DIMENSIONES Y TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS

DIMENSIONES Y TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS

DIMENSIONES Y TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS Primitivo Reyes A. / Junio 2003

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CURSO DE DIMENSIONES Y TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS Duración 16 horas OBJETIVO Al terminar el curso, el participante comprenderá e interpretará mejor las tolerancias geométricas, utilizada hoy en día por el 90% de la industria.

DIRIGIDO A Ingenieros de diseño, ingenieros de manufactura, supervisores de línea, inspectores, dibujantes, metrologistas, personal con necesidad de leer e interpretar dibujos con tolerancias geométricas.

BENEFICIOS Al finalizar el curso el participante será capaz de: I. II.

Seleccionar y aplicar tolerancias geométricas tridimensionales a las piezas y dibujos que las definen. Seleccionar y aplicar Datums para manufactura e inspección.

III.

Determinar las tolerancias óptimas (las más amplias) para el ensamble correcto de la pieza.

IV.

Decidir y aprovechar el uso de modificadores MMC, LMC o RFS según lo exija el diseño funcional de la pieza.

V.

Combinar tolerancias geométricas en la ingeniería concurrente para mejorar la calidad, manufacturabilidad y ensamble de las piezas.

VI.

Seleccionar y adecuar los equipos de medición necesarios para inspeccionar las piezas dimensionadas con tolerancias geométricas.

VII.

Hablar el mismo lenguaje internacional con clientes, proveedores y planta.

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CONTENIDO I.

Dimensionado geométrico A. B. C. D.

II.

Controles de Forma A. B. C. D. E.

III.

Introducción Datums característica plana Marco de referencia Precedencia Regla 3 -2-1 Datums específicos Datums – característica de medida

Controles de Orientación A. B. C. D. E.

V.

Información general Planicidad Rectitud de características Circularidad Cilindricidad

Datums A. B. C. D. E. F. G.

IV.

Introducción Condiciones del material máximo y mínimo Símbolos de las tolerancias geométricas y modificadores Dimensiones básicas y aplicaciones

Introducción Orientación de las zonas de tolerancia Perpendicularidad Angularidad Paralelismo

Controles de localización o Posición A. B. C. D.

Introducción Tolerancias de posición Aplicaciones MMC, RFS, LMC, simetría, etc. Concentricidad

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VI.

Controles de variación o Desviación – Cabeceo A. B. C. D.

VII.

Controles de Perfil A. B. C.

VIII.

Introducción Estableciendo Datums eje Desviación circular Desviación total

Introducción Perfil de una superficie Perfil de una línea

Evaluación Final

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CAPÍTULO

1

DIMENSIONADO GEOMÉTRICO

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CAPÍTULO 1 INSTRUCCIONES ANTES DE LEER ESTE CAPÍTULO, CONTESTE LA EVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS PREVIOS QUE INICIA EN LA SIGUIENTE PÁGINA.

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CAPITULO 1 Capítulo 1 “Muchos de los problemas de la industria derivan de comunicaciones deficientes. En los mercados competitivos actuales, no es suficiente hacer dibujos que puedan ser entendidos, sino dibujos que no puedan ser MAL INTERPRETADOS.” INTRODUCCIÓN Estudiar dimensiones y tolerancias geométricas es como edificar. Si se desea que el edificio sea sólido y perdure, se requiere de cimientos sólidos y fuertes. Igualmente, si desea obtener conocimientos acerca de DIMENSIONES Y TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS sólidos y perdurables, deberá establecer una comprensión de los fundamentos del lenguaje. Estudiando la terminología en este capítulo, estará preparado para aprender y usar los conceptos de los capítulos subsecuentes. DIMENSIONES Y TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS HISTORIA Desde que el ser humano creó artefactos ha utilizado medidas, métodos de dibujo y planos. Los planos ya eran conocidos hacia el año 6,000 a. C. En esas épocas la unidad de medida utilizada por las civilizaciones del Nilo y de los Caldeos fue un “cubito real”. Durante cerca de los dos mil años esta medida fluctuó entre la longitud de 45 a 48 cm. Alrededor del año 4,000 a. C. El cubito real fue estandarizado en 46.33 cm. Esto estableció un patrón que siguió por mas de 6,000 años. Desde que existen medidas, métodos para dibujar y dibujos, ha habido controversias, comités y estándares. La manufactura, tal como la conocemos el día de hoy, se inició con la Revolución Industrial en los 1800’s. Ya existían dibujos, claro está, pero estos eran muy distintos a los utilizados actualmente. Un dibujo típico de los 1800’s fue una joya artística con muchas vistas hechas con tinta y con una precisión que se asemejaba a un fotografía. Ocasionalmente el diseñador anotaba una dimensión, pero por lo general, esto se consideraba innecesario.

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¿Por qué? Por que el proceso de manufactura en estos tiempos era muy diferente. No existían líneas de ensamble, ni departamentos o unidades corporativas diseminadas por todo el país y menos mundialmente. En esos tiempos, la manufactura era una industria casera y el “obrero” lo hacia todo, desde la hechura de partes hasta el ensamble final y los conocimientos adquiridos con mucho esfuerzo se heredaban de generación en generación. Para estos hombres no existía el concepto de variación. Solamente la perfección era aceptable. Claro que había variación, pero los instrumentos en esos tiempos carecían de la precisión para detectarla. Si se presentaban problemas de ajuste, el labrador simplemente ajustaba, limaba, agregaba, etc. Hasta que la pieza trabajaba perfectamente. Todo el proceso se hacía bajo un solo techo y la comunicación entre los trabajadores era constante e inmediata: “La falta a este lado.””Esta esquina tiene mucho claro.””Ahora si ajusta.” Usted podrá ver que el proceso en esos tiempos si conocía calidad, pero era lento, laborioso y consecuentemente costoso. La llegada de la línea de ensamble y otras mejoras tecnológicas revolucionaron la manufactura. La línea de ensamble reemplazo al obrero generalizado por el especialista y le quito el tiempo para el “ajusta y prueba”. Métodos mejorados de medición también ayudaron a eliminar el mito de la “perfección”. Los ingenieros ahora entienden que la variación es inevitable. Más todavía, en cada dimensión de cualquier ensamble, se permite cierta variación si impedir un buen funcionamiento de la parte, mientras que esa variación, -- la tolerancia --, sea identificada, entendida, y controlada. Esto llevó al desarrollo del sistema de tolerancias mas / menos o sistema de coordenadas y el lugar más lógico para su anotación fue el dibujo o plano de ingeniería o de diseño. Con este desarrollo los dibujos cambiaron de simple y bellas reproducciones de las partes, a herramientas de comunicación entre los distintos departamentos, los que a su vez descentralizaron, se especializaron más y más y se sujetaban a demandas mas estrictas. Estándares de Dibujo de Ingeniería Con el fin de mejorar la calidad de los dibujos, se hicieron esfuerzos para su estandarización. En 1935, después de años de discusión la American Standards Association (Organización Americana de Estándares) publicó los primeros estándares para dibujo con la publicación “American Draqing and Drafting Room

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Practices”. De sus escasas 18 páginas, solo cinco se dedicaban al dimensionamiento. Las tolerancias solamente se cubrían en dos breves párrafos. Esto fue el principio, pero sus deficiencias obvias al iniciarse la segunda guerra mundial. En Inglaterra, la producción bélica fue fuertemente afectada por el alto índice de deshecho, ya que las partes no embonaban adecuadamente. Los ingleses determinaron que esta debilidad tenía su origen en los mas / menos del sistema de coordenadas – y, más crítico todavía, la ausencia de información completa en dibujos de ingeniería. Impulsados por las necesidades de la guerra, los Británicos innovaron y estandarizaron. Stanley Parker de la Royal Torpedo Factory (fábrica real de torpedos) en Alexandría, Escocia, creó un sistema de posicionamiento de tolerancias con zonas de tolerancias circulares ( vs. Cuadradas). Los ingleses continuaron publicando un juego de estándares en 1944 y en 1948 publicaron “Dimensional Análisis of Engineering Design” (análisis dimensional del diseño de ingeniería). Este fue el primer estándar completo usando los conceptos básicos de dimensiones de posicionamiento actuales. DGT EN LOS ESTADOS UNIDOS En 1940 en los Estados Unidos, Chevrolet, publico un manual para dibujantes, la primera publicación conteniendo alguna discusión significativa sobre posición de tolerancias. En 1945, el ejército de los EUA publico su “Ordinance Manual on Dimensioning and Tolerancing” (manual de ordenanza para dimensionamiento y tolerancias), el cual introdujo el uso de símbolos ( en lugar de notas) para especificar la forma de posicionamiento de las tolerancias. Aún asi, la segunda edición de la Asociación Americana de Estándares “American Standard Drawing and Drafting Room Practice”, publicada en 1946 sólo mencionó tolerancias en forma mínima. El mismo año, sin embargo, la Society of Automotive Engineers – SEA (sociedad de ingenieros automotrices) expandió la cobertura de prácticas de dimensionamiento aplicadas en la industria de la aviación en su “SEA Aeronautical Drafting Manual”. Una versión automotriz de estos estándares fue publicado en 1952. En 1949, los militares de los EUA siguieron a los británicos con la primera publicación de dimensiones y tolerancias, conocida como MIL -STD-8. Su sucesor, MIL-STD-8A, publicado en 1953 autorizó el uso de 7 símbolos básicos e introdujo una metodología para el dimensionamiento funcional. Ahora ya había tres diferentes grupos en los Estados Unidos publicando estándares de dibujo: ASA, SAE y los militares. Esto llevó a años de confusión por las inconsistencias entre los estándares, pero también a un progreso lento pero seguro en la unificación de dichos estándares.

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En 1957, la ASA aprobó el primer estándar dedicado a dimensiones y tolerancias, en coordinación con los Británicos y Canadienses; el estándar MIL-STD-8B de 1959 acercó a los militares a los de ASA Y SAE; y en 1966, después de años de debate, el primer estándar unificado fue publicado por el American National Standards Institute (ANSI) , sucesor de ASA, conocido como ANSI Y14.5 Este primer estándar fue actualizado en 1973 para reemplazar notas por símbolos en todas las tolerancias, y el estándar actual fue publicado en 1982. ANSI tiene programada la pub licación de la revisión de este estándar para 1993. Dimensiones y Tolerancias Geométricas están ahora en uso en el 70 – 80% de todas las compañías en los Estados Unidos y son el estándar reconocido para contratos militares. N.T.: En Europa el mismo estándar (con mínimas variaciones) se utiliza bajo el nombre ISO 1101 y en Alemania como DIN 7184. ¿QUÉ SON DIMENSIONES Y TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS? Es uno de los tres tipos de dimensiones usado en los dibujos (planos) industriales y de ingeniería, como se puede apreciar en el diagrama siguiente:

DIMENSIONES Y TOLERANCIAS

DIMENSIONES CON NÚMEROS

DIMENSIONES CON NOTAS

DIMENSIONES GEOMÉTRICAS (SÍMBOLOS)

FIGURA 1.1 DIAGRAMA DEL DIMENSIONADO

Concretamente las dimensiones y tolerancias geométricas (DTG) tienen un doble propósito, primero, es un conjunto de símbolos estandarizados para definir características de un pieza y sus zonas de tolerancias. Los símbolos y su interpretación están regulados por la norma ANSIY14.5-M-1994 de la American National Standards Institute de EUA. Segundo, e igual de importante, el DGT es una filosofía para definir la función o el trabajo de la pieza, para permitirle al diseñador dar a conocer exactamente como trabaja esa pieza, de manera que los departamento de manufactura e inspección puedan entender exactamente las necesidades de diseño. 10


Un concepto muy importante acerca de DGT es que las dimensiones en un dibujo definen el tamaño y la forma de una pieza para que funcione tal y como lo planeo el diseñador. Esta filosofía en dimensionado es una herramienta muy poderosa que puede resultar en una reducción en los costos de producción. Las DTG pueden verse como una herramienta para mejorar comunicaciones y como una filosofía de diseño entre diferentes departamentos para obtener ahorros significativos en los gastos de operación de una compañía. VENTAJAS DE DTG La industria militar, la automotriz y muchas otras más han estado usando DTG por más de 40 años, debido a una razón muy sencilla: REDUCE COSTOS. Algunas de las ventajas que proporciona son: ?

Mejora comunicaciones.

DTG puede proporcionar uniformidad en la especificación de dibujos y su interpretación, reduciendo discusiones, suposiciones o adivinanzas. Los departamentos de diseño, producción e inspección trabajan con el mismo lenguaje. ?

Mejora el diseño del producto.

Porque proporciona al diseñador mejores herramientas para “que diga exactamente lo que quiere”. Segundo, por que establece una filosofía en el dimensionado basada en la función en la fase del diseño de la pieza, llamada dimensionado funcional, que estudia la función en la fase del diseño y establece tolerancias de la pieza basado en sus necesidades funcionales. ?

Incrementa tolerancias para producción.

Hay dos maneras por las que las tolerancias se incrementan con el uso de DTG. Primero, bajo ciertas Condiciones DTG proporcionan tolerancias extras para la fabricación de las piezas, que permiten obtener ahorros en los costos de producción. Segundo, basado en el dimensionado funcional, las tolerancias se asignan a la pieza tomando en cuanta sus mas grandes para fabricarla y se elimina la posibilidad de que el diseñador copie tolerancias de otros planos o asigne tolerancias demasiado cerradas cuando no hay alguna referencia para determinar tolerancias funcionales.

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DESVENTAJAS Sin embargo, hay algunos problemas con DTG. Uno es la carencia de centros de capacitación, debido a que hay pocas escuelas o Institutos que proporcionen este tipo de entrenamiento. Mucho del aprendizaje viene de personas que están suficientemente interesadas en leer artículos y libros para aprender por si solos. Otro problema es el gran numero de malos ejemplos sobre DTG en algunos dibujos actuales. Hay literalmente miles de dibujos en la industria que tienen especificaciones sobre dimensiones incompletas o no -interpretables, lo que hace muy difícil, aunque no imposible, corregir e interpretar apropiadamente a los dibujos con DTG. DIMENSIONADO FUNCIONAL El dimensionado funcional es un filosofía del dimensionado y de las tolerancias de una pieza basado en el como debe funcionar. Cuando se dimensiona funcionalmente una pieza, el diseñador realiza un análisis funcional, que es un proceso donde el diseñador identifica las funciones de la pieza y usa esta información para definir las dimensiones y tolerancias de la pieza rea l. El dimensionado funcional y el análisis funcional es una herramienta muy importante en diseño, pero convertirse en un buen diseñador con DTG puede implicar muchos años de esfuerzo. Los beneficios para la persona en forma individual y para la compañía retribuyen los esfuerzos realizados y algunos de ellos se mencionan a continuación: ?

El diseñador desarrollará un objetivo de la filosofía en el diseño.

?

El diseñador desarrolla una interpretación real de cada pieza tomando en cuenta su funcionamiento.

?

Algunos problemas potenciales de la pieza se identificarán desde la etapa de diseño.

?

Puede establecerse un método objetivo para evaluar cambios en la pieza.

?

Se pueden obtener tolerancias mayores para la fabricación de la pieza. Las tolerancias se basan en la máxima tolerancia admisible, de manera que no afecte la función del producto.

?

Promueve mejores comunicaciones entre los departamento de diseño y desarrollo de producto.

?

En muchos casos las tolerancias de las piezas requieren pocos cambios, debido a que trabajan a su máximo valor.

