ACABADOS DE ELEMENTOS MECÁNICOS Unidad 2. Especificaciones técnicas en planos
A nivel industrial los procesos incluyen tantas variables y factores, que es casi imposible obtener piezas con la geometría y las dimensiones exactas con las que se definen las piezas desde el plano técnico, por ello es necesario tener en cuenta los acabados de las superficies buscando cumplir con la funcionalidad exigidas en el proceso de diseño.
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¿QUÉ ENCONTRAREMOS EN ESTE DOCUMENTO? Introducción ..................................................................................................... 3 Tolerancias dimensionales ................................................................................ 4 Indicaciones de los componentes de una dimensión lineal ................................. 6 Indicaciones de los componentes de una dimensión en dibujos de partes ensambladas ...................................................................................................... 8 Indicaciones de los componentes de una dimensión angular.............................13 Acabados superficiales ................................................................................... 14 Simbología y nomenclatura aplicada ................................................................ 19 Símbolos gráficos para el patrón de superficie ..................................................19 Terminología empleada ................................................................................... 23 Definiciones básicas en tolerancias dimensionales ...........................................23 Enlaces de interés .......................................................................................... 26 Dónde podemos encontrar más información .....................................................26
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Introducción A nivel industrial los procesos incluyen tantas variables y factores, que es casi imposible obtener piezas con la geometría y las dimensiones exactas con las que se definen las piezas desde el plano técnico. Esta condición incluye una pequeña discrepancia entre la pieza teórica representada en el plano y la pieza real fabricada en el taller. Por lo tanto, las diferencias entre las dimensiones teóricas y exactas indicadas en los planos de dibujo y las medidas reales de las piezas, deberán mantenerse dentro de ciertos límites a fin de que cumplan con la funcionalidad exigida en el proceso de diseño.
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Tolerancias dimensionales La imposibilidad de poder obtener una dimensión exactamente igual a la definida en el plano de la pieza, puede ser atribuida a múltiples causas:
1. 2. 3. 4. 5.
Falta de precisión de las herramientas de medición o aparatos de medida, Errores en el proceso de fabricación cometidos por los operarios, Deformaciones mecánicas, Dilataciones térmicas, Falta de precisión de las maquinas, etc.
Es por ello que se debe tener en cuenta las tolerancias dimensionales en el diseño de diferentes elementos mecánicos.
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Todos estos factores deben ser limitados para obtener cierta uniformidad en la producción y que las piezas cumplan con los requisitos del diseño.
Para la fabricación de una pieza en serie, se debe tener en cuenta el criterio de selección de las tolerancias dimensionales, como vemos en los gráficos:
Exige Tolerancia dimensional mínima
- Mayor atención en el proceso de fabricación, - Maquinas más precisas y operarios más calificados.
=
Costo más elevado
- Brindan un margen mayor
=
Disminuye costos
Exige Tolerancia dimensional amplia
Sin duda una tolerancia mínima favorece la calidad de la pieza y se asegura un óptimo funcionamiento
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Indicaciones de los componentes de una dimensión lineal
Para especificar dimensionalmente un elemento de máquina, es importante tener en cuenta que en dichas especificaciones se pueden incluir, a parte de la dimensión de la pieza, las tolerancias, las desviaciones y los límites de tamaño. A continuación se ilustrará la forma correcta de especificar una dimensión lineal de un elemento de máquina. Símbolos ISO
Los componentes de la dimensión a la cual se le inscribe la tolerancia deben indicarse en el siguiente orden: a. Medida nominal. b. Símbolo de la tolerancia.
30 mm: medida nominal f7: símbolo de tolerancia Con una desviación de -0.020 mm y de 0.040 mm.
Si además de los símbolos de tolerancia, es necesario expresar los valores de las desviaciones la cota se debe presentar como se muestra en la imagen.
Cuando se requieren los valores límite se debe expresar así:
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Desviaciones permisibles Los componentes de la dimensión a la cual se le inscribe la tolerancia deben indicarse en el siguiente orden: a. Medida nominal. b. Los valores de la desviación.
Si una de las dos desviaciones es cero, esta deberá expresarse por el digito cero.
Si la tolerancia es simétrica en relación con el tamaño nominal, el valor de las desviaciones deberá indicarse solo una vez, pero antecedido por el signo ±.
