FUNDAMENTOS DE FABRICACIÓN Y PRODUCCIÓN Tema 2. Ajustes y Tolerancias. Existen discrepancias o diferencias entre las medidas teóricas (cotas de un plano) y las medidas reales de las piezas fabricadas. Un claro ejemplo de esto se muestra a continuación: En la imagen se aprecia como ante una medida teórica de 200, la medida real en la pieza puede oscilar debido a posible errores de precisión durante el proceso de fabricación. Dichos errores también pueden ser debidos a juegos u holguras de las máquinas, herramientas o elementos de sujeción. Errores de medida (instrumentos, operarios…). Efectos de la temperatura, la humedad u otros sobre la piezas. Deformaciones producidas durante el proceso debidas a tensiones internas o cualquier otro tipo de fuerza que puedo influir en la pieza. Dichas discrepancias entre medidas teóricas y medidas reales no tienen importancia en los casos de las cotas auxiliares o no funcionales (las cotas no funcionales son aquellas que no son necesarias para la función de una pieza y las auxiliares son aquellas que solo dan información y cuyo valor puede ser deducido mediante otras cotas del plano). Sin embargo las discrepancias si pueden afectar a las cotas funcionales (cota que tiene una importancia esencial en la función de una pieza) debido a que pueden hacer que las piezas sean inservibles. Claro está que para que no se produzcan dichas discrepancias se ha de trabajar con una alta precisión pero esto conlleva un elevado coste. Por ello se ha de exigir la mínima precisión que permita un correcto funcionamiento del producto. El método de Medida Adecuado nos dice que “Tan perjudicial es medir sin la precisión suficiente, como medir con más de la necesaria.” Las tolerancias que se especifican para un producto condicionan los procesos de fabricación necesarios y su coste final. A continuación se muestra un esquema de donde se usan las tolerancias.
Intercambiabilidad Podemos distinguir entre dos tipos de fabricación: • Fabricación Artesanal: Una persona realiza todo el proceso. • Fabricación en serie: División del trabajo, especialización. Principio de Whitney: “ La posibilidad de tomar al azar de un lote de piezas semejantes, terminadas y verificadas; una cualquiera de ellas para realizar un ensamblaje, sin que haya necesidad de realizar ningún trabajo de ajuste, y a la vez estar seguro de que al terminar el mecanismo funcione correctamente. ” Para conseguir este principio es necesario definir una normalización de las tolerancias (dimensionales, geométricas y de acabado superficial). Se entiende como tolerancia a la diferencia entre las medidas limites máxima y mínima permisible, que no afectan a la funcionalidad e intercambiabilidad.
Normalización La normalización consiste en establecer una serie de bases para disminuir el número de componentes diferentes, facilitando su diseño y fabricación, evitando duplicidades, incrementando su calidad, simplificando las necesidades de almacenamiento, suministro, y servicio post-‐ventas.
Definiciones Eje: Llamamos eje a cualquier pieza en forma de cilindro o prismática que debe ser acoplada dentro de otra. Agujero: Es por donde se mete el eje, el alojamiento del eje. Dimensión nominal (dN/DN): Es la medida que sirve de referencia para definir las medidas límites. Dimensión efectiva (de/De): Es la dimensión obtenida al medir una pieza concreta a 200C,una vez construida la pieza. Dimensiones límites: Son aquellas que corresponden a las dos medidas extremas admisibles de una pieza, dentro de cuyo intervalo o recorrido debe encontrarse la medida efectiva: • •
Dimensión máxima (dM/DM) es la mayor. Dimensión mínima (dm/Dm) es la menor.
Tolerancia dimensional (t/T): es la variación permisible de la medida de una pieza y viene dada por la diferencia entre las medidas limites. t = dM – dm T = DM –Dm
A continuación se muestra un esquema gráfico de lo explicado anteriormente. Línea de referencia o línea cero: es la línea recta, a partir de la cual se representan las diferencias o desviaciones. Corresponde a la dimensión nominal. Diferencia o desviación superior (ds/Ds): es la diferencia algebraica entre la dimensión máxima y la nominal. ds=dM–dN
DS=DM–DN
Diferencia o desviación inferior (di/Di): es la diferencia algebraica entre la dimensión mínima y la nominal. di = dm – dN
DI = Dm –DN
Zona de tolerancia: es la comprendida entre las dos líneas que representan los límites de la tolerancia y que está definida en magnitud y posición respecto a la línea de referencia. Se representa de forma esquemática.
Diferencia fundamental. Cualquiera de las dos diferencias superior/inferior, elegida convenientemente para definir la posición de la zona de tolerancia respecto a la línea de referencia o línea cero.
Calidad de la Tolerancia En el agujero: •
•
De “A” a “H” la zona de tolerancia está por encima de la línea cero siendo la diferencia fundamental la diferencia inferior “Di”. En “H” la Di = 0. De “K” a “ZC” la zona de tolerancia está por debajo de la línea cero siendo la diferencia fundamental la diferencia superior “Ds”.