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DEFINICIONES En DTG se utilizan ampliamente los términos “figura” y “figura dimensional” y es muy importante entender completamente el significado de esos términos. Una figura es un término general aplicado a una sección física de la pieza, como una superficie, un agujero o una ranura. Una figura dimensional es una superficie cilíndrica, esférica o recta o un conjunto de superficies paralelas, cada una de las cuales están asociadas a una dimensión de tamaño 1. Una dimensión de localización es una medida que localiza la línea central o el plano central de una figura en relación con la línea central o plano central de otra figura. En la figura 1-2 se muestran ejemplos de esas definiciones de las letras “A” a la “J” se representa una figura o una figura dimensional y las restantes letras “K, L y M” representan dimensiones de localización o posición. Cuando se refiere a una figura dimensional en uno sus valores extremos existen tres términos que se usarán ampliamente. Es importante entender las definiciones de estos términos que se usarán ampliamente. Es importante entender las definiciones de estos términos por que usan frecuentemente en este texto. Cuando una figura dimensional contiene la mayor cantidad de material está en su CONDICIÓN DE MÁXIMO MATERIAL (MMC en ingles). Por ejemplo, cuando el diámetro del perno de la figura 1-3 esta a 12.2 mm la pieza contiene la mayor cantidad de material y por lo tanto esta en su condición de máximo material (MMC). Una figura dimensional interna también puede tener una condición de máximo material , cuando el agujero de la figura 1-4 está a 10.0 mm, la parte contiene mayor cantidad de material y por lo tanto esta en la condición de máximo material.

RECUERDE Una figura dimensional externa (p.e una flecha) esta a MMC cuando esta en su límite mayor de tamaño. Una figura dimensional interna (p.e. un agujero) está a MMC cuando está en su límite menor de tamaño.

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Estas definiciones están transcritas de la Norma ANSI Y14.5-M-1982 – Sección 1-3

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ANEXAR FIGURA 1-2

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12.2 12.0

MMC LMC

MMC 26.4 26.0 LMC

FIGURA 1 -3 MMC Y LMC DE FIGURAS DIMENSIONALES EXTERNAS Cuando una figura dimensional contiene la mínima cantidad de material está en su CONDICIÓN DE MÍNIMO MATERIAL (LMC en ingles). Por ejemplo, cuando el diámetro del perno mostrado en la figura 1-3 esta a 12.0 mm la pieza contiene la menor cantidad de material por lo tanto está en su condición de mínimo material (LMC). Y también se puede apreciar en figuras dimensionales internas, cómo en el agujero de la figura 1-4 que a 10.5 mm la pieza contiene la menor cantidad de material y esta en su LMC.

RECUERDE. Una figura dimensional externa esta a LMC cuando está en su menor límite de tamaño. Una figura dimensional interna está a LMC cuando está en su mayor límite de tamaño.

Otra condición que debe conocerse es cómo definir una figura dimensional que no esta en ningún ext remo, pero que a cualquier condición (o tamaño) puede estar en una dimensión de la pieza en particular. El término para esta condición es INDIFERENCIA DIMENSIONAL DE LA FIGURA (RFS en inglés) que es cuando una tolerancia geométrica (o datum) se aplica en forma independiente del tamaño de la figura. La tolerancia geométrica se limita a la cantidad definida, sin tomar en cuenta el tamaño de la figura.

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LMC 10.5 10.0 MMC

FIGURA 1-4 MMC Y LMC DE FIGURAS DIMENSIONALES INTERNAS SÍMBOLOS PARA CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS Hay trece símbolos de características geométricas usados en el lenguaje de DTG y se muestran en las figuras 1-5. Están divididos en cinco categorías: forma, orientación, localización, variación y perfil. Los siguientes capítulos contienen una explicación detallada de cada símbolo. Véase el apéndice para las proporciones dimensionales de los símbolos de tolerancias geométricas.

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CATEGORÍA

CARACTERÍSTICA

SÍMBOLO

REFERENCIA A DATUM*

PLANICIDAD LINEARIDAD FORMA CIRCULARIDAD

NUNCA USA REFERENCIA A UN DATUM

CILINDRICIDAD PERPENDICULARIDAD ORIENTACIÓN

ANGULARIDAD PARALELISMO

POSICIÓN LOCALIZACIÓN CONCENTRICIDAD VARIACIÓN CIRCULAR VARIACIÓN VARIACIÓN TOTAL

PERFIL DE LÍNEA PERFIL PERFIL DE SUPERFICIE

SIEMPRE USA REFERENCIA A UN DATUM

SIEMPRE USA REFERENCIA A UN DATUM SIEMPRE USA REFERENCIA A UN DATUM

PUEDE USAR UNA REFERENCIA A DATUM

FIGURA 1-5 SÍMBOLOS GEOMÉTRICOS * Datum son planos de referencia utilizados en la verificación dimensional de la parte. Datums se explican en el capítulo 3.

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SÍMBOLOS DE MODIFICADORES Además de los símbolos de las características geométricas hay cinco símbolos modificadores usados en DTG y se muestran en la figura 1-6. Los primeros tres ya se explicaron y son MMC, LMC y RFS. El cuarto símbolo es para la zona de tolerancia proyectada y se explicará mas adelante. El último símbolo es conocido ampliamente como diámetro. Todos los símbolos se basan en la norma ANSI.Y14.5M-1994.

TERMINO

ABREVIACIÓN

CONDICIÓN DE MÁXIMO MATERIAL

MMC

SÍMBOLO M

CONDICIÓN DE MÍNIMO MATERIAL

LMC

L

INDIFERENCIA DIMENSIONAL

RFS

S P

ZONA PROYECTADA

DIÁMETRO

DIA

?

FIGURA 1-6 MODIFICADORES CUADRO DE CONTROL DE FIGURA Las tolerancias geométricas y sus modificadores se aplican a través de un cuadro de control, que es un rectángulo divido en varias secciones donde se dibujan los símbolos de las características, valores de las tolerancias y las referencias de datum. En la figura 1-7 se muestra el cuadro de control y sus secciones y en la figura 1 -8 se muestra un dibujo donde se aplica el cuadro de control.

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ANEXAR FIGURA 1 -7

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ANEXAR FIGURA 1-8

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REGLAS FUNDAMENTALES En las tolerancias geométricas hay tres reglas básicas muy importantes que son los cimientos del sistemas DTG, por lo que es muy necesario conocerlas y entenderlas. La primer regla es:

REGLA # 1 LA REGLA DEL LIMITE DIMENSIONAL (ENVOLVENTE) Para figuras dimensionales, donde solo se especifican tolerancias de tamaño, las superficies no podrán extenderse más allá de los limites de UNA FORMA PERFECTA A MMC

RECUERDE. La Regla # 1 se aplica a todas las figuras dimensionales en un dibujo. Es como un control invisible que se aplica a todas las figuras dimensionales a menos que se cancele por un tolerancia geométrica.

En la figura 1-9 se muestran aplicaciones de la Regla # 1. La “forma perfecta” de la Regla #1 significa planicidad, linearidad, circularidad cilindricidad perfectas. En otras palabras, si una figura dimensional se produce a MMC (toda la pieza) deberá tener una forma perfecta. Si se producen entre MMC y LMC, por ejemplo 10.7 mm en la pieza de la figura 1-9 entonces existe un error de forma igual a la cantidad diferente a MMC (10.8 – 10.7 = 0.1) que se puede aceptar. Si una figura dimensional se produce a LMC entonces existe un error igual a la cantidad de la variación (0.2 mm) que puede ser admisible. Si todo lo anterior le parece confuso, no se preocupe más adelante se explicara completamente la aplicación de la Regla # 1. * Las reglas aquí mostradas son transcurridas de ANSI- Y14.5M-1994.

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ANEXAR FIGURA 1-9

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Cuando se usa la Regla # 1 es muy importante entender exactamente que se aplica únicamente a figuras dimensionales individuales y no se aplica a interrelaciones entre varias figuras dimensionales, cuando se muestran figuras dimensionales coaxiales o perpendiculares una con otra, deberán controlarse por la localización u orientación para evitar especificaciones de dibujo incompletas. En la figura 1- 10 se muestra como se aplica la Regla # 1 a una figura dimensional para hacer una caja. RECUERDE La Regla # 1 se aplica solamente a figuras dimensionales individuales.

4.6 4.4 2.8 2.6

4.6 MMC 2.8 MMC LA REGLA # 1 APLICA A CADA FIGURA DIMENSIONAL INDIVIDUALMENTE Y NO DA CONTROL PARA LA RELACIÓN ANGULAR ENTRE LAS FIGURAS DIMENSIONALES

FIGURA 1-10 APLICACIÓN DE LA REGLA # 1 Hay muy pocas excepciones a la Regla # 1 de las que hay que estar conscientes. Primero, no se aplican a figuras dimensiones, que en su estado natural estén sujetas a variación libre o sea aquellas partes que no son rígidas cuando se sujetan con la mano. Para esos casos, consulte la norma ANSI.Y14-5M-1994 sección 6.8. La segunda excepción es para piezas que tiene dimensiones de materias primas o estandarizados como son flechas, tubos, hoja, laminas o materiales estructurales. RECUERDE. Hay dos excepciones a la Regla # 1. Piezas no rígidas y piezas de dimensiones estandarizadas.

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La Regla # 1 y la dimensión de la figura dimensional a la que se aplican, están relacionadas entre de un sola manera. La Regla #1 establece que la figura dimensional debe tener “forma perfecta” si esta a MMC. Esto significa que para la pieza de la figura 1-11, si la dimensión 2.6 2.8 mm estaba a MMC, la parte superior o inferior deberán estar completamente planos. Si la pieza estuviera a una dimensión menor a MMC existe un error de forma( p.e. planicidad de las superficies) igual a la cantidad de la desviación y que puede aceptarse. Si la pieza fuera producida a LMC, el error de forma también puede aceptarse y será igual a la cantidad de la variación. Este concepto se empleara en el CAPÍTULO 2. RECUERDE. La Regla #1 y su dimensión de tamaño asociada, están interrelacionadas entre sí.

4.6 4.4 2.8 2.6

2.7 ESPESOR ACTUAL DE LA PARTE

2.8 LIMITE MMC 0.1 ERROR DE FORMA PERMISIBLE

FIGURA 1-11 INTERRELACIÓN DE LA REGLA #1 Y DIMENSIONES

La segunda y tercer reglas básicas son simples convenciones para expresar tolerancias geométricas en los cuadros de control de la figura. Las figuras 1- 12 y 1-13 explican las Reglas # 2 y 3 respectivamente. Su explicación se hará obvia en las siguientes páginas. La Regla # 2 se explicara en el capítulo 5, mientras que la Regla # 3 se aplicará en todos los demás símbolos geométricos.

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REGLA # 2. REGLA DELA TOLERANCIA DE POSICIÓN Para tolerancias de posición deberán especificarse S , L , o M en el cuadro de control respecto al valor de la tolerancia, referencia o ambos según sea aplicable.

D

H

E

0.5 SI EL DATUM ES UNA FIGURA DIMENSIONAL SE DEBE ESPECIFICAR M, L, S.

FIGURA 1-12 REGLA DE LA TOLERANCIA DE POSICIÓN

REGLA # 3 (Regla para tolerancias diferentes a posición) Para tolerancias diferentes a la tolerancia de posición, se aplica a RFS con respecto a la tolerancia, referencia o ambos cuando no se especifican ningún modificador. Deberá especificarse a MMC en el cuadro de control cuando sea apropiado y deseado. (Aunque ciertos controles geométricos son siempre a RFS y por definición no se puede usar el modificador MMC). EJEMPLOS 0.12

(aplica RFS) ( aplica RFS)

0.6 D 0.1

M

A

(se especifica MMC)

FIGURA 1-13 REGLA PARA TOLERANCIAS DIFERENTES A POSICIÓN

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APLICACIONES El cuadro de control puede aplicarse tanto a una figura como a una figura dimensional y la posición del cuadro en el dibujo es la que determina cómo se aplica. En la figura 1-14 el cuadro de control esta localizado para aplicarse a la superficie del perno ( no está asociado a alguna dimensión de la figura dimensional ) y por lo tanto se aplica a una figura ( los elementos de superficie de perno ). En la figura 1-15 la posición del cuadro de control esta directamente debajo de la dimensión, indicando que se aplica a la dimensión del diámetro, que es una figura dimensional y el control se aplica al eje del diámetro. En este tipo de aplicación el cuadro de control se aplica sobre la figura dimensional. Debe tomarse en cuenta que existe un diferencia si un símbolo se aplica a una figura o a una figura dimensional. Los símbolos aplicados a una figura dimensional cancelan la Regla #1, mientras que aplicados a una figura no la cancelan.

RECUERDE. La posición del cuadro de control define si se aplica a una figura o a una figura dimensional. Sólo los cuadros de control que se apliquen a una figura dimensional pueden cancelar la Regla #1.

DIMENSIONES BÁSICAS Una dimensión básica es un valor numérico usado para describir teóricamente características exactas de una figura o referencia. Es la base para establecer variaciones permisibles por tolerancias sobre otras dimensiones, en notas o en un símbolo de control. Las dimensiones previamente usadas como “medibles” ( las dimensiones sin tolerancia usadas para establecer puntos, líneas o planos de verificación-medición ) también se pueden especificar como dimensiones básicas. Si se utilizan dimensiones básicas para definir las características (figuras) de una parte, se tienen que agregar tolerancias de variación permisible de cada localización especificada por la dimensión básica. Si las dimensiones básicas son utilizadas para definir dimensiones de verificación, como datums -objetivo? , entonces no se usan tolerancias geométricas. ?

Datums-objetivo son puntos de verificación. Vea la sección de datums-objetivo en el capítulo 3 que da una explicación detallada

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ANEXAR FIGURAS 1-14 Y 1-15

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En este caso aplicaran las tolerancias del fabricante del equipo de medición ( una tolerancia infinitamente mas pequeña que la tolerancia de producción ). Las dimensiones básicas se definen por una de tres maneras ; encerrando el valor numérico en un rectángulo, poniendo la palabra “básica” (basic en inglés) después de la dimensión o por el uso de una nota general. En la figura 1-16 se muestra un dibujo con los tres métodos. RECUERDE. Dimensiones básicas que definen una característica de la parte deben tener una especificación de tolerancia geométrica para la figura de la parte.

TOLERANCIAS EXTRAS Cuando se aplica una tolerancia geométrica a una figura dimensional y cuando esta contenga un modificador MMC en la sección de la tolerancia del cuadro de control, entonces es posible que haya una tolerancia permisible extra. Cuando el modificador MMC se usa en esta forma significa que la tolerancia definida se aplica cuando la figura dimensional esta en su condición de máximo material (MMC) y se permite un incremento en la tolerancia marcada, igual al valor de la desviación. A esta tolerancia se le conoce como TOLERANCIA EXTRA y en la figura 1 -17 se muestra un ejemplo para una aplicación de linearidad.

RECUERDE. El valor de la tolerancia extra parte de la tolerancia para una figura dimensional y es igual a la cantidad de la variación de la figura dimensional desde su MMC.

Existe otro caso que puede considerarse como tolerancia extra, cuando se aplica la Regla #1 a una figura dimensional. La Regla #1 establece una “forma perfecta a MMC”, pero cuando la figura dimensional varía desde MMC se permite un error de forma igual a la cantidad de variación.