Limites de tamaño Los límites de tamaño pueden indicarse por una dimensión superior e inferior.
Limites de tamaño en una dirección. Si se requiere limitar una dimensión en una sola dirección, esto debería indicarse adicionando “min” o “max” a la dimensión.
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Indicaciones de los componentes de una dimensión en dibujos de partes ensambladas
Para que un mecanismo funcione adecuadamente, es indispensable que las diferentes piezas que lo integran, estén acopladas entre sí en condiciones adecuadas, es decir que el mecanismo sea funcional. Para el caso de piezas acopladas se requiere establecer las condiciones de ajuste de las piezas, es decir establecer la relación mecánica existente entre las dos piezas cuando son acopladas o cuando una de ellas encaja en la otra. Según las características de esta relación los ajustes pueden resultar con “juego” es decir las piezas pueden moverse entre si con cierta facilidad y con “apriete” es decir las piezas quedan sin posibilidad de movimiento, aunque en algunos casos de requiere un seguro contra el giro.
Para simplificar el análisis siguiente, tenga en cuenta que para designar una medida del agujero se emplearan letras mayúsculas (D) y para designar dimensiones del eje se emplearan letras minúsculas (d).
Agujero
Eje
DM Medida máxima del agujero
dM
Medida máxima del eje
Dm Medida mínima del agujero
dm
Medida mínima del eje
DN
Medida nominal del agujero.
dN
Medida nominal del eje
T
Tolerancia del agujero.
t
Tolerancia del eje
A fin de transmitir toda esta información en un plano se deben de tener en cuenta las siguientes indicaciones de acotado para partes ensambladas.
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Símbolos ISO Para el caso de dimensiones de ensambles el orden de los componentes de la dimensión debe ser el siguiente: a. Medida nominal. b. Símbolo de tolerancia para el orificio / símbolo de tolerancia para el eje.
También es permitido ubicar los símbolos en posición superior e inferior.
Si también es necesario escribir los valores de las desviaciones, estas deberán escribirse en paréntesis. Aunque para efectos de simplicidad se puede emplear una sola línea de dimensión como se puede observar en la imagen del lado derecho. Valores por dígitos. La dimensión de cada uno de los componentes de las partes de un ensamble deberá estar precedida por el nombre o la referencia al ítem de los componentes (numerales). La dimensión del orificio siempre estará por encima de la dimensión para el eje.
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Ajuste móvil o juego El ajuste móvil o juego, es el que garantiza siempre un juego entre las piezas acopladas, es decir el diseño del mecanismo incluye que las piezas sean móviles una con respecto a la otra. En este caso la zona de tolerancia del agujero está completamente por encima de la zona de tolerancia del eje.
Juego máximo (Jmáx): es la diferencia positiva entre la medida máxima del agujero y la medida máxima del eje.
Jmáx = DM – dm = Ds – di
Juego mínimo (Jmin): es la diferencia entre la medida mínima del agujero y la medida máxima del eje.
Jmin= Dm – dM = Di – ds
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Ajuste fijo o apriete El ajuste fijo o de apriete es el que garantiza siempre un apriete entre las dos piezas, las cuales, después del acoplamiento, se adhieren fuertemente entre si, debido a que la zona de tolerancia del agujero está completamente por debajo de la zona de tolerancia del eje.
Apriete máximo (Amáx): es la diferencia positiva entre la medida máxima del eje y la medida mínima del agujero, antes del montaje.
Amáx = dM – Dm = ds – Di
Apriete mínimo (Amín): es la diferencia positiva entre la medida mínimo del eje y la medida máxima del agujero, antes del montaje.
Amín= dm – DM = di – Di
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Ajuste indeterminado.
El ajuste indeterminado puede presentar antes del montaje, juego o apriete entre las piezas a acoplar, según las medidas efectivas de las piezas.
Juego máximo (Jmáx):
Jmáx = DM – dm = Ds – di
Apriete máximo (Amáx):
Amáx = dM – Dm = ds – Di
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Indicaciones de los componentes de una dimensiรณn angular
Las reglas establecidas para dimensiones lineales son aplicables a dimensiones angulares, excepto porque las dimensiones angulares deben indicarse en unidades de รกngulo bรกsico y sus fracciones correspondientes, tal como se muestra en los siguientes ejemplos.
