Caso de estudio de FAI en producción de lote pequeño de piezas de montaje de lentes

Vea cómo la Inspección del Primer Artículo desempeñó un papel clave en la verificación de la intención de diseño, la detección de fallos de ensamblaje y la orientación de la optimización del mecanizado.

Vistazo general del proyecto

	Información
Producto	Piezas de aluminio de lote pequeño
Tecnología	Mecanizado CNC, EDM
Material	AL 6061
Acabado superficial	Anodizado negro
Cantidad	115 uds
Plazo de entrega	18 días

En la fabricación de precisión, la Inspección del Primer Artículo (FAI) es un paso crucial para garantizar la calidad del producto validando la estabilidad y fiabilidad del proceso de producción antes de la fabricación a gran escala.

Sendot Technology llevó a cabo recientemente un proyecto de lote pequeño para una pieza de aluminio de precisión utilizada para fijar una lente después del ensamblaje. A pesar de su pequeño tamaño (10,3 mm × 9,9 mm × 5,0 mm), la pieza presenta múltiples cavidades profundas. El mecanizado CNC por sí solo suponía un alto riesgo de rotura de herramienta, por lo que combinamos CNC y EDM para procesar la pieza de manera eficiente manteniendo la precisión.

Primero realizamos la FAI produciendo 5 artículos iniciales y midiéndolos con una MMC, confirmando que todas las dimensiones cumplían con las tolerancias requeridas. Sin embargo, durante la FAI, surgieron varios problemas que no se detectaron únicamente mediante la inspección dimensional.

Problemas identificados mediante la FAI y sus soluciones

La FAI verifica la precisión dimensional y descubre problemas de ensamblaje o funcionales que las mediciones por sí solas pueden pasar por alto.

1. Las mediciones 2D pasaron, pero el ensamblaje falló → Se añadió holgura + calibres personalizados

Para la estructura de ranura mostrada en la Figura 1, utilizamos la línea central como referencia y medimos el ancho de la ranura en tres posiciones críticas—superior, media e inferior—todas dentro de tolerancia. La pieza, por lo tanto, pasó la inspección y procedió al ensamblaje del primer artículo.

Sin embargo, el cliente reportó dificultad para ensamblar la pieza de manera fluida. La investigación reveló la causa: las ranuras se formaron mediante EDM, que deja una superficie microscópicamente rugosa. Aunque las mediciones de la MMC estaban dentro de especificación, los puntos altos locales en las paredes de la ranura interferían con la pieza acoplada, aumentando la resistencia al ensamblaje.

Para resolver esto, realizamos una videoconferencia con el cliente para revisar los métodos de mecanizado, los requisitos funcionales y las técnicas de inspección. Juntos, diseñamos calibres “Pasa/No pasa” personalizados (Figura 2) para simular las condiciones reales de ensamblaje. Además, añadimos 0,1 mm de holgura en ambos lados de cada ranura para compensar la rugosidad superficial, garantizando un ensamblaje fluido.

Este enfoque “Pasa/No pasa” previno eficazmente los atascos causados por puntos altos locales durante el ensamblaje.

2. Radios R que interfieren con el ensamblaje → Añadir características de holgura

Otro problema observado fue la interferencia de los radios R en los bordes de la pieza, que impedían la instalación correcta de la lente. El análisis mostró que la causa era el desgaste del electrodo durante el proceso EDM: el electrodo de cobre se erosiona gradualmente, redondeando las esquinas afiladas previstas en radios R.

En colaboración con el equipo de ingeniería del cliente, implementamos dos soluciones:

• Modificar el diseño del electrodo de cobre para incluir “orejas” de sacrificio en las esquinas, que absorben el desgaste sin afectar las características críticas.
• Añadir ranuras de holgura en las esquinas internas de la pieza para eliminar estructuralmente la interferencia.

Estos ajustes preservaron la geometría de ángulo recto prevista y resolvieron el problema de interferencia.

3. Superficie inferior irregular → Optimizar el proceso EDM

El problema final fue una superficie inferior irregular, que dificultaba la instalación correcta. La investigación mostró que la discrepancia de altura se originaba al combinar el fresado CNC y el EDM: el área procesada por EDM tiene naturalmente una superficie más rugosa, lo que hace que quede ligeramente más alta que las secciones mecanizadas por CNC.

Para abordar esto, rebajamos ligeramente el área de EDM por debajo de la superficie fresada por CNC. Esto eliminó la discrepancia de altura y garantizó un ensamblaje suave y al ras.

El valor de la FAI y el resultado del proyecto

A través de este proceso de FAI, identificamos y abordamos varios problemas clave: discrepancias entre la medición 2D y el ensamblaje real, la interferencia de los radios R y la irregularidad de la superficie inferior. La optimización oportuna del proceso y los ajustes estructurales ayudaron a evitar costosos retrabajos y pérdidas.

Para Sendot Technology, la FAI no se trata solo de medir dimensiones o rellenar formularios. Es una oportunidad crítica para validar la racionalidad del diseño, identificar riesgos de producción y refinar los procesos de fabricación.