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ANEXAR FIGURA 1-16

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ANEXE FIGURA 1 -17

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RECUERDE. Existen dos Condiciones donde aparece una tolerancia extra: -

Cuando se aplica la Regla # 1 Cuando se aplica una tolerancia geométrica a una figura dimensional a MMC CONDICIÓN VIRTUAL

Cuando de analizan componentes que se ensamblan con otros, o cuando se diseñan dispositivos calibradores o medidores, es importante que se pueda calcular un límite teórico extremo para las características de la pieza. La CONDICIÓN VIRTUAL es el límite teórico extremo de una figura dimensional generado por los efectos acumulados de MMC y cualquier tolerancia geométrica aplicable. Todas las figuras dimensionales tienen una condición virtual. Cuando no se aplica una tolerancia geométrica a una figura dimensional su condición virtual es igual a su MMC mas el efecto de la Regla #1. Esta condición se muestra en la figura 1-18. Si una tolerancia geométrica cancela la Regla #1 entonces sus efectos deberán considerarse en la determinación de la condición virtual. Un ejemplo de esto se encuentra en la figura 1 -19. El concepto de la Condición Virtual es utilizado por los siguientes grupos de personas: ?

Diseñadores del Producto – Para calcular Condiciones extremas en el análisis de partes que embonan entre sí.

?

Inspectores – Para determinar Condiciones extremas para el montaje del equipo de inspección.

?

Diseñadores de dispositivos de verificación – Para calcular dimensiones de los dispositivos.

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10.6

?

10.4

?

10.4

10.2

MMC = 10.4 CONDICIÓN VIRTUAL = 10.4 + 0 = 10.4 FIGURA DIMENSIONAL EXTERIOR

MMC = 10.4 CONDICIÓN VIRTUAL = 10.4 – 0 =10.4 FIGURA DIMENSIONAL INTERIOR

FIGURA 1-18 CONDICIÓN VIRTUAL SEGÚN LA REGLA #1

10.6 10.4

?

? 0.1

?

M

10.4

10.2

MMC = 10.4 CONDICIÓN VIRTUAL = 10.4 + 0.1 = 10.5 FIGURA DIMENSIONAL EXTERIOR

MMC = 10.4 CONDICIÓN VIRTUAL = 10.4 – 0.1 =10.3 FIGURA DIMENSIONAL INTERIOR

FIGURA 1-19 CONDICIÓN VIRTUAL USANDO TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS

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? 0.1 M


VOCABULARIO Dimensiones y Tolerancias Geométricas (DTG) Dimensiones Funcionales Análisis Funcional Figura Figura Dimensional Dimensión de Localización Condición de Máximo Material (MMC) Condición de Mínimo Material (LMC) Indiferencia Dimensional de la Figura (RFS) Regla #1 Regla #2 Regla #3 Cuadro de Control de la Figura Dimensión Básica Tolerancia Extra Condición Virtual

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CAPÍTULO

2

CONTROLES DE FORMA

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CAPÍTULO 2 “Si puedes medir lo que hablas y puedes expresarlo en números, sabes algo de ello, si no lo puedes expresar en números, tus conocimientos son débiles e insatisfactorios” Lord Kelvin 1883 INTRODUCCIÓN Los controles de forma definen o amplían la forma de una figura o figura dimensional ya sea que los límites de la regla #1 no se apliquen o no sean satisfactorios. INFORMACIÓN GENERAL Cuando se analiza la forma de un objeto debe tomarse en cuenta la planicidad de su superficie, la linearidad de sus elementos lineales, la redondez de una sección circular o qué tan cilíndrico es el objeto. Con DTG se utilizan los siguientes símbolos en un dibujo de ingeniería.

PLANICIDAD LINEARIDAD O RECTITUD CIRCULARIDAD

CILINDRICIDAD

Una tolerancia de forma se aplica cuando los límites establecidos por las tolerancias de tamaño, posición o la regla #1 no permiten obtener un control suficiente para satisfacer los requisitos funcionales de la pieza.

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Los controles de forma se aplican siempre a figuras o figuras dimensionales individuales y se usan para definir la forma o contorno de una figura en relación a ella misma, por lo tanto, los controles de forma nunca se usan respecto a una referencia de datum ? .

RECUERDE. Los controles de forma nunca usan una referencia de datum.

En la aplicación de los controles de forma se usa la regla #3 (Ver capítulo 1). PLANICIDAD Cuando una superficie es plana, todos sus elementos deben quedar en un plano teórico individual. Una tolerancia de planicidad es la cantidad que se les permite a los elementos de la superficie variar respecto a un plano teórico. Una zona de tolerancia para planicidad es la distancia entre dos planos. La planicidad (asi como las otras tolerancias de forma) se mide respecto a su verdadera y propia contraparte. En el caso de la planicidad se establece un plano teórico al tomar en cuenta los tres puntos más altos de la superficie considerada. Luego se defina un segundo plano paralelo al primero pero con una separación igual al valor de la tolerancia de planicidad. Todos los puntos de la superficie considerada deben quedar dentro de esos dos planos. Vea la figura 2 -1. RECUERDE. Una zona de tolerancia de planicidad es la distancia entre dos planos paralelos igual al valor de la tolerancia de planicidad.

Véase figura 2 -1 ZONA DE TOLERANCIA DE PLANICIDAD La planicidad sólo se puede aplicar a una figura (p.e. una superficie plana) y por lo tanto no puede usar el modificador MMC o LMC. Un control geométrico sólo puede usar esos modificadores cuando se aplican a una figura dimensional. (Se aplica la Regla #3)

?

Datum son los planos de referencia para la medición y / o verificación de partes. Los Datums se explican en el CAPÍTULO 3.

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ANEXAR FIGURA 2-1

38


PLANICIDAD Y LA REGLA # 1 Cuando se aplica la regla # 1 a una figura dimensional planar existe un control automático de planicidad para ambas superficies. Este control automático es un resultado de la relación que existe entre la regla #1 (forma perfecta a MMC) y la dimensión de tamaño. Cuando la figura dimensional esta a MMC, ambas superficies deben estar perfectamente planas. Debido a que la figura dimensional varía respecto a MMC se permite un error en la planicidad igual al valor de la variación. Vea el ejemplo de la figura 2-2

RECUERD E. Cuando se aplica la regla # 1 a un figura dimensional, se obtiene un control automático de la planicidad para ambas superficies.

APLICACIÓN Cuando el control automático de planicidad indirecto de la regla # 1 no es suficiente para satisfacer las necesidades funcionales de la pieza, puede agregarse un control de planicidad. Un control de planicidad nunca cancela la regla # 1, sólo define el máximo error de planicidad permisible de la superficie. La figura 2-3 muestra una aplicación de un control de planicidad de la que se observan los siguientes puntos: ?

El control de planicidad limita la planicidad de la superficie solamente cuando a l pieza varía de MMC por un valor mayor que la tolerancia de planicidad.

?

El control de planicidad no cancela la regla # 1.

?

El control de planicidad no afecta la condición virtual.

?

El valor de la tolerancia de planicidad deberá ser menor que la tolerancia dimensional. CONTROLES DE PLANICIDAD INDIRECTOS

Existen varios controles geométricos que pueden afectar de forma indirecta a la planicidad de una superficie. La relación entre la regla #1 y una dimensión de tamaño se considera un control de planicidad. En ciertos casos la perpendicularidad, el paralelismo, la angularidad, la desviación total y el perfil pueden controlar también la planicidad. (Se explicará más ampliamente en capítulos posteriores.)

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ANEXAR FIGURA 2-2

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ANEXAR FIGURA 2-3

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PRUEBA DE VALIDEZ PARA PLANICIDAD Para que un control de planicidad sea válido deberá cumplir las siguientes condiciones: ?

No deberá usarse ninguna referencia a un datum en el cuadro de control para planicidad.

?

El control deberá aplicarse a una figura planar.

?

No puede usarse ningún modificador.

?

El valor de la tolerancia específica para planicidad debe ser un refinamiento de cualquier otra tolerancia geométrica que pueda controlar la forma de la figura (p.e . regla #1, perfil, angularidad, perpendicularidad, paralelismo)

¿El simbolo o hace referencia a un datum?

SI

NO

¿El simbolo utiliza modificadores?(MMC,LMC,RFS)

SI

NO

¿El control de planicidad aplica a una figura planar?

NO

ESTA ESPECIFICACION DE UN CONTROL DE PLANICIDAD NO ES VALIDA

SI

¿El valor de tolerancia de planicidad es un refinamiento de alguna otra tolerancia geométrica que ocntrola la forma de la figura? (p.e. regla #1 ) NO

SI

ESTO ES UNA ESPECIFICAION CORRECTA DE UN CONTROL DE PLANICIDAD

FIGURA 2-4 PRUEBA DE VALIDEZ PARA PLANICIDAD

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LINEARIDAD DE FIGURAS La linearidad es una condición donde cada elemento lineal de una figura es teóricamente una línea recta. Una tolerancia de linearidad es la cantidad que se le permite a un elemento lineal de una superficie variar respecto a un línea recta teórica. La forma de la zona de tolerancia de linearidad esta entre dos líneas paralelas y su separación es el valor de la tolerancia especifica en el cuadro de control. La zona de tolerancia se aplica en la vista del dibujo donde se ponga el símbolo de linearidad y no ejerce control sobre las otras vistas, como se muestra en la figura 2-5. RECUERDE. La zona de tolerancia de linearidad para un elemento de superficie (figura) son dos líneas paralelas separadas una distancia igual al valor de la tolerancia de linearidad.

La lineari dad de una figura sólo puede aplicarse a un elemento de superficie, y por lo tanto no puede usar el modificador MMC o LMC. Un control geométrico puede usar esos modificadores solamente cuando se aplica a una figura dimensional. (También aplica la Regla #3) LINEARIDAD Y LA REGLA #1 Siempre que la regla # 1 se aplica a una figura dimensional planar, existe un control automático de linearidad para los elementos de ambas superficies, Este control automático es un resultado de la interrelación de la regla # 1 (forma perfecta MMC) y la dimensión de tamaño. Si la figura dimensional varia de MMC, se permite un error en la linearidad igual al valor de la variación, como se muestra en la figura 2-6.

RECUERDE. Siempre que se aplica la regla # 1 a una figura dimensional planar se aplica un control de linearidad para los elementos lineales de ambas superficies.

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ANEXAR FIGURA 2-5

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ANEXAR FIGURA 2-6

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APLICACIÓN Si el control automático indirecto de linearidad por la regla # 1 no es suficiente para satisfacer los requerimientos funcionales de la pieza, puede agregarse a un control de linearidad a los elementos de la superficie, pero nunca cancela la regla #1 y sólo define el máximo error permisible en linearidad de la superficie. Al ver la figura 2-7 se puede apreciar los siguientes puntos respecto al control de linearidad: ?

El control de linearidad limite los elementos de una superficie únicamente cuando la pieza varía la MMC en una cantidad mayor a la tolerancia de linearidad.

?

El control de linearidad no cancela la regla #1.

?

El control de linearidad no afecta la condición virtual.

?

El valor de la tolerancia de linearidad deberá ser menor que la tolerancia de tamaño. PRUEBA DE VALIDEZ PARA EL CONTROL DE LINEARIDAD

Para que un control de linearidad sea válido deberá cumplir las siguientes Condiciones: ?

No deberá usarse ninguna referencia a un datum en el cuadro de control.

?

El control deberá aplicarse a una figura de superficie.

?

El control de linearidad deberá mostrarse en la vista, donde los elementos lineales que van a controlar, se vean como una línea.

?

No debe usarse ningún modificador.

?

El valor de la tolerancia especificada para linearidad debe ser un refinamiento de cualquier otra tolerancia geométrica que pueda controlar la forma de la figura (p.e. regla #1, perfil, angularidad, perpendicularidad, paralelismo)

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ANEXAR FIGURA 2-7

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Una prueba muy sencilla para verificar la validez de un control de linearidad (aplicado a una figura) se muestra en la figura 2-8

¿El simbolo o hace referencia a un datum?

SI

NO

NO

¿El contro de linearidad aplica a una figura de elementos lineales?

ESTA ESPECIFICACION DE UN CONTROL DE PLANICIDAD NO ES VALIDA

SI

¿El control de linearidad aplica a una vista en los cuales los elementos lineales son mostrados como una línea recta?

NO

SI

¿El simbolo utiliza algun modificador? (MMC, LMC o RFS)

SI

NO

¿El valor de tolerancia de linearidad es un refinamiento de alguna otra tolerancia geométrica que controla la linearidad de la figura? (p.e. regla #1, perpendicularidad, paralelismo, angularidad,planicidad,variación circular)

NO

SI

ESTO ES UNA ESPECIFICAION CORRECTA DE UN CONTROL DE PLANICIDAD

FIGURA 2 -8 PRUEBA DE VALIDEZ PARA UN CONTROL DE LINEARIDAD

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LINEARIDAD DE UNA FIGURA DIMENSIONAL El control de linearidad es la única tolerancia de forma que puede aplicarse tanto a una figura como a una figura dimensional, pero la zona de tolerancia es diferente. Las diferencias más notables son: ? ?

La zona de tolerancia aplica al eje de la figura dimensional. Cuando el símbolo de control se aplica a una figura dimensional se cancela la regla # 1.

?

Se modifica la condición virtual de la figura dimensional.

?

Pueden aplicarse modificadores al cuadro control.

?

El valor de la tolerancia especificada podrá ser mayor que la tolerancia de la dimensión.

La posición del símbolo de control en el dibujo indica si el control se aplica a una figura o a una figura dimensional. En la Figura 2-9 el control se dirige a la superficie del perno, que es una figura y por lo tanto el símbolo se aplica a los elementos de la superficie del perno. En la figura 2-10 el control se dirige a una figura dimensional. 12.7 12.2 0.2

0.2

12.7 12.2

FIGURA2-9 LINEARIDAD APLICADA A UNA FIGURA

FIGURA 2 -10 LINEARIDAD APLICADA A UNA FIGURA DIMENSIONAL

RECUERDE. Cuando un control de linearidad se aplica a una figura dimensional se cancela la regla #1 y se afecta la condición virtual.

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EL CONTROL DE LINEARIDAD Y LA REGLA #1 Cuando se aplica la regla #1 a una figura dimensional existe un control automático de linearidad para su eje o centro de plano, debido a la interrelación de la regla #1 (forma perfecta a MMC) y la dimensión del tamaño. Cuando la figura dimensional esta a MMC su eje o centro de plano debe ser perfectamente recto. Conforme la figura dimensional varía de MMC, su eje o centro puede tener un error de linearidad igual a la cantidad de la variación. Vea el ejemplo de la figura 2 -11. RECUERDE. Cuando la regla # 1 se aplica a una figura dimensional existe un control automático de linearidad para el eje o centro del plano de la figura dimensional.

APLICACIÓN A RFS Cuando se aplica el control de linearidad a una figura dimensional deberá definirse si se aplica a RFS, MMC o LMC. En esta sección se explicará el uso a RFS. Cuando desea aplicar el control de linearidad en la condición de RFS, no se requiere definir el símbolo con un modificador debido a la regla # 3. (Vea Capítulo 1) Cuando el control automático de linearidad de la regla # 1 no es suficiente para satisfacer los requerimientos funcionales de la pieza, puede agregarse un control de linearidad. La figura 2-12 muestra un ejemplo de un control de linearidad aplicado a una figura dimensional. Observe que la posición del control significa que se aplica a una figura dimensional. Cuando el control de linearidad se aplica a una figura dimensional hay que tomar en cuenta los siguientes conceptos: ?