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Acabados superficiales
Para mejorar las características mecánicas y en algunos casos las características de presentación o acabados, es necesario que en el proceso de fabricación se garanticen parámetros de acabados superficiales.
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Lamentablemente en la fabricación de las piezas se emplean diferentes máquinas y herramientas que por muy precisas que sean nunca se alcanza la perfección teórica. Como consecuencia de ello se producen imperfecciones en las diferentes superficies de la pieza, las que se pueden clasificar en dos tipos: Imperfecciones
a. Imperfecciones de rugosidad: su origen son las huellas que dejan las herramientas empleadas para mecanizar o trabajar su superficie.
b. Imperfecciones de ondulación: se produce como efecto de las holguras y desajustes que existen en las máquinas y herramientas que se emplean para trabajar su superficie.
c. Aunque hay que mencionar que estas imperfecciones generalmente se presentan simultáneamente y el resultado es una superficie con rugosidades y ondulación.
Este tipo de defectos en la fabricación, implica que en los planos del objeto a fabricar, se indique mediante símbolos gráficos la textura de las superficies, es decir el técnico que interviene en la fabricación del objeto, debe interpretar del plano, el significado de estos símbolos y garantizar que se cumplen en el producto final.
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Símbolos gráficos para indicar la textura de la superficie
El símbolo gráfico básico para indicar la textura de la superficie consta de dos líneas rectas de diferente longitud, inclinadas aproximadamente a 60º con relación con una línea que representa la superficie, este símbolo básico solo hace referencia a la superficie de trabajo, pero no establece requisitos de rugosidad superficial. Cuando se requiere un proceso de mecanizado con remoción de material, se agrega una barra horizontal al símbolo básico como se muestra en la siguiente figura, aunque el símbolo no establece parámetros de rugosidad y solamente sirve para referenciar la superficie a maquinar. En los casos donde no se permiten remoción de material, se debe adicionar un círculo al símbolo básico. Este símbolo también es útil cuando se represente en un plano un objeto después de haber pasado por un proceso de producción, lo cual indicará que el objeto se va a dejar en el estado superficial que resultó del proceso de producción, aunque este proceso incluya remoción de material.
Es importante mencionar que en ninguno de los casos anteriores se referenció la rugosidad de la superficie.
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Cuando es necesario indicar características de textura superficial, se agrega una línea al brazo más largo del símbolo básico y si la textura se debe garantizar alrededor de una superficie referenciada, se agrega un círculo sobre el símbolo, tal como se muestre en la siguiente figura.
Indicación de la textura superficial
Cuando se requiera dar indicaciones adicionales por medio de los símbolos gráficos, estas indicaciones se deben colocar con relación al símbolo de la siguiente manera.
Donde los parámetros significan: Valor de rugosidad, Ra en micrómetros o número de grados de rugosidad N1 a a N1 2, precedido por el símbolo del parámetro Ra. Método de producción, tratamiento, revestimiento u otros requisitos b concernientes al proceso de producción, etc. Altura de la ondulación, en micrómetros, precedida por el símbolo del parámetro c correspondiente, o la longitud de muestra, en milímetros. d Patrón de superficie. e Tolerancia del mecanizado. Valor de rugosidad diferente a Ra, en micrómetros, precedidos por el símbolo f del parámetro.
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Para los casos donde la rugosidad pueda variar entre límites establecidos, estos se podrán incluir en el símbolo gráfico con el siguiente orden, límite superior a1 y límite inferior a2 y cuando se requiere especificar la altura de la ondulación esta se deberá indicar debajo de la línea que se agrega al brazo más largo del símbolo básico. Cuando la textura superficial se va a obtener por un método particular, este se deberá indicar en palabras sobre la línea agregada al símbolo básico. El método particular podrá ser un proceso de mecanizado, tratamiento o revestimiento. Generalmente estas características se conocen como características de textura especiales.
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Simbología y nomenclatura aplicada Símbolos gráficos para el patrón de superficie
Si es necesario especificar el patrón de superficie por mecanizado, por ejemplo marcas de herramienta y en particular, la dirección de las estrías, el símbolo gráfico apropiado se deberá agregar al símbolo de textura superficial, como se ilustra a continuación.
