wnioskowana do klienta.

Warto uzgodnić dwa zagadnienia techniczne. Po pierwsze, niepewność pomiaru: środek pomiarowy musi być wyraźnie dokładniejszy niż kontrolowana tolerancja (jako punkt odniesienia często podaje się stosunek jeden do dziesięciu). Po drugie, regułę decyzyjną dla wartości bliskiej granicy: czy część uznaje się za zgodną, czy nie? Zagadnienie to omawia ISO 14253-1; proszę uzgodnić to z góry. Wreszcie, temperatura odniesienia pomiaru wynosi 20 °C: część prosto z maszyny musi się ustabilizować przed dokładnym pomiarem.

Pierwszy wyrób (FAI) to pełna kontrola pierwszych części wykonanych z użyciem oprzyrządowania i procesu seryjnego. Dowodzi on, przed uruchomieniem serii, że dostawca potrafi wykonać część zgodnie ze wszystkimi wymaganiami rysunku i zamówienia. Obejmuje wszystkie cechy z rysunku, nie tylko wymiary krytyczne, a także materiały i procesy specjalne.

W lotnictwie zazwyczaj opiera się na EN 9102 (to samo wymaganie jest publikowane jako AS 9102). Opiera się na trzech formularzach: pierwszy identyfikuje część i powód inspekcji; drugi wylicza materiały, procesy specjalne (na przykład obróbki cieplne lub powierzchniowe) i próby funkcjonalne, z dokumentami potwierdzającymi; trzeci wymienia każdą cechę z rysunku z numeracją wraz z jej wartością zmierzoną. Norma ma zastosowanie, gdy wymaga tego umowa lub zleceniodawca. Należy ją powtórzyć, w całości lub w części, gdy produkcja ulegnie istotnej zmianie: zmiana konstrukcji, procesu, miejsca wytwarzania lub oprzyrządowania albo wznowienie po długiej przerwie.

Poza lotnictwem praktyki są różne. Motoryzacja ma własny proces zatwierdzania części seryjnych, PPAP, z dokumentacją zmierzonych próbek początkowych. W medycynie wymagania dotyczące identyfikowalności i walidacji zależą od wyrobu (zob. poradnik o certyfikatach ISO 9001, EN 9100 i ISO 13485). W pozostałych przypadkach wymiarowy raport z pierwszej sztuki, na rysunku z numeracją wymiarów i wraz z certyfikatem materiałowym, jest doskonałym pierwszym wyrobem, o ile zostanie zdefiniowany w zamówieniu.

Plan kontroli (lub plan nadzoru) odpowiada dla każdej cechy na pięć pytań: jaki wymiar (oznaczony na rysunku), jakim środkiem, jak często, według jakiego kryterium akceptacji i z jakim zapisem. Częstotliwość ustala się wymiar po wymiarze, zależnie od ryzyka:

Kontrola 100 % wszystkich wymiarów wydłuża terminy i podnosi cenę każdej sztuki: warto zastrzec ją dla tego, co to uzasadnia. Plan ten należy zapisać w zamówieniu lub w specyfikacji: zakład wyceni wtedy czas kontroli, a Państwo porównają oferty w tym samym zakresie.

Kontrola służy przede wszystkim wykryciu odchyłek przed dostawą. Warto z góry uzgodnić, co dzieje się dalej:

• Poprawka jest możliwa tylko wtedy, gdy odchyłkę da się naprawić (na przykład pozostał materiał do zdjęcia) i gdy poprawiona część spełnia cały rysunek.
• Złom oznacza wykonanie nowej części: proszę określić, kto ponosi koszt materiału i dodatkowy termin.
• Odstępstwo (zgoda na odstępstwo) polega na tym, że klient świadomie akceptuje część poza tolerancją, ale użyteczną. Wnioskuje się o nie na piśmie, z częścią i zmierzoną odchyłką: zakład nie dostarcza niezgodności bez zgody klienta.

Warto też przewidzieć termin na reklamację po odbiorze i przechowywać raporty: w razie sporu służą one jako dowód dla obu stron.

CMM to narzędzie referencyjne dla złożonych kształtów, położeń (rozstawy osi, współosiowość) i tolerancji geometrycznych według specyfikacji geometrii wyrobów (GPS). Jej koszt składa się z programu pomiarowego, tworzonego jednorazowo, i czasu pomiaru każdej części. Wymaga ona też przestrzegania baz z rysunku (A, B, C): muszą one odzwierciedlać sposób, w jaki część jest faktycznie montowana, w przeciwnym razie pomiar nic nie mówi o funkcji.

Dla średnicy lub typowej długości wystarczy przyrząd ręczny lub sprawdzian, a kosztuje to mniej. Części miękkie lub podatne na odkształcenia (tworzywa, cienkie blachy) źle nadają się do pomiaru stykowego i wymagają raczej pomiaru optycznego. Wreszcie warto zapytać zakład o planowany środek pomiarowy i stan jego wzorcowania. Jeśli zlecają Państwo kontrolę części podmiotowi trzeciemu, akredytowane laboratorium (we Francji przez Cofrac – francuską jednostkę akredytującą – według ISO/IEC 17025) daje dodatkową gwarancję.

Zbyt lekka kontrola naraża na złom; zbyt rozbudowana podnosi cenę i terminy. Nic nie wymaga stosowania tego samego poziomu dla wszystkich części:

W zapytaniu proszę podać aktualny rysunek i wymiary krytyczne, poziom i format raportu (PDF, arkusz kalkulacyjny), częstotliwość, sposób postępowania z niezgodnościami (poprawka, odstępstwo) oraz ewentualny certyfikat materiałowy. Proszę określić, czy dostarczają Państwo rysunek z numeracją wymiarów, czy ma go opracować zakład. Państwa wycena będzie wtedy porównywać równoważne usługi.

Potrzebują Państwo kontroli lub wykonania serii? Dodaj zapytanie w Meaflow: to bezpłatne i bez prowizji, a Państwo porównują oferty kilku zakładów.