La tolerancia de linearidad específica una zona de tolerancia donde debe quedar el eje o centro del plano.

?

Se cancela la regla # 1.

?

Se aplica la regla #3.

?

Se afecta la condición virtual.

?

La figura dimensional debe quedar dentro de su tolerancia de tamaño.

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51


APLICACIÓN A MMC Cuando se usa el modificador MMC en un control de linearidad, significa que la tolerancia marcada se aplica cuando la figura dimensional esta a MMC y se obtienen dos ventajas: Primero, conforme el tamaño de la figura varía de MMC, se obtiene una tolerancia extra. Segundo, la tolerancia se puede verificar con un dispositivo fijo, que no tenga partes móviles. En la figura 2.13 se muestra un ejemplo de este caso. Los conceptos relacionados al control de linearidad aplicado a una figura dimensional a MMC son los siguientes: ?

El eje o centro de plano debe quedar dentro de la zona de tolerancia especificada de linearidad.

?

Se cancela la regla #1.

?

Se afecta la condición virtual de la figura dimensional.

?

Se obtiene una tolerancia extra.

?

La figura dimensional debe quedar dentro de su tolerancia de tamaño.

RECUERDE. Cuando se aplica el control de linearidad a una figura dimensional a MMC se obtiene una tolerancia extra.

CONTROLES INDIRECTOS DE LINEARIDAD Existen varios controles geométricos que afectan indirectamente la linearidad de un eje o centro de plano. La relación de la regla # 1 y el tamaño funcionan como un control. En otro casos la perpendicularidad, paralelismo, angularidad, perfil, la desviación y tolerancias de posición son controles indirectos de linearidad. En otros capítulos se explicarán a mpliamente.

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ANEXAR FIGURA 2 -13

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PRUEBA DE VALIDEZ PARA LINEARIDAD Para que un control de linearidad aplicado a una figura dimensional sea valido deberá satisfacer las siguientes Condiciones: ?

No deberá usarse ninguna referencia a un datum en el cuadro de control.

?

El control deberá aplicarse a una figura dimensional.

?

El valor de la tolerancia especificada de linearidad no deberá ser más grande que la tolerancia de linearidad resultante de cualquier otra tolera ncia geométrica que controle la forma de la figura dimensional.

En la figura 2-14 se muestra una prueba sencilla para verificar la validez de un control de linearidad.

¿EL SIMBOLO USA ALGUNA REFERENCIA A UN DATUM?

SI

NO

¿EL CONTROL DE LINEARIDAD SE APLICA A UNA FIGURA DIMENSIONAL SI

¿EL VALOR DE LA TOLERANCIA DE LINEARIDAD ES UN REFINAMIENTO DE UNA TOLERANCIA GEOMETRICA QUE CONTROLA LA LINEARIDAD DE UNA FIGURA?. POR EJEMPLO LOCALIZACION, PERPERND., ANGULARIDAD, PARALELISMO, VAR.

NO

ESTO NO ES UNA ESPECIFICACION VALIDA PARA UN CONTROL DE LINEARIDAD

NO

SI

ESTO ES UNA ESPECIFICACION VALIDA PARA UN CONTROL DE LINEARIDAD

FIGURA 2-14 PRUEBA DE VALIDEZ PARA UN CONTROL DE LINEARIDAD APLICADA A UNA FIGURA DIMENSIONAL 54


CIRCULARIDAD La circularidad es una condición donde la superficie de un cilindro ( esfera o cono) es un círculo perfecto teórico, en cualquier sección radial perpendicular a un eje común. Una tolerancia de circularidad es la cantidad en que pueden variar de un círculo los elementos de una superficie circular. Una zona de tolerancia de circularidad, aplicada a la superficie externa, consiste en dos círculos concéntricos, uno circunscribe los puntos más altos y el otro es radialmente más chico, en el mismo valor de la tolerancia de circularidad. Vea figura 2-15. Una zona de tolerancia de circularidad aplicada a una superficie interna consiste en dos círculos concéntricos, uno de ellos en contacto con los puntos más altos del diámetro de la pieza y el otro es radialmente más grande, en el mismo valor de la tolerancia de circularidad. NOTA: La información referente a los controles de circularidad se aplica solamente a partes rígidas. Para partes no-rígidas vea la norma ANSI Y14.5-M-1982, sección 6.8. RECUERDE. Una zona de tolerancia para circularidad está formada por dos círculos concéntricos separados radialmente por una distancia igual al valor de la tolerancia de circularidad.

La circularidad puede aplicarse solamente a una figura (elementos de la superficie de un diámetro) y por lo tanto no puede usar un modificador MMC o LMC. Un control geométrico sólo puede usar esos modificadores cuando se aplica a una figura dimensional. La regla # 3 también se aplica. CIRCULARIDAD Y LA REGLA #1 Cuando se aplica la Regla #1 a una figura dimensional diametral existe un control automático de circularidad para su superficie, que es el resultado de la relación que existe entre la Regla # 1 (forma perfecta a MMC) y las dimensiones de la pieza. Cuando el diámetro está a MMC, sus elementos deben estar perfectamente circulares y conforme el diámetro varíe de MMC puede aceptarse un error de circularidad. V ea el ejemplo de la figura 2 -16. RECUERDE. Cuando se aplica la regla # 1 a una figura diametral existe un control automático de circularidad para los elementos de la superficie de cada sección diametral. 55



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La figura 2-16 ilustra lo que sucede cuando se controla un diámetro por la regla #1. Los elementos de la superficie diametral deben de quedar entre dos círculos concéntricos, un circulo igual al tamaño del diámetro a MMC y el segundo círculo igual al diámetro a LMC, todo ello como resultado de la relación que existe entre la regla # 1 y la dimensión de la pieza. Por lo tanto una dimensión diametral automáticamente controla la circularidad de un diámetro a la mitad de su tolerancia de tamaño.

RECUERDE. Cuando se aplica la regla # 1 a una figura dimensional diametral, la circularidad se controla automáticamente a la mitad de la tolerancia diametral.

APLICACIÓN Si el control de circularidad automático de circularidad indirecto de la regla # 1 no es suficiente para satisfacer los requerimientos funcionales de la pieza, puede agregarse un control de circularidad, que nunca cancela la regla #1 y limita el máximo error permisible en circularidad de la superficie. La figura 2-17 muestra aplicación de un control de circularidad que debe cumplir los sig uientes conceptos: ?

El control de circularidad limita la máxima variación de la superficie solamente cuando la pieza varía de MMC en una cantidad mayor al valor de la tolerancia de circularidad.

?

El control de circularidad no cancela la regla # 1.

?

El control de circularidad no afecta la condición virtual.

?

El valor de la tolerancia de circularidad deberá ser menor a la mitad de la tolerancia del diámetro.

?

El diámetro deberá estar dentro de su tolerancia de tamaño. LA CILINDRICIDAD Y LA REGLA # 1

Cuando se aplica la regla # 1 a una figura dimensional cilíndrica existe un control automático de cilindricidad para sus superficie, que es debido a la relación de la regla # 1(forma perfecta a MMC) y al tamaño de la pieza. Cuando el cilindro está a MMC deberá ser un cilindro perfecto (circularidad perfecta, linearidad perfecta, cilindricidad perfecta).

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ANEXAR FIGURA 2-17

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RECUERDE. Cuando se aplica la regla # 1 a una figura cilíndrica, existe un control de cilindricidad para los elementos de superficie del cilindro. Cuando una figura dimensional cilíndrica se controla con la regla # 1, sus elementos de la superficie deben quedar entre dos cilindros concéntrico, uno de ellos igual a la MMC de la figura dimensional y el segundo cilindro igual a la LMC, debido a la relación que existe entre la regla # 1 y la dimensión de la pieza. Por lo tanto una dimensión diametral automáticamente controla la cilindricidad de una figura dimensional cilíndrica a la mitad de la tolerancia de tamaño. RECUERDE. Para una figura dimensional cilíndrica, la cilindricidad se controla automáticamente a la mitas de la tolerancia diametral. APLICACIÓN Si el control automático indirecto de cilindricidad debido a la regla # 1 no es suficiente para satisfacer los requerimientos funcionales de la pieza, entonces puede agregarse un control de cilindricidad, que nunca cancela la regla # 1, sólo refina el máximo error permisible en cilindricidad para la pieza. La figura 2-20 muestra una aplicación de un control de cilindricidad, de donde se puede obtener los siguientes conceptos: ?

El control de cilindricidad limita la máxima variación de la superficie cuando la pieza varía de MMC.

?

El control de cilindricidad no cancela la regla # 1.

?

El control de cilindricidad no afecta la condición virtual.

?

El valor de la tolerancia de cilindricidad deberá ser siempre menor que la mitad de la tolerancia del diámetro.

?

El control de cilindricidad es un control completo, el cuál incluye circularidad, linearidad y conicidad de un figura cilíndrica.

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ANEXAR FIGURA 2 -20

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CONTROLES INDIRECTOS DE CILINDRICIDAD Existen varios controles geométricos que pueden afectar indirectamente la cilindricidad de un cilindro. En algunos casos la relación de la Regla # 1 y la dimensión del diámetro pueden funcionar como un control. En otros casos la desviación total, la tolerancia de posición y de perfil pueden controlar de forma indirecta la cilindricidad. PRUEBA DE VALIDEZ PARA CILINDRICIDAD Para que un control de cilindricidad sea válido, deberá cumplir con las siguientes Condiciones: ? ? ? ?

No se deben usar referencias a un datum en el cuadro de control. El control debe aplicarse a un cilindro. No deben usarse modificadores. El valor de la tolerancia especificada deberá ser un refinamiento de cualquier otra tolerancia geométrica que esté controlando la cilindricidad de una figura.

En la figura 2-21 se muestra una prueba sencilla para verificar la validez de un control de cilindricidad.

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¿EL SIMBOLO USA UNA REFERENCIA A UN DATUM?

SI

NO

¿EL SIMBOLO USA ALGUN MODIFICADIR? (MMC, LMC,RFS)

SI

NO

¿EL CONTROL DE CILINDRICIDAD APLICA A UNA FIGURA CILINDRICA?

NO

SI

¿EL VALOR DE LA TOLERANCIA DE CILINDRICIDAD ES MENOR QUE LA MITAD DELA TOLERANCIA DIAMETRAL?

ESTO NO ES UNA ESPECIFICACION VALIDA DE UN CONTROL DE CILINDRICIDAD

NO

SI

¿ EL VALOR DE TOLERANCIA DE CILINDRICIDAD ES ALGUN REFINAMIENTO DE UNA TOLERANCIA GEOMETRICA QUE CONTROLA LA CILINDRICIDAD DE LA FIGURA?(p.e. REGLA # 1, CIRCULARIDAD)

NO

SI

ESTO ES UNA ESPECIFICACION VALIDA DE UN CONTROL DE CILINDRICIDAD FIGURA 2-21 PRUEBA DE VALIDEZ PARA UN CONTROL DE CILINDRICIDAD

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RESUMEN En la figura 2-22 se muestra un resumen de los controles de forma.

Vocabulario Tolerancia de Planicidad Tolerancia de Linearidad ( de una figura) Tolerancia de Linearidad ( de una figura dimensional ) Dispositivo Fijo ( de verificación ) Tolerancia de Circularidad Tolerancia de Cilindricidad

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CAPÍTULO

3

DATUMS

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CAPÍTULO 3 “DI LO QUE PIENSAS” RUDOLF FLESH INTRODUCCIÓN. Este capítulo presenta terminología y conceptos que relacionan medidas dimensionales a planos o ejes teóricos llamados Datums. Estos conceptos son esenciales para entender cómo deben medirse las dimensiones y sus tolerancias.? INFORMACIÓN GENERAL ¿Qué es un Datum? Un datum es un punto, una línea, un eje o plano teóricamente exacto que indica la relación dimensional entre una figura controlada por tolerancias y una figura de la pieza señalada como un datum, que sirve como figura de datum mientras que su contraparte ideal ( el dispositivo medidor o calibrador ) establece el eje o plano de datum. Por razones prácticas se supone que existe un datum y se simula con un dispositivo de inspección o fabricación como mesas o placas planas, mandriles o superficies de equipos medidores. Objetivo de los Datums Los datums se usan principalmente para localizar una pieza de manera repetible para revisar tolerancias geométricas relacionadas a las figuras de datum. Además los datums proporcionan información de diseño funcional acerca de la pieza. Por ejemplo, la figura de datum en un dibujo de una pieza orienta y dirige a los usuarios del dibujo para su correcto montaje y ensamble y con el datum primario se puede establecer cual es la sección mas importante de la pieza en su ensamble. ¿Qué es una Figura de Datum? Una figura de datum es una figura ideal de la pieza que hace contacto, o se usa para establecer un datum. ?

N.T.: La palabra DATUM utilizada, ha sido respetada para no confundirla con las palabras referencia ó fuente de datos que son usadas en otros lugares.

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¿Cómo especificar datums? Para definir una figura de datum se utiliza un símbolo que consiste en un rectángulo que contiene la letra para identificar la referencia con un guión, antes y después. Vea la figura 3-1. Los datums se marcan o señalan en el cuadro de control. El datum primario se señala en el compartimiento que está al lado de la sección de tolerancias, seguida del datum secundario y terciario. Vea figura3-2.

RECUERDE. Las figuras datum son características de la pieza y los datums son planos o ejes teóricos de referencia.

¿Cómo seleccionar una Figura de Datum? Las figuras datum se seleccionan tomando como base los requerimientos funcionales de la pieza y son las superficies que localizan y permiten ensamblar la pieza. Por ejemplo, la pieza mostrada en la figura 3-3 monta sobre la superficie A y es localizada por la superficie B. Para su ensamble, los barrernos de los tornillos necesitan localizarse de manera que la pieza se pueda posicionar o montar, por lo tanto la superficie A y el diámetro B se definen como figuras datum y los barrenos se dimensionan respecto a los datums A y B a través del uso de tolerancias geométricas. Debido a que la pieza se sujeta contra la superficie A, esta superficie establecerá la posición de la pieza y se define como datum primario en el dimensionado de los barrenos de los tornillos. El diámetro piloto localiza la pieza y se define como datum secundario en el dimensionado de los barrenos.

RECUERDE. Los datums se seleccionan sobre la base de los requerimientos funcionales de diseño de la pieza

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ANEXAR FIGURAS 3-3

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FIGURAS DE DATUM PLANAS En esta sección se tratarán sólo los datums de figuras planas. En algunos casos, para las medidas requeridas, un solo datum se considera suficiente, como se muestra en la figura 3-4 y el datum se considera primario. Un datum primario siempre establece la posición de la pieza para medirla. Un plano de datum es un plano teórico que hace contacto con los tres puntos más altos de la figura de datum y las medidas deben ser hechas perpendiculares al plano de datum. Cuando se mida una tolerancia geométrica con respecto a un datum, los tres puntos más altos de la figura de datum ( en la superficie) deben de estar en contacto con el plano de datum. Solamente las dimensiones de la pieza están relacionadas a un datum a través de tolerancias geométricas o notas especiales? deberán medirse respecto a un plano. Vea la figura 3-4. MARCO DE REFERENCIA DE DATUM Cuando se necesita mas de un plano de datum para medidas repetitivas se utiliza un marco de referencia de datum. Un marco de referencia de datum es un conjunto de tres planos mutuamente perpendiculares, como se muestra en la figura 3-5, y esos planos proporcionan dirección y origen para las mediciones. Para medidas especificadas, las figuras de datum de la pieza hacen contacto con el plano de datum. Los planos de un marco de referencia de datum están por definición exactamente a 90° cada uno respecto al otro, pero la superficie real de la pieza debe tener una tolerancia angular especificada en el dibujo. Vea la figura 3-6. Cuando se hagan medidas a una pieza que están relacionadas a un marco de referencia de una manera definida. La primer figura de la parte en contacto con el marco de referencia de datum es el datum primario, la segunda figura de la pieza en contacto con el marco de referencia de datum es el datum secundario y la tercer figura de la pieza en contacto con el marco de referencia de datum es el datum terciario. Los símbolos de control de las figuras especifican cuales datums son primarios, secundario y terciarios.