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En la siguiente tabla se especifican los patrones de superficie más comunes:
Símbolo grafico
Interpretación
Ejemplo
=
Paralelas al plano de proyección de la vista en al cual se usa el símbolo.
Perpendiculares al plano de proyección de la vista en la cual se usa el símbolo.
X
Cruzadas en dos direcciones oblicuas en relación con el plano de proyección de la vista en la cual se usa el símbolo.
M
Multidireccionales.
C
Aproximadamente circulares en relación con el centro de la superficie en la cual se usa el símbolo.
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R
Aproximadamente radiales en relación con el centro de la superficie en la cual se usa el símbolo.
P
La trama es en arreglo no direccional, picado, protuberante, poroso o de partículas.
Orientación del símbolo gráfico. La regla general es que el símbolo gráfico, junto con la nomenclatura asociada, deberá orientarse de manera que se pueda leer desde la parte inferior o el costado derecho del dibujo.
Sin embargo, si no resulta práctico adoptar esta regla general, el símbolo se puede dibujar en cualquier dirección, pero solamente si no incluye indicaciones de textura especiales, en tal caso se debe cumplir con la regla general.
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Cuando los contornos del dibujo incluyen zonas donde no es práctico ubicar el símbolo gráfico de textura superficial, se suele emplear una línea recta con terminación en punta de flecha, que deberá apuntar a la superficie a especificar y en la cual se ubica el símbolo gráfico.
También es posible especificar la textura superficial sobre las líneas de dimensiones, pero solo si esta presentación no incluye algún riesgo de interpretaciones equivocadas.
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Terminología empleada Definiciones básicas en tolerancias dimensionales En el manejo de tolerancias dimensionales, es importante definir los términos y la nomenclatura, con la cual se podrán precisar sus características y establecer sus posibles aplicaciones. Eje El termino eje es utilizado para designar cualquier medida exterior de una pieza, aunque esta no sea cilíndrica.
Agujero El termino agujero es utilizado para designar cualquier medida interior de una pieza aunque esta no sea cilíndrica.
Medida efectiva de la pieza Es la medida que se obtiene como resultado de una medición.
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Medidas limite Son las medidas extremas admisibles de una pieza, entre las culés debe encontrarse la medida efectiva.
Medida máxima Es la mayor de las dos medidas límite.
Medida mínima Es la menor de las dos medidas límite.
Medida nominal Es la medida que sirve de referencia para definir las medidas limite. Es el valor indicado en el plano.
Diferencia Es la diferencia algebraica entre una medida y la medida nominal correspondiente.
Diferencia superior (Ds; ds) Es la diferencia algebraica entre la medida máxima y la medida nominal correspondiente.
Diferencia inferior (Di; di) Es la diferencia algebraica entre la medida mínima y la medida nominal correspondiente.
Línea cero La línea cero es una línea recta, a partir de la se representan las diferencias. La línea cero es la línea de diferencia cero u corresponde a la medida nominal, por convención cuando la línea cero se traza horizontalmente, las diferencias positivas quedan por encima y las negativas por debajo.
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Tolerancia Es la diferencia entre la medida máxima y mínima, también es la diferencia algebraica entre las diferencias superior e inferior.
Ajuste El ajuste es la relación resultante de la diferencia, antes de su montaje, entre las medidas de dos piezas que se han de ser montadas una sobre la otra.
Medida nominal de un ajuste Es el valor común de la medida nominal de los dos elementos del ajuste.
Tolerancia del ajuste Es la suma aritmética de las tolerancias de los dos elementos de ajuste.
Juego Es la diferencia entre las medidas, antes del montaje, del agujero y el eje, cuando esta diferencia es positiva.
Apriete Es el valor absoluto de la diferencia entre las medidas, antes del montaje, del agujero y el eje, cuando esta diferencia es negativa.
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Enlaces de interés Dónde podemos encontrar más información
Tolerancias dimensionales: http://ajustes.wordpress.com/1-tolerancias-dimensionales/ http://isa.umh.es/asignaturas/tf/tema3.pdf http:// es.wikipedia.org/wiki/Ajuste http://www.scribd.com/doc/31615225/AJUSTES-Y-TOLERANCIASDIMENSIONALES http://www.fing.edu.uy/iimpi/academica/grado/elemmaq/teorico/Ajustes&Tolerancia s9-4.pdf
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