En el eje: •
•
De “a” a “h” la zona de tolerancia está por debajo de la línea cero siendo la diferencia fundamental la diferencia superior (ds). En “h” la ds = 0. De “k” a la “zc” la zona de tolerancia está por encima de la línea cero siendo su diferencia fundamental la diferencia inferior “di”.
Ajustes Ajuste: es la relación por diferencia, antes de su montaje, entre las medidas de dos piezas que han de ser montadas una sobre otra. Juego: es la diferencia entre las medidas del agujero y del eje, antes del montaje, cuando está diferencia es positiva. Apriete: es el valor absoluto de la diferencia entre las medidas del agujero y del eje, antes del montaje, cuando esta diferencia es negativa Hay tres tipos de ajustes según la posición relativa en las zonas de tolerancia del eje y el agujero, y son: 1. Ajuste con juego (Ajuste móvil). 2. Ajuste con apriete (Ajuste fijo). 3. Ajuste indeterminado.
Sistemas de ajustes Un sistema de ajuste es un conjunto sistemático de ajustes entre ejes y agujeros pertenecientes a un sistema de tolerancias, y que puede dar lugar a diversos juegos y aprietos. Sistema de ajuste de eje base: Los diferentes juegos y aprietos se obtienen asociando a un eje con tolerancia constante, agujeros con diferentes tolerancias. El eje base es el eje de diferencia superior nula y diferencia inferior negativa (zona h)
Sistema de ajuste de agujero base: Los diferentes juegos y aprietos se obtienen asociando a un agujero con tolerancia constante, ejes con diferentes tolerancias. El agujero base es el agujero de diferencia superior positiva y diferencia inferior nula (zona H).
Tolerancias preferentes
Tolerancias en dibujos de conjunto
Mediante símbolos ISO
Mediante valores en cifras
MEDICION DE AJUSTES
Calibre de límites
Tolerancias generales dimensionales UNE-‐EN22768-‐1:1993 Tolerancias generales. Parte 1: Tolerancias para dimensiones lineales y angulares sin indicación individual de tolerancia (ISO 2768-‐1:1989), según cuatro clases de tolerancias: La indicación de las tolerancias generales se hace en el cajetín del dibujo, o en sus inmediaciones, debiendo figurar: a) ISO 2768; b) clase de tolerancia, conforme a esta parte de la norma ISO 2768.
Tolerancias de cotas angulares UNE 1120:1996 Dibujos Técnicos. Tolerancias de cotas lineales y angulares INSCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE UNA COTA ANGULAR.
TOLERANCIAS GENERALES ANGULARES (ISO 2768-‐1:1989)
Tolerancias Geométricas
Mecanismos muy precisos la especificación de tolerancias dimensionales puede no ser suficiente para asegurar un correcto montaje y funcionamiento de los mecanismos. En la fabricación se producen irregularidades geométricas que pueden afectar a la forma posición y orientación de elementos constructivos de las piezas. Una pieza puede ser correcta desde un punto de vista dimensional (diámetros de las secciones dentro de tolerancia) y no ser apta para el montaje.
Las tolerancias geométricas controlan las desviaciones que se pueden presentar debido a la propia geometría de las piezas, de la que idealmente se representa. Una tolerancia geométrica aplicada a un elemento define la zona de tolerancia dentro de la cual el elemento (superficie, eje o plano de simetría) debe estar contenido.
SIMBOLOS DE LAS TOLERANCIAS GEOMETRICAS UNE1121-‐1:1991 Dibujos técnicos. Tolerancias geométricas. Tolerancias de forma, orientación, posición y oscilación. Generalidades, definiciones, símbolos e indicaciones en los dibujos. (ISO 1101:1983). Las tolerancias geométricas pueden ser: tolerancias de forma, de orientación, de posición y de oscilación.
Interpretación de Tolerancias Geométricas
Tolerancias Generales Geométricas Se clasifican en tres clases (H, K y L) y se aplican a los elementos que no son objeto de una tolerancia geométrica individual. La indicación de las tolerancias generales se hace en el cajetín del dibujo, o en sus inmediaciones, debiendo figurar: a) ISO 2768; b) clase de tolerancia, según norma ISO 2768-‐1 c) clase de tolerancia, según norma ISO 2768-‐2
Tolerancias de acabo superficial La calidad de las superficies incide en funcionamiento, rendimiento, duración, aspecto y costo. Macrogeométrico Microgeométrico
Rugosidad Superficial Las asperezas de las superficies trabajadas están ocasionadas por el arranque de viruta en forma de estrías, surcos, escamas, abombamientos, etc. Las estrías o acanaladuras se producen por la forma de la arista y el avance del útil de corte. Los surcos son ocasionados por la formación de la viruta debido a que el material no permite un arranque liso. Los abombamientos y las escamas se producen por el chorro de granalla o arena. En la practica se superponen diferentes tipos de asperezas.
Perfilómetro
Simbología
Clases de Rugosidad y su Equivalencia
Patrones de acabado superficial Aplicaciones acabado Superficial
Procesos de Fabricación VS Tolerancias
Relación entre Tolerancias
Consideraciones Económicas