RECUERDE. Debe especificarse la interrelación entre las figuras de datum.

?

La regla #1 funciona como una nota. Bajo la regla # 1 cualquier figura dimensional actúa como un datum implícito (relativo a sí mismo). El datum implícito se usa para medir el tamaño de la figura dimensional. PRECAUCIÓN, la regla #1 no relaciona una dimensión a un cuadro de referencia de datum (debido a que no especifica la prioridad de la referencia)

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ANEXAR FIGURA 3-4

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ANEXAR FIGU RA 3-5 Y FIGURA 3 -6

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PRIORIDAD DE LOS DATUMS Para colocar una pieza en el marco de referencia de datum de una manera repetible, los planos de datum deben definirse en orden de prioridad o importancia, que es el orden en que las figuras de las piezas deben ponerse en contacto con el marco de referencia de datum. (1ero, 2do. ,3ero.) La figura 3-7 es un ejemplo de una pieza donde las figuras de datum son superficies planas. La prioridad de los datums se indica por el orden de las letras de referencias de datum en el marco de control. Las superficies de las figuras de datum indican como D, E y F. (Esas superficies representan las superficies de localización funcional de la pieza). Cuando se verifica la localización de los barrenos, el datum D es primario, el datum E es secundario, el datum F es terciario. Solamente las dimensiones que estén relacionadas al marco de referencia de datum a través de tolerancias geométricas ( o notas especiales) deben medirse desde el marco de referencia de datum. Una figura de datum primaria se relaciona al marco de referencia de datum al localizar un mínimo de tres puntos de la superficie de contacto con el plano de datum primario. Vea la figura 3-8A. La pieza se relaciona posteriormente al marco de referencia de datum al localizar al menos dos puntos de la figura de datum secundaria (la superficie E) en contacto con el plano de datum secundario. Vea la figura 3 -8B. La relación se completa localizando al menos un punto de la figura de datum terciaria (la superficie F) en contacto con el tercer plano de datum (vea la figura 38C). Todas esas relaciones establecen un método repetible para posicionar una pieza en un marco de referencia de datum. (NOTA: si la prioridad de los datums se cambia, la localización de los barrenos podría ser diferente).

RECUERDE. Solo las dimensiones relacionadas al marco de referencia de datum a través de tolerancias geométricas o notas especiales deberán medirse desde el marco de referencia de datum. Cada dimensión que se relaciona al marco de referencia de datum deberá tener una prioridad de datum especificada.

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ANEXAR FIGURA 3-7

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ANEXAR FIGURA 3-8

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LA REGLA 3 -2-1. La regla 3-2-1 define el número mínimo de puntos de contacto requeridos para una figura de datum primaria, secundaria y terciaria con sus respectivos planos de referencia de datum. La figura de datum primaria requiere al menos tres puntos de contacto con si plano de datum. La figura de datum secundaria requiere al menos dos puntos de contacto con su respectivo plano de referencia ( plano de datum ). La figura de datum terciaria requiere al menos un punto de contacto con su plano de datum. La regla 3-2-1 se aplica solamente a figuras de datum planos.

RECUERDE. La REGLA 3-2-1 define que el número mínimo de puntos de contacto para el datum primario son 3, para el secundario son 2 y para el terciario es 1.

DATUMS-OBJETIVO Los datums-objetivo son puntos, líneas o áreas de contacto designados para localizar o posicionar una pieza en un marco de referencia de datum. Los datumsobjetivo se muestran sobre las superficies de la pieza en un dibujo de ingeniería, pero describen la forma de colocar el calibrador o dispositivo para simular los planos de datum. Deberá considerarse el uso de datums-objetivo siempre que la superficie total de la pieza cause incertidumbre de que se obtendrán mediciones repetibles, como son las piezas fundidas, forjadas, con superficies inclinadas u onduladas que pueden variar cuando estén en contacto con un plano teóricamente plano. Los puntos, líneas o áreas de datums-objetivo se identifican con un símbolo, como se muestran en la figura 3-9. Una línea continua, del símbolo del datum-objetivo a la superficie de la pieza indica que el datum esta sobre la superficie visible de la pieza. Una línea punteada del símbolo del datum-objetivo esta en la superficie oculta de la pieza. Además, la figura de datum deberá identificarse con un símbolo de designación del datum como se muestra en la figura 3-10.

RECUERDE. Las datums -objetivo describen la forma, tamaño y localización del dispositivo medidor que se usa para establecer planos de datum.

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ANEXAR FIGURA 3-9 Y 3-10

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APLICACIONES Un punto como datum-objetivo se especifica con una “X”. El símbolo se muestra y dimensiona en una vista donde se muestra la vista plana de la superficie en la cual se aplica. Cuando no sea posible esta vista, el símbolo puede mostrarse y dimensionarse en dos vistas adyacentes. Deben utilizarse Dimensiones Básicas * para localizar los puntos de datum objetivo relativos entre sí y respecto a los otros datums de la pieza. Vea la figura 3-11. Si se desea utilizar una línea de contacto entre la figura de datum y el plano de datum se especifica una línea de datum -objetivo, que puede definirse de tres maneras; una línea punteada en la vista plana de la superficie, (vea la figura 312A), una “X” en la orilla de la vista de la superficie (vea la figura 3-12B) y una combinación de las anteriores (vea la figura 3-12C). En cada método deben usarse las dimensiones básicas para localizar el datum objetivo respecto de los otros datums. La figura 3-13 muestra un ejemplo de una línea de datum -objetivo. Cuando se desea usar un área especificada de contacto a un plano datum, se especifica un área-objetivo de tamaño y forma deseada. Un área de datum objetivo se determina por un área limitada por líneas discontinuas y marcada por un sombreado, con las dimensiones básicas necesarias para describir su fo rma y su localización. Vea la figura 3 -14A. Si el área-objetivo es circular su diámetro debe especificarse en la mitad superior del símbolo del datum-objetivo. Vea la figura 3-14B. Cuando sea impráctico mostrar un área-objetivo circular, puede usarse el método usado en la figura 314C. La figura 3-15 muestra una aplicación de las áreas de datum-objetivo. DATUMS DE FIGURA DIMENSIONAL Cuando se utiliza un datum de figura dimensional es necesario definir como se simula la figura de datum, o sea si está a MMC, LMC o RFS. Esto se logra a través de modificadores que aparecen en el marco de control. (NOTA: la misma figura de datum puede usarse como un datum en varias Condiciones y diferentes símbolos de control en el mismo dibujo). La Regla #3 define en algunos casos un modificador automático. (Ver CAPÍTULO 1). Cuando una superficie plana se define como una figura de datum, ésta se usa para establecer un plano de datum. Cuando una figura dimensional se especifica como una figura de datum, la superficie o superficies de esa figura dimensional se usan para establecer un eje o centro de plano de datum.

*

RECUERDE como datum, debe especificarse si se aplica a MMC, LMC o RFS.

VerCuando Dimensiones se use Básicas una en figura el Capítulo dimensional Uno.

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ANEXAR FIGURA 3-11

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80



81


RECUERDE. Se deben usar dimensiones básicas para describir la forma, tamaño y localización de datums-objetivo. APLICACIONES A RFS Al usarse una figura dimensional como un datum de figura en relación a RFS, el eje o centro del plano de datum se establecen través de contactos físicos entre la(s) superficie(s) de la figura de datum y el equipo de inspección. Pueden usarse dispositivos de tamaño ajustable, como son un mandril de torno, un mandril cónico o un aparato de centrar para simular y establecer la contraparte geométrica de la figura de datum y establecer el eje o plano de datum ideal. A continuación describimos las 4 aplicaciones más comunes de los datums de figura dimensional referenciadas a RFS: 1. El diámetro como figura de datum primario a RFS -

Para un diámetro externo, el eje de datum es el eje del cilindro ideal más pequeño que haga contacto con los puntos más altos de la superficie del diámetro. Vea la figura 3 -16.

-

Para un diámetro interno, el eje de datum es el eje del cilindro ideal más grande que haga contacto con los puntos más altos de la superficie del diámetro. Vea la figura 3 -17.

2. Una figura dimensional plana como datum primario a RFS. -

Para una figura dimensional plana interna, el plano de datum es el centro de dos planos paralelos que hacen contacto con los puntos más altos de la superficie de la figura dimensional. Vea la figura 3-18. Para una figura dimensional plana externa, el plano de datum es el centro de dos planos paralelos que hace contacto con los puntos más altos de la superficie de la figura dimensional. Vea la figura 3-19 (NOTA: esas aplicaciones deberán hacerse únicamente cuando la figura de datum es lo suficientemente larga para establecer la posición de la pieza)

3. Diámetro o figura dimensional plana como figura de datum secundaria a RFS. -

Cuando se aplica una figura dimensional, externa o interna, como un datum secundario, el eje o centro de plano se define de la misma manera como se indicó para los casos 1 y 2 ya explicado, con una condición adicional: que el cilindro ideal ( o planos paralelos ) que 82


haga contacto con los puntos más altos de la figura dimensional sea, por definición, perpendicular al plano ( o eje) de datum primario. La figura 3 -20 ilustra este principio para un diámetro. 4. Diámetro o figura dimensional plana como datum terciario a RFS. - Cuando se aplica a una figura dimensional, interna o externa, como un datum terciario, el eje o centro del plano se define de la misma manera como se indico para los casos 1 y 2 ya explicados, pero con una condición adicional; el cilindro ideal ( o planos paralelos) que haga contacto con los puntos más altos de la figura dimensional deberá orientarse en relación a los planos (o ejes) de datum primario y secundario. La figura de datum terciaria deberá alinearse ( o partir de ) a un plano del cuadro de datum. Vea el datum C de la figura 321 aplicado a una figura dimensional planar. APLICACIONES A MMC Cuando una figura dimensional de datum se aplica a MMC, el dispositivo de medición, que se usa para simular la contraparte geométrica ideal y establecer el datum, tienen un tamaño fijo. El eje ( o centro de plano) de datum es el eje (o centro de plano) del dispositivo de medición y no es el eje de la pieza. Vea la figura 3-22. El tamaño del dispositivo ( o plantilla) para simular un datum a MC se define por el tamaño a MMC de la figura de datum. Hay algunos casos donde la condición virtual se usa para determinar el tamaño del dispositivo medidor, denominados datums de condición virtual y son: Ejemplo 1 Cuando una figura dimensional de datum primario de aplica en un cuadro de control a MMC pero además tiene una tolerancia de linearidad aplicado sobre ella, la regla de MMC se cancela y la figura de datum se simula a su condición virtual. Ejemplo 2 Cuando una figura dimensional se aplica a MMC en el cuadro de control como datum secundario o terciario y tiene otros símbolos de control relativos al mismo datum primario, se cancela la regla # 1 y la figura de datum de simula a su condición virtual. Vea las figuras 3 -23 y 3 -24 como ejemplos.

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ANEXAR FIGURAS 3-18 Y 319

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ANEXAR FIGURA 3-20

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ANEXAR FIGURA 3-21

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88


ANEXAR FIGURA 3-24

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RECUERDE. Cuando una figura dimensional de datum se aplica a MMC se utiliza su condición virtual en cualquiera de los casos mencionados anteriormente.

Puede ser útil para comparar una figura dimensional de datum aplicada a RFS o MMC. A RFS el dispositivo varía en tamaño (como con un mandril movible) y el contacto físico se hace entre la superficie de la figura de datum y el dispositivo medidor y la pieza debe quedar bien sujeta es el dispositivo, sin que tenga ningún movimiento. En una aplicación a MMC el equipo de medición tiene un tamaño fijo y la pieza no tiene por qué estar sujeta al dispositivo. DESPLAZAMIENTO DE DATUM Cuando se mide una pieza con una figura dimensional de datum aplicada a MMC, el dispositivo tiene un tamaño fijo, debido a que el tamaño de la figura de datum de la pieza ideal puede variar, es posible que aparezca una separación entre la pieza y el medidor, a la que se le llama desplazamiento de datum . Si la figura de datum está a MMC(o a su condición virtual) no habrá ningún espacio entre la pieza y el medidor y el desplazamiento de datum será cero. Conforme la figura de datum se aleje de MMC ( o su condición virtual) menos el valor de la figura de datum a LMC, vea el ejemplo de la figura 3 -25. RECUERDE. El valor máximo del desplazamiento de datum es la diferencia e ntre el tamaño del dispositivo y la LMC de la figura de datum.

Los requerimientos funcionales de una pieza determinan cuando un datum se aplica a RFS o MMC. Cuando se hace a MMC el equipo de inspección generalmente es más simple y más barato. Además se permite un desplazamiento de datum, lo que hace más barato la fabricación de la pieza. CO-DATUMS Cuando dos figuras de datum de igual importancia se usan para definir un solo plano o eje de datum se les llama co-datums, y se distinguen al poner ambas letras de las figuras, separadas por un guión, dentro de la sección de datums del cuadro de control, como se muestra el ejemplo de la figura 3-26.

90


En la figura3-27 el plano de datum A-B se establece por un plano teórico que hace contacto simultáneamente con los puntos mas altos de las superficies de las figuras de datum A y B. En la figura 3-28 el eje de datum A-B se establece por un contacto simultaneo de los puntos mas altos de ambos diámetros de los dos cilindros coaxiales ideales. NOTA: Los co-datums se usan solamente con figuras coaxiales y coplanarias y normalmente se aplican como datums primarios.

RECUERDE. PRIORIDAD DE DATUMS FIGURA DIMENSIONAL Los co-datums se usan cuando ambasDE figuras de datum tiene igual importancia en localizar la pieza en su ensamble. Al interpretar marcos de referencia de datum que contienen ambos datums de figura dimensional y datums de figuras planas, la prioridad de datum juegan un papel de mayor importancia en las tolerancias finales de la parte. En la parte superior de la figura 3-29, la porción correspondiente del marco de control de la figura está sin anotaciones. En la parte inferior de la figura, se completa el marco de referencia de datum en tres distintos métodos. En el cuadro A, la prioridad de datum es A primario a RFS y B secundario. ?

Se requiere de un dispositivo movible y no se permite desplazamiento de datum en la figura de datum A.

?

La figura de datum B tiene un punto contactando su plano de datum.

?

La orientación de los barrenos estará en relación al eje de datum A.

En el cuadro B, la prioridad es B primario, A es secundario a RFS. ?

Se requiere de un dispositivo movible y no se permite desplazamiento de datum en la figura de datum A.

?

La figura de datum B tiene contacto con su plano de datum en tres puntos.

?

La orientación de los barrenos está relacionada con el plano de datum B.

En el cuadro C, la prioridad es B primario, A secundario a MMC. ?

Se permite un dispositivo fijo para simular el plano de datum A, lo que permite un desplazamiento de datum.

91


?

La figura de datum B tiene contacto en tres puntos con su plano de datum.

?

La orientación de los barrenos es en relación al plano de datum B.

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ANEXAR FIGURA 3-25

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ANEXAR FIGURAS 3-26 3-27 3 -28

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ANEXAR FIGURAS 3-29

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RESUMEN VEA FIGURA 3 -30 VOCABULARIO Datum Figura de Datum Datum Primario Datum Secundario Datum Terciario Cuadro de Referencia de Datum Prioridad de Datum Regla 3 -2-1 Datum-Objetivo Eje de Datum Datums de Condición Virtual Desplazamiento de Datum Co-Datums

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CAPÍTULO

4

CONTROLES DE ORIENTACIÓN

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98


Capítulo 4 El ocioso muchas veces está preñado de gran importancia: El prudente no desaprovecha circunstancia alguna INTRODUCCIÓN. Este capítulo trata acerca de los controles de orientación (actitud) de las figuras de parte relacionadas entre sí. Cada figura de la parte tiene una orientación relativa al resto. Frecuentemente una nota como “Si no hay otra especificación, todos los ángulos de 90° son XX” será suficiente. Un control de orientación directo, como paralelismo, angularidad o perpendicularidad es requerido para garantizar la funcionalidad de la parte. INFORMACIÓN GENERAL Los controles de orientación definen la angularidad, paralelismo y perpendicularidad de las figuras de la pieza con respecto a otras. Algunas veces los controles de orientación son llamados controles de actitud. Existen controles de orientación principales: paralelismo, angularidad y perpendicularidad. Los símbolos con los que se designan, se muestran en la figura 4-1. Los controles de orientación se consideran “Tolerancias de figuras relacionadas”, que significa que deben contener una referencia a un datum en el cuadro de control. La función principal de esos controles es controlar la acción de la figura de la pieza (o figuras dimensionales) respecto a las otras figuras de la pieza (o figuras dimensionales). Hay otros controles geométricos que usan referencia a datums y que también controlan la orientación, pero como una función secundaria. Cuando no se especifica algún control de orientación en un dibujo, la orientación (p.e. la perpendicularidad, la angularidad y el paralelismo) de una figura se controla por uno de los métodos siguientes: Las líneas que muestran un ángulo recto generalmente tiene su tolerancia, o una nota general en el dibujo para una tolerancia angular. Las figuras que se muestran paralelas en un dibujo se controlan con los límites de dimensión junto con la regla # 1. Esos son métodos típicos del dimensionado de figuras de partes. Los controles de orientación se hacen necesarios cuando los controles mencionados son inadecuados o insuficientes para satisfacerlos requerimientos funcionales de la pieza. Otros controles geométricos que usan una referencia de datum también controlan la orientación como función secundaria.

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PERPENDICULARIDAD

ANGULARIDAD PARALELISMO

FIGURA 4-1 SÍMBOLOS DE CONTROLES DE ORIENTACIÓN ZONAS DE TOLERANCIA DE ORIENTACIÓN Las zonas de tolerancia de orientación tiene un valor total, o sea que un eje o centro de un plano o todos los elementos de una superficie deben caer dentro de la zona de tolerancia especificada por el control de orientación. Hay tres tipos de zonas de tolerancias para el control de orientación, que son: ?

Dos planos paralelos

?

Dos líneas paralelas

?

Cilíndrica

Puede observarse que cuando la perpendicularidad, la angularidad y el paralelismo son aplicados a una superficie plana, su planicidad se controla dentro de la zona de tolerancia de orientación, que está dentro de dos planos paralelos, donde deben quedar todos los puntos de la superficie considerada. Usando la lógica, se puede ver que si todos los puntos de la superficie deben quedar dentro de esa zona para satisfacer el control de orientación, no es posible que el error por planicidad sea mayor. PERPENDICULARIDAD La perpendicularidad es la condición de una superficie o eje, o dentro de un plano, de estar exactamente a 90° respecto de un datum. Una tolerancia de perpendicularidad es la cantidad que se le permite variar a una superficie (o eje o dentro de un plano) respecto de su condición de perpendicularidad.

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La aplicación de perpendicularidad puede caer en una de los cuatro casos siguientes: 1. Perpendicularidad aplicada a una superficie o figura dimensional plana. 2. Perpendicularidad aplicada a un diámetro ( en unas sola dirección). 3. Perpendicularidad aplicada al eje de un diámetro. 4. Perpendicularidad aplicada a un elemento lineal de una superficie.

En la figura 4-2 se describen los cuatro tipos de aplicaciones de perpendicularidad. APLICACIONES

Caso 1. Perpendicularidad aplicada a un superficie o figura dimensional plana. En este caso el control de perpendicularidad especifica una zona de tolerancia definida por dos planos paralelos perpendiculares a un plano o eje de datum donde la superficie de la figura debe quedar. Si el control de perpendicularidad se aplica a una figura ( una superficie plana), entonces controla la orientación de la superficie. Vea el ejemplo de la figura 4-3. Si el control de perpendicularidad se aplica a una figura dimensional entonces controla la orientación del centro del plano de la figura dimensional. Vea el ejemplo de la figura 4-4. RESUMEN DE INFORMACIÓN OBTENIDA DE LAS FIGURAS 4-3 Y 4-4 ?

El control de perpendicularidad se aplico a un superficie plana en la grafica 4-3, y a una figura dimensional en la gráfica 4-4. La localización del símbolo de control de la figura indica si se aplica a una figura o a una figura dimensional.

?

Cuando el control de perpendicularidad se aplica a una figura, como en la figura 4 -3, se desprende lo siguiente: -

La regla # 1(se aplica a la forma de la figura dimensional.)

-

La Regla #3 se aplica.

101


?

-

La planicidad de la figura considerada se limita por la zona de tolerancia de perpendicularidad.

-

La superficie se controla dentro de dos planos paralelos.

Cuando el control de perpendicularidad se aplica a una figura dimensional como en la figura 4-4, se desprende lo siguiente: -

Se cancela la regla # 1 y la forma de la ranura se controla por una combinación de la tolerancia de tamaño y la tolerancia de perpendicularidad.

-

Se aplica la regla # 3.

-

El centro del plano se controla dentro de dos planos paralelos.

?

Cuando se inspeccionan esas piezas se requieren dos dispositivos, uno para tamaño y otro para el control de orientación.

?

Debido a que el control de perpendicularidad de la figura 4-4 se aplica a RFS no se tiene tolerancia extra.

Caso 2. Perpendicularidad aplicada a un diámetro (en una sola dirección) En este caso el control de perpendicularidad especifica una zona de tolerancia, definida por dos planos paralelos perpendiculares a un plano o eje de datum, donde debe quedar el eje de la figura dimensional controlada. Vea el ejemplo de la figura 4-5. RESUMEN DE INFORMACIÓN DE LA FIGURA 4-5. El control de perpendicularidad se aplica a una figura dimensional, lo cual nos da lo siguiente: -

La ausencia del símbolo de diámetro ? en el cuadro de control indica que la forma de la zona de tolerancia son dos planos paralelos.

-

Se aplica la regla # 3

-

Cuando se inspecciona esta pieza, se requieren dos dispositivos por separado, uno para el tamaño del barreno y el otro para la orientación del barreno.

102


ANEXAR FIGURA 4-2

103


ANEXAR FIGURA 4-3

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ANEXAR FIGURA 4-4

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ANEXAR FIGURA 4-5

106


Caso 3. Perpendicularidad aplicada al eje de un diámetro. En este casi el control de perpendicularidad se especifica para una zona de tolerancia cilíndrica perpendicular a un eje o plano de datum donde debe quedar el eje de la figura considerada. (El símbolo de diámetro debe aparecer en la sección de la tolerancia del cuadro de control). Vea el ejemplo de las figuras 4-6 y 4-7 RESUMEN DE INFORMACIÓN DE LAS FIGURAS 4-6 Y 4-7 ?

?

?

En la figura 4-6 el control de perpendicularidad independientemente del tamaño de la figura (RFS).

se

aplica

-

Se aplica la regla #3.

-

No hay tolerancia extra.

-

La forma de la zona de tolerancias es cilíndrica y controla solamente el eje.

En la figura 4-7 el control de perpendicularidad se aplica a la condición máxima de material (MMC). -

Existe una tolerancia extra que facilita la fabricación de la pieza.

-

Se requiere solamente un dispositivo de tamaño fijo para verificar la perpendicularidad de todas las partes.

-

La forma de la zona de tolerancia es cilíndrica y controla solamente al eje.

Los siguientes puntos se aplican para ambas figuras: -

El control de perpendicularidad se aplica a una figura dimensional.

-


-

El error de linearidad del eje de la flecha queda incluido en la zona de tolerancia de perpendicularidad.

-

Cuando se inspeccione la pieza, deben revisarse por separado el tamaño, la localización y la orientación de las figuras.

107



108


La figura 4-8 muestra un dispositivo fijo para inspeccionar la perpendicularidad a MMC para la pieza mostrada en la figura 4-7. Cuando un diseño requiere de una orientación perfecta a MMC, puede especificarse con cero, para el valor de la tolerancia, en el mismo símbolo de control de la figura. Cuando sea necesario limitar la tolerancia extra a un límite máximo, puede agregarse una sección adicional al símbolo de control de la figura. Ambos casos se muestran en la figura 4-9. Caso 4. perpendicularidad aplicada a un elemento lineal de superficie. En este caso el control de perpendicularidad define una zona de tolerancia de dos líneas paralelas perpendiculares a un plano o eje de datum. El control del elemento lineal se especifica en el dibujo agregando la frase “cada elemento lineal” o “cada elemento radial”, como se muestra en las figuras 4-10 y 4-11. RESUMEN DE INFORMACIÓN DE LAS FIGURAS 4-10 Y 4-11 De las figuras 4 -10 y 4-11 se obtienen los siguientes puntos: ?

El control de perpendicularidad se aplica a la figura (sólo para los elementos lineales).

?

Debido a que el control se aplica a RFS, no hay tolerancias extras.

?

Cada elemento lineal se inspecciona por separado.

?

La regla # 1 controla la forma de la figura dimensional a MMC.

?

Cuando se inspeccionan esas piezas deben hacerse dos revisiones por separado; una es para tamaño y la otra por orientación. PRUEBA DE VALIDEZ PARA PERPENDICULARIDAD.

Para que un control de perpendicularidad sea válido deberá cumplir las siguientes Condiciones: ? ? ?

Debe especificarse un datum en el cuadro de control. Si se aplica a una figura, no puede usarse ningún modificador para el valor de la tolerancia. El valor de la tolerancia especificada deberá ser un refinamiento de cualquier otra tolerancia geométrica que controle la orientación de la figura considerada. (p.e. tolerancia de posición, desviación total, perfil de una superficie).

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ANEXAR FIGURA 4-8

110



111


ANEXAR FIGURA 4-11

112


En la figura 4-12 se muestra una prueba muy sencilla para verificar la validez de un control de perpendicularidad. ¿SE USA UNA REFERENCIA A UN DATUM EN EL MARCO DE CONTROL DE LA FIGURA?

NO

SI

¿EL CONTROL DE PERPENDICULARIDAD SE APLICA A UNA FIGURA DIMENSIONAL?

NO

¿SE USA ALGUN MODIFICADOR EN LA PROCION DE TOLERANCIA DEL MARCO DE CONTROL DE LA FIGURA? (MMC,LMC,RFS)

SI

SI

¿EL VALOR DE TOLERANCIA ES UN REFINAMIENTO DE OTRA TOLERANCIA GEOMÉTRICA QUE CONTROLA LA PERPENDICULARIDAD DE LA FIGURA?

NO

ESTA ESPECIFICACION DE UN CONTROL DE PERPENDICULARIDAD NO ES VALIDA

NO

SI

ESTO ES UNA ESPECIFICACION VALIDA PARA UN CONTROL DE PERPENDICULARIDAD

FIGURA 4-12 PRUEBA DE VALIDEZ PARA UN CONTROL DE PERPENDICULARIDAD ANGULARIDAD La angularidad es la condición de una superficie, centro de plano o eje, de estar exactamente a un ángulo específico respecto a un datum. Una tolerancia de angularidad es la cantidad que una superficie, centro de plano o eje puede variar de u ángulo específico. La angularidad establece una zona de tolerancia para la superficie, centro de plano o eje que esta a un ángulo básico especificado (diferente de 90°) para un plano o eje de datum. Una zona de tolerancia para angularidad está siempre entre dos planos paralelos. La mayor parte de las aplicaciones de tolerancia de angularidad pueden caer en uno de los dos casos siguientes:

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APLICACIONES Caso 1.- Angularidad aplicada a una superficie o a una figura dimensional plana. En este caso el control de angularidad especifica una zona de tolerancia definida por dos planos paralelos al ángulo básico especificado de un eje o plano donde la superficie o centro del plano de la figura considerada debe quedar. Ve el ejemplo de la figura 4-13. Caso 2.- Angularidad aplicada a un eje. En este caso el control de angularidad especifica una zona de tolerancia definida por dos plano paralelos al ángulo básico especificado desde un plano o eje de datum donde el eje de la figura considerada debe quedar. Este control limita la angularidad del eje en un solo plano. Vea el ejemplo de la figura 4-14. RESUMEN DE INFORMACIÓN DE LAS FIGURAS 4-13 Y 4-14. ?

?

En la figura 4 -13 se puede observar lo siguiente: -

El control de angularidad se aplica a una figura. El error por planicidad de la superficie está incluido en la zona de tolerancia de la angularidad.

-

Debe considerarse un ángulo básico respecto al plano (o eje) de datum.

-

Se aplica la Regla # 3.

En la figura 4 -14 se observa lo siguiente: -

El control de angularidad se aplica a una figura dimensional.

-

La angularidad se controla únicamente en una sola dirección.

-


-

Debe especificarse un ángulo básico con respecto a un plano o eje de datum y al eje ( o centro de un plano ) de una figura dimensional.

-

No hay tolerancia extra.

114


ANEXAR FIGURA 4-13 4 -14

115


PRUEBA DE VALIDEZ PARA UN CONTROL DE ANGULARIDAD Para que un control de angularidad sea válido deberá cubrir las siguientes Condiciones: ?

Debe especificarse un datum en el cuadro de control.

?

Si se aplica a una figura, no puede usarse ningún modificador para el valor de la tolerancia.

?

Se debe especificar una dimensión básica para el ángulo entre la tolerancia de la figura y el plano de datum.

?

El valor de la tolerancia especificada deberá ser refinamiento de cualquier otra tolerancia geométrica que controle la angularidad de la figura considerada. (p.e. tolerancia de posición, desviación total, perfil de una superficie).

En la figura 4-15 se muestra una prueba muy sencilla para verificar la validez de un control de angularidad.

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¿EL MARCO DE CONTROL DE LA FIGURA HACE ALGUNA REFERENCIA A UN DATUM?

NO

SI

¿EL CONTROL DE ANGULARIDAD APLICA A UNA FIGURA DIMENSIONAL?


NO

SI

SI

NO

¿SE ESPECIFICA UN ANGULO BASICO DEL PANO O EJE DE DATUM HACIA LA ZONA DE TOLERANCIA DE LA FIGURA?

NO

ESTA ESPECIFICACION DE UN CONTROL DE ANGULARIDAD NO ES VALIDA

SI

¿EL VALOR DE TOLERANCIA ES UN REFINAMIENTO DE OTRA TOLERANCIA GEOMETRICA QUE CONTROLA LA ANGULARIDAD DE LA FIGURA?

NO

SI


FIGURA 4-15 PRUEBA DE VALIDEZ PARA UN CONTROL DE ANGULARIDAD.

PARALELISMO Paralelismo es la condición donde todos los puntos de una superficie, centro de un plano o un eje están a igual distancia respecto a un plano o eje de datum. Una tolerancia de paralelismo es la cantidad que se permite variar a una superficie, centro de un plano o un eje desde su condición paralela. El control de paralelismo establece una zona de tolerancia entre dos planos paralelos o un cilindro donde debe quedar la superficie, eje o centro de un plano de la superficie considerada.

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La mayor parte de las tolerancias de paralelismo pueden ser uno de los dos casos siguientes: APLICACIONES Caso 1. Aplicaciones con plano paralelos como una zona de tolerancia. En este caso el control de paralelismo especifica una zona de tolerancia definida por dos plano paralelos a un eje o plano de datum. La distancia entre los planos es el valor de la tolerancia especificada en el control de paralelismo. Todos los elementos lineales o ejes de la figura considerada deberá quedar dentro de esos planos. Vea los ejemplos de las figuras 4-16 y 4-17. En la figura 4-17 el control de paralelismo se aplica a un barreno, pero la forma de la zona de tolerancia son dos planos paralelismo, debido a que no está marcado el símbolo de diámetro ? en la sección de tolerancia del cuadro de control. RESUMEN DE INFORMACIÓN DE LAS FIGURAS 4-16 Y 4-17 ?

?

En la figura 4-16 se observa que: -

El control de paralelismo se aplica a una figura.

-

El error de planicidad de la superficie queda incluida en la zona de tolerancia de paralelismo.

-

El valor de la tolerancia por paralelismo debe ser menor a la tolerancia de tamaño. Esto es una refinación del tamaño de la pieza.

-


-

Requiere una referencia a un datum.

-

El tamaño y el paralelismo se inspecciona por separado.

En la figura 4 -17 se observa que: -

El control de paralelismo se aplica a una figura dimensional.

-

La tolerancia de paralelismo es menor que la tolerancia de localización. Es una refinación del tamaño de la zona de localización de la figura.

-

La regla # 1 se cancela, la linearidad del eje se controla en la zona de tolerancia de paralelismo.

-


118



119


Caso 2. Paralelismo aplicado a un cilindro como zona de tolerancia. En este caso el control de paralelismo especifica una zona de tolerancia cilíndrica cuyo eje es paralelo al eje de datum. El eje de la figura considerada debe quedar dentro de la zona de tolerancia, que se define por el símbolo de diámetro en la sección de tolerancias en el cuadro de control. El diámetro de la zona de tolerancia cilíndrica es igual al valor de la tolerancia especificada en el control de paralelismo. Vea ejemplos de las figuras 4-18 y 4-19. RESUMEN DE INFORMACIÓN DE LAS FIGURAS 4-18 Y 4-19. De las figuras 4 -18 y 4-19 se observa que: ?

En la figura 4 -18 no hay tolerancia extra.

?

En la figura 4 -19 existe una tolerancia extra.

?

Para ambas figuras es válido lo siguiente: -

Se requiere de un datum.

-

El control de paralelismo se aplica a la figura dimensional.

-


-

La linearidad del eje o centro del plano de la figura dimensional se incluye en la zona de tolerancia de paralelismo.

-

El valor de la tolerancia de paralelismo es menor que la tolerancia de localización. Es un refinamiento de la zona de localización de la figura.

-

Cuando se inspecciona la pieza deben efectuarse tres revisiones: tamaño, localización y paralelismo.

120



121


PRUEBA DE VALIDEZ PARA PARALELISMO. Para que un control de paralelismo sea válido deberá cumplir las siguientes Condiciones: ?

Debe especificarse un datum en el cuadro de control.

?

Si se aplica a una figura, no puede usarse ningún modificador para el valor de la tolerancia.

?

El valor de la tolerancia especificada deberá ser un refinamiento de cualquier otra tolerancia geométrica que control el paralelismo de la figura considerada. (p.e. tolerancia de posición, desviación total, perfil de una superficie, tamaño).

En la figura 4-20 se muestra una prueba muy sencilla para verificar la validez de un control de paralelismo.

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¿EL MARCO DE CONTROL DE LA FIGURA HACE ALGUNA REFERENCIA A UN DATUM?

NO

SI

¿EL CONTROL DE PARALELISMO APLICA A UNA FIGURA DIMENSIONAL?

NO


SI

NO

SI


¿EL VALOR DE TOLERANCIA ES UN REFINAMIENTO DE OTRA TOLERANCIA GEOMETRICA QUE CONTROLA EL PARALELISMO DE LA FIGURA?

NO

SI


FIGURA 4-20 PRUEBA DE VALIDEZ PARA UN CONTROL DE PARALELISMO

RESUMEN Un resumen de los controles de orientación se muestra en la figura 4 -21

123


CAPÍTULO

5

CONTROLES DE LOCALIZACIÓN

124



125


CAPÍTULO 5 Un hombre nunca se deberá de avergonzar por haber estado mal, lo que no es otra cosa que decir que hoy es mas que sabio ayer. Jonathan Swift.

INTRODUCCIÓN Este capitulo explora las bases de los controles de locali zación son una herramienta de ingeniería muy poderosa para la definición, producción e inspección de parte en forma económica. Existe mucha confusión acerca de los controles de localización. Esto se debe a fundamentos débiles en los conceptos básicos para el uso de las dimensiones geométricas, p.e. la Regla # 1, conceptos de MMC, tolerancia extra, desplazamiento, etc. Este capítulo discute los principios básicos para entender tolerancias de localización. INFORMACIÓN GENERAL Las tolerancias de localización son de posición y concentricidad, sus símbolos se muestran en la figura 5-1 y únicamente se aplican a figuras dimensionales, por lo que debe especificarse si se aplican a MMC, LMC o RFS. Las tolerancias de localización se usan para controlar tres tipos de relaciones, como son: 1. La distancia entre centros de figuras dimensionales. 2. Localización de una figura dimensional, o dimensionales respecto a uno o varios datums.

un

grupo

de

figuras

3. Coaxialidad o simetría de figuras dimensionales. RECUERDE. Los controles de localización deberá aplicarse siempre a figuras dimensionales.

126


Se requiere una referencia a un datum cuando se aplica una tolerancia de localización. ( Más adelante en este capítulo se explicará una excepción que implica una aplicación de tolerancia de posición). RECUERDE. Los controles de localización siempre requieren una referencia a datum.

TOLERANCIA DE POSICIÓN

CONCENTRICIDAD

FIGURA 5-1 SÍMBOLOS DE CONTROLES DE LOCALIZACIÓN. TOLERANCIA DE POSICIÓN La tolerancia de posición es el control de localización mas ampliamente usado en los dibujo de ingeniería actuales y se debe a su habilidad para describir los requerimientos de la intercambiabilidad de los componentes. Una de las aplicaciones más usuales de la tolerancia de posición es la localización de barrenos para tornillos porque no hay método tan exacto para describir los requerimientos funcionales para definir posiciones de barrenos. En este capítulo se verán los p rincipios básicos para tolerancias de posición. VENTAJAS DE LAS TOLERANCIAS DE POSICIÓN Existen muchas ventajas en el uso de tolerancias de posición y aunque algunas de ellas son obvias en la practica, pueden mencionarse las siguientes: ?

Zonas de tolerancia circulares –57% más a de tolerancia.

?

Permite el uso de tolerancias adicionales -

Tolerancia extra Desplazamiento

127


?

Permite el uso de dispositivos fijos

?

Evita la acumulación de tolerancias

?

Protege la función de la parte

?

Reduce los costos de producción PRINCIPIOS DE LAS TOLERANCIAS DE POSICIÓN

Una tolerancia de posición se define en un cuadro de control por el símbolo de posición, un valor de la tolerancia, modificadores y sus respectivas referencias de datum, como se muestra en la figura 5-2. Tenemos dos definiciones relativas al tema de tolerancias de posición: Posición ideal – Es un término usado para describir la posición exacta (o perfecta) de un punto, una línea o un plano (normalmente el centro) de una figura dimensional en relación con un datum o marco de referencia de datum y / u otras figuras dimensionales. En los dibujos se utilizan las dimensiones básicas para establecer la posición ideal de la figura dimensional. Tolerancia de posición – Es la variación total permisible en la localización de una figura dimensional respecto a su posición ideal. CONDICIONES PARA LA TOLERANCIA DE POSICIÓN Mucho de la confusión sobre las tolerancias de posición, se debe más que nada a los numerosos ejemplos de dibujos incorrectos. En esta sección se discuten las CONDICIONES BÁSICAS que debe cumplir una aplicación de la tolerancia de posición. Los usuarios de un dibujo PRIMERO deben verificar si el control de la tolerancia de posición está bien especificado antes de intentar interpretar su aplicación. Si la aplicación de la tolerancia no cumple esos requisitos básicos, el dibujo debe cambiarse o corregirse antes de proceder.

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ANEXAR FIGURA 5-2

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Hay cuatro Condiciones básicas en el sistema de dimensionamiento que una tolerancia de posición debe cumplir: 1. La tolerancia de posición debe aplicarse a una figura dimensional. 2. Se requieren referencias a un datum ¤. Además los datums deberán permitir mediciones repetibles de la figura dimensional considerada. 3. Se usan las dimensiones básicas para establecer la localización exacta de las figuras dimensionales desde un datum definido y entre figuras dimensionales relacionadas entre sí. 4. Deben especificarse modificadores LMC, MMC o RFS en el símbolo de control de la figura, como lo señala la regla # 2. Si alguna de esas cuatro Condiciones no se cumple, entonces la especificación para tolerancia de posición no es interpretable. Vea el cuadro de la figura 5 -3 donde se muestran ejemplos de esas Condiciones. TEORÍA DE TOLERANCIA DE POSICIÓN Las tolerancias de posición pueden verse de dos maneras: 1. Como una frontera que limita el movimiento de la superficie de la figura. 2. Una zona de tolerancia que limita el movimiento del eje de la figura. Ambos conceptos son muy útiles y para la mayoría de los casos pueden verse como equivalentes. Sin embargo, el concepto de frontera es muy usado en este capítulo debido a que representa los requerimientos funcionales de acoplamiento de pieza y es el mas flexible de ambos conceptos. EL CONCEPTO FRONTERA Para entender el concepto de frontera hay que examinar las Condiciones que resultan de una tolerancia de posición aplicada a un barreno a MMC (a su mínimo diámetro). El barreno debe mantenerse dentro de sus limites especificados de tamaño y su localización debe ser tal que ningún elemento de superficie del barreno deberá estar dentro de una frontera (o limite) teórico(también se puede ver como el diámetro de un perno del dispositivo) localizado en la posición ideal. ¤

La Norma ANSI-Y14.5M -1982 incluye una aplicación especial de tolerancia de posición sin una referencia de datum. Esta aplicación se explicará más adelante en este capítulo.

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Anexar figura 5-3

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También puede verse que el tamaño de la frontera es independiente del tamaño de la figura (9.8 dia.). Todo esto permite ver la relación que existe entre el tamaño y la tolerancia de posición. Vea ejemplo de la figura 5-4. Debido a que la frontera tiene que ver la(s) superficie(s) de la figura dimensional es obvio que siempre tendrá tres dimensiones naturales. Donde la altura de la frontera es igual a la altura de la figura dimensional considerada, como se ve en la figura 5-5. El diámetro de la frontera teórica para una tolerancia de posición a MMC de una figura INTERNA es la MMC de la figura dimensional menos el valor de la tolerancia de posición como se ve en la figura 5-4. Para una figura dimensional EXTERNA el diámetro de la frontera es igual a la MMC de la figura dimensional mas el valor de la tolerancia de posición como se ve en la figura 5-6. Una tolerancia de la posición también es control indirecto de orientación. La posición de la frontera teórica producida por una tolerancia de posición puede ser tanto perpendicular como paralela al datum primario en el cuadro de control. Debido a que la superficie de la figura dimensional se limita por esta frontera, su posición se controla automáticamente dentro del límite, como se ve en la figura 5-5. Cuando una figura dimensional se controla por una tolerancia de posición, se cancela la regla #1. La linearidad de la figura dimensional se controla dentro de la frontera por la tolerancia de posición, como se ve en la figura 5-5. EL CONCEPTO DE EJE Para ilustrar una zona de tolerancia de posición que controle el eje de una figura dimensional, se examinarán las Condiciones resultantes de una tolerancia de posición aplicada a un barreno a MMC, (su mínimo diámetro) donde su eje debe quedar dentro de una zona de tolerancia cilíndrica que se localiza en su posición ideal como se muestra en la figura 5-7. El diámetro de esta zona es igual al valor de la tolerancia de posición. Esta zona también define los límites de la posición del eje a MMC respecto a la superficie del datum. La linearidad del barreno a MMC se controla por la zona de tolerancia cilíndrica. Como se vio antes, los conceptos de frontera y de ejes pueden mostrarse equivalentes, en la mayor parte de los casos. La figura 5-8 muestra cómo convertir una tolerancia de posición desde el concepto de “frontera” en una zona de tolerancia del eje, que puede estudiarse al mover el barreno hasta que haga contacto con la frontera en varias direcciones, originando que el centro del barreno genere una zona de tolerancia diametral con respecto a su posición ideal. Esta zona es equivalente de la zona de tolerancia del eje, derivada del concepto de frontera. El diámetro de esta zona será igual al valor de la tolerancia de posición que controle la figura. La figura 5-9 muestra cómo la zona de tolerancia del eje equivalente y la frontera, delimitan la localización de un barreno. Observe que la variación total del barreno respecto a su posición ideal es la misma en ambos casos. 132



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ANEXAR 5-6 Y 5-7

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Ambos conceptos de la zona de tolerancia son muy útiles. Debido a que el concepto de ejes es la base de varias técnicas de inspección, y es la base para expresar requisitos de la tolerancia de posición, es un concepto importante para entender la teoría de tolerancia de posición. Y debido a que el concepto de frontera representa los requerimientos funcionales reales de las figuras para ensamble, es también un concepto importante para entender la teoría de tolerancia de posición. APLICACIONES A MMC Una tolerancia de posición aplicada a una figura dimensiona l con una función primaria para ensamble generalmente se usa a MMC. El modificador MMC se muestra en la sección de la tolerancia del cuadro de control. Cuando la figura dimensional es producida a MMC, y ubicada en su posición extrema, la pieza está en el peor de su caso para ensamblar. [Esto se denomina condición virtual]. Conforme la figura dimensional se aleje de MMC, aparece una tolerancia de localización adicional conocida como tolerancia extra. (La tolerancia total combinada o la condición virtual de a l figura dimensional permanece al mismo valor). En otras palabras, cuando una pieza produce a MMC está en la condición más demandante para el ensamble (y no se dispone de tolerancia extra). Conforme la figura dimensional se aleje de su MMC, su localización puede variar también en la misma cantidad (agregada a su tolerancia de posición ya señalada) y aún puede ensamblarse. Esta tolerancia de localización adicional es la tolerancia extra . Vea el ejemplo de la figura 5-10.

RECUERDE Cuando se aplica una tolerancia de posición a MMC, se dispone de una Tolerancia Extra.

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ANEXAR FIGURA 5-10

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VERIFICANDO TOLERANCIA DE POSICIÓN CON UN DISPOSITIVO FUNCIONAL Un dispositivo funcional es un dispositivo que verifica los requisitos funcionales de las figuras de una pieza. Esto es que sí los barreno de una pieza se suponen que son para acoplarse sobre los pernos de otra pieza: la función de los barrenos es acoplarse sobre los pernos. Para revisar la localización de los barrenos, se simulan los pernos de la pieza de ensamble con un dispositivo funcional. Las ventajas de este método son: ?

Es barato producirlo

?

El dispositivo puede representar las peores Condiciones de la pieza de ensamble.

?

Las piezas pueden revisarse rápidamente.

?

No se necesitan habilidades especiales para leer el dispositivo o interpretar los resultados.

Cuando los dispositivos no tienen piezas movibles se les conoce como dispositivos funcionales fijos y las partes deben ensamblar en el dispositivo para ser aceptadas. Los dispositivos funcionales son método muy común para verificar una tolerancia de posición porque se puede establecer un plano o eje de datum desde las figuras de referencia y verificar que la pieza considerada no sobrepase la frontera teórica establecida por la tolerancia de posición. Aunque los dispositivos funcionales ofrecen muchas ventajas en la inspección de piezas controladas por tolerancias de posición no son absolutos y la tolerancia de posición puede verificarse también con técnicas abiertas de inspección. Cuando en la fase de diseño se requiere analizar los límites extremos de una pieza se recomienda el uso de un dispositivo de “cartón”, que es una simulación de un dispositivo funcional, pero hecho a base de cartón o papel grueso, con el cuál pueden verificarse las mismas figuras de la pieza como con un dispositivo real a pesar de que no se parece a un dispositivo real. Los pasos para determinar las dimensiones de un dispositivo de cartón son: ?

Determine el tamaño de la figura del dispositivo. Desde la MMC de la figura controlada, agregue o reste (dependiendo de si se trata de una figura dimensional interna o externa) el valor de la tolerancia de posición para encontrar la frontera teórica que es igual a la figura del dispositivo calibrador ( barreno, perno, ranura).

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?

Establezca las superficies (o ejes) de los datums referenciados en la tolerancia de posición. Las figuras de datum se simulan por superficies losas del dispositivo. Si las figuras de datum son figuras dimensionales a MMC deberán simularse por una figura del dispositivo igual al tamaño virtual de la figura de datum (recuerde que el capítulo 3 se explico todo lo que corresponde a figuras dimensionales de datums).

?

Localice las figuras del dispositivo respecto a sus respectivos datums. Las dimensiones básicas del dibujo del producto se usan para localizar las figuras del dispositivo respecto a los datums.

Este método se muestra en las figuras 5-11 y 5-12. Cuando se usa un dispositivo funcional para analizar piezas, la tolerancia extra se toma en cuenta automáticamente. La figura 5-13A muestra una figura dimensional a MMC en un dispositivo de cartón y no hay tolerancia extra en esta condición. La figura 5-13B muestra la figura dimensional a LMC donde existe la máxima tolerancia extra. El incremento en la localización de la figura dimensional debido a la tolerancia extra se debe al tamaño menor de la figura dimensional que permite mayor movimiento dentro del dispositivo fijo. La tolerancia extra es un resultado automático de la relación que existe entre la pieza y el dispositivo. La figura 5-13C muestra cómo se pueden calcular las dimensiones extremas desde el dispositivo y las dimensiones de la pieza. Por ejemplo, se desea encontrar la máxima distancia entre el eje de la figura dimensional considerada ( el diámetro de 10.0 –10.4) y la del datum A. Para encontrar la distancia máxima de la pieza se coloca en el dispositivo con las figuras tan lejos como sea posible. Las dimensiones del dispositivo y / o la pieza se suman o restan para calcular la condición deseada de la pieza. Cuando se usa una figura dimensional como figura de datum en un cuadro de control para tolerancia de posición debe especificarse si se aplica a LMC, MMC o RFS (Vea la regla #2). Si un datum está a MMC el dispositivo tiene un tamaño fijo y es posible una tolerancia en el desplazamiento de datum. Esto es importante para el fabricante de la pieza debido a que el desplazamiento de datum permite una tolerancia de posición adicional. La cantidad del desplazamiento de datum es diferente para cada pieza producida y depende de la cantidad que la figura dimensional varíe desde MMC. El desplazamiento de datum es similar al concepto de la tolerancia extra. RECUERDE Cuando se utiliza un modificador MMC en la porción de tolerancia de un cuadro de referencia, existe tolerancia extra. Cuando se usa un modificador MMC en el datum de un cuadro de referencia, existe un desplazamiento de datum. 139



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Si se usa un dispositivo funcional para definir las dimensiones extremas de la pieza, el desplazamiento de datum se incluye automáticamente en el análisis de la pieza y el dispositivo, como se muestra en la figura 5-14. Cuando un datum se aplica a RFS en el cuadro de control se analiza de manera diferente que a MMC y se refiere a un centro de un plano o eje como datum. El dispositivo se cierra o abre sobre el datum para establecer este eje y no se permite ningún movimiento de la figura de datum en el dispositivo, por lo tanto no hay desplazamiento de datum. El control de tolerancia de posición a FRS se aplica únicamente cuando las necesidades funcionales de la pieza no son suficientes con un datum a MMC. En la figura 5-15 se muestra un ejemplo de una aplicación de datum a RFS. APLICACIÓN A RFS Una tolerancia de posición puede aplicarse a RFS que significa que la tolerancia de posición se aplica sin tomar en cuenta el tamaño de la figura, por lo que es un control más estricto que una aplicación a MMC. Una tolerancia de posición a RFS solo deberá aplicarse cuando las necesidades funcionales de diseño no se cumplan a MMC. Existen tres conceptos importantes a tomar en cuenta cuando se usa una tolerancia de posición a RFS. a. No hay tolerancia extra, debido a que no existe una relación entre tamaño y localización. b. Controla la zona de tolerancia del eje, el diámetro de la zona de tolerancia permanece constante en tamaño y se localiza sobre la posición ideal, es más fácil de visualizar como un control sobre el eje. c. Debe usarse un dispositivo calibrador movible para detectar el tamaño de la figura dimensional y la tolerancia de posición se aplica en la localización de eje de la figura dimensional. Se requieren técnicas especializadas y / o complejas. En la figura 5-16 se muestra un ejemplo de tolerancia de posición a RFS, con cálculo de distancias máximas y mínimas.

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ANEXAR FIGURA 5 -13

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ANEXAR FIGURA 5 -14

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ANEXAR FIGURA 5 -15

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ANEXAR FIGURA 5 -16

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APLICACIÓN A LMC Cuando se aplica una tolerancia de posición a LMC, el valor de la tolerancia especificada se aplica cuando la figura está a LMC. Todos los conceptos vistos para MMC se aplican al contrario. La tolerancia extra es cero cuando la figura dimensional está a LMC y máxima a MMC. Este modificador se usa para controlar el espesor mínimo de pared de una pieza o para controlar el espesor mínimo de maquinado de una pieza fundida, como se muestra en la figura 5-17. Para verificar o inspeccionar una tolerancia de posición a LMC no se puede usar un dispositivo fijo, se requiere equipo complejo y / o variable. APLICACIÓN EN UNA FIGURA DIMENSIONAL PLANA Los principios para tolerancia de posición de figuras dimensionales cilíndricas (como barrenos) también se aplican a figuras dimensionales planas (como ranuras abiertas o salientes). En esos tipos de aplicaciones el valor de la tolerancia de posición representa la distancia entre dos planos paralelos. Se omite el símbolo de diámetro del cuadro de control, lo que indica que la zona de tolerancia son dos planos paralelos. Vea el ejemplo de la figura 5 -18. Cuando se usa un modificador de zona de tolerancia proyectada en combinación con una tolerancia de posición significa que la zona de tolerancia teórica se proyecta arriba o debajo de la pieza, según se indique en el control. La altura de la zona proyectada se especifica en el cuadro que se pone abajo del cuadro de control. Una revisión de la figura considerada a su tolerancia proyectada permitirá predecir si la pieza ensamblará satisfactoriamente o no. Vea el ejemplo de la figura 5-19. La zona de tolerancia proyectada se usa comúnmente cuando la variación respecto de la perpendicularidad de barrenos roscados o de precisión puede provocar que los tornillos o perno interfieran o topen con las piezas donde ensamblan. Vea el ejemplo de la figura 5-20. FIGURAS DIMENSIONALES COAXIALES Las figuras dimensionales coaxiales son dos generalmente diámetros, cuyos ejes coinciden.

o más figuras dimensionales,

Cuando se quiera permitir una variación a la figura dimensional desde una condición coaxial, la cantidad de la variación deberá especificarse por uno de tres controles geométricos; concentricidad, desviación radial o una tolerancia de posición.

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ANEXAR FIGURA 5-17

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ANEXAR FIGURA 5-18

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ANEXAR FIGURA 5-19

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ANEXAR FIGURA 5-20

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Generalmente la tolerancia de posición es el control coaxial más aplicable y menos caro debido a que es un método común para controlar la localización de una figura dimensional coaxial. La desviación radial es un control mas cerrado y costoso ( se discutirá más adelante) y la concentricidad es un control mas estricto, difícil de verificar y el más caro. Las necesidades funcionales de diseño definen la tolerancia geométrica mas apropiada para figuras dimensionales coaxiales. Cuando una tolerancia de posición se aplica a una figura dimensional coaxial, se marca una dimensión básica de cero entre los ejes de las figuras y se cancela la regla # 1. En la figura 5-21 se muestra una pieza con una tolerancia de posición aplicada a figuras dimensionales coaxiales. Una tolerancia de posición puede usarse para controlar la localización de barrenos coaxiales. Vea la figura 5-22. Además de controlar la localización, la tolerancia de posición también controla el alineamiento de figura dimensional coaxial que se localiza con otra tolerancia de posición (a un datum) y no se requiere una referencia a un datum para este control. Vea la figura 5-22. APLICACIÓN (SIMETRÍA) Existe simetría si la figura de una parte se encuentra centrada en relación a un plano central de un datum. Se utiliza tolerancia de posición para controlar la simetría. La simetría sólo es aplicable a figuras dimensionales. La referencia a un datum también debe contener una figura dimensional. Se pueden usar modificadores MMC y FRS dependiendo de los requerimientos de diseño. Ver gráficas 5-23 y 524. CONCENTRICIDAD Una tolerancia de concentricidad se indica por el símbolo de concentricidad, un calor de tolerancia y datum apropiado colocados en el cuadro de control, como se muestra en la figura 5-25. La concentración es la condición donde los ejes de todos los elementos de cada sección transversal de una figura dimensional y la superficie de revolución son comunes al eje de la figura de datum. La tolerancia de concentricidad es la cantidad total de la variación permisible de un eje de una figura dimensional respecto a un eje de datum. Una tolerancia de concentricidad se define en términos de una zona de tolerancia cilíndrica cuyo eje es coincidente con el eje de datum donde debe quedar el eje de la figura dimensional considerada. Una zona de tolerancia de concentricidad y su datum sólo se pueden aplicar a RFS. La tolerancia de tamaño de una figura dimensional es independiente de la tolerancia de concentricidad.

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ANEXAR FIGURA 5-21

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ANEXAR FIGURA 5-22

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ANEXAR FIGURA 5-23

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ANEXAR FIGURA 5-24

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ANEXAR FIGURA 5-25

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La medición de una tolerancia de concentricidad requiere que el eje de la figura dimensional considerada sea establecido por un análisis detallado de todos los elementos circulares de la superficies. Esto determina un punto del eje para cada elemento circular revisado. Todos los puntos del eje deben quedar dentro de la zona de tolerancia de concentricidad. Debido a que las irregularidades en la forma de la figura por inspeccionarse hacen dificl el establecer el eje de la figura, las especificaciones por concentricidad deberán evitarse siempre que sea posible. Cuando se especifiquen tolerancias para figuras coaxiales, antes deberá considerarse el uso de la tolerancia para figuras coaxiales, antes deberá considerarse el uso de la tolerancia de posición o la tolerancia por variación radial. Vea la figura 5 -25.

Lo siguiente debe tomarse en cuenta al especificar concentricidad: ?


?

Aplica la regla # 3.

?

Se requiere referencia a un datum.

?

La zona de tolerancia debe ser RFS.

?

La referencia a datums debe ser RFS.

RESUMEN Un resumen cerca de la información de controles de localización se encuentra en la figura 5 -26.

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CAPÍTULO

6

CONTROLES DE VARIACIÓN

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CAPÍTULO 6 Se tiene poca probabilidad de manufacturar un producto de calidad si las especificaciones son vagas o incompletas INTRODUCCIÓN En este capítulo se explorarán controles de variación. Los controles son variación radial o circular y variación total. INFORMACIÓN GENERAL En este capítulo se describirán dos tipos de control de variación (también conocido como desalineamiento o simplemente run-out), que son la variación radial o circular y la total; los símbolos para cada uno se muestran en la figura 6-1. Aunque hay ejemplos e información para cada control, los conceptos siguientes se aplican a ambos tipos de controles de variación. La variación es un control compuesto que afecta tanto a la forma como a la localización de una figura de una pieza con respecto a su eje de datum. Siempre que se especifica un control de variación se requiere un datum. RECUERDE La variación es un control compuesto que simultáneamente afecta la forma y la localización de una figura respecto a un eje de datum.

Las notas en dibujo antiguos que usan términos como F.I.M (en ingles Full Indicator Movement – Movimiento completo del indicador), T.I.R (Inglés: Total Indicator Reading – Lectura total del indicador) y T.I.M. (ingles: Total Indicator Movement – Movimiento total del indicador) son similares a las tolerancias de variación.

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VARIACIÓN RADIAL

VARIACIÓN TOTAL

FIGURA 6-1 CONTROLES DE VARIACIÓN Un control de variación puede aplicarse a cualquier forma diametral que está alrededor del eje de datum o a una superficie que se perpendicular al eje de datum, como son, un diámetro recto o cónico alrededor del eje de datum. La figura 6-2 muestra esas Condiciones. RECUERDE La variación debe aplicarse siempre a una figura que se esté alrededor del eje de datum. La especificación de un valor de tolerancia de variación en un símbolo de control indica la lectura máxima permisible del indicador ( o el movimiento del medidor ) de la figura considerada cuando la pieza se gira 360° respecto a su eje de datum. Vea el ejemplo de la figura 6-3. Una de las aplicaciones más comunes del control de variación es la localización de figuras coaxiales respecto a un eje de datum. Otros usos menos comunes incluyen control de angularidad, circularidad, perpendicularidad y bamboleo. COMO ESTABLECER UN EJE DE DATUM Existen solo TRES maneras de establecer un eje de datum para una especificación de variación y son: ?

Un solo diámetro de suficiente longitud.

?

Dos diámetros coaxiales son suficiente distancia entre ellos para crear un eje de datum común.

?

Un plano y un diámetro a ángulos rectos.

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La figura 6-4 ejemplifica esas Condiciones. Las necesidades funcionales de diseño y la forma de la pieza son factores usados para seleccionar una de los tres métodos para establecer un eje de datum. Generalmente las figuras usadas para el eje de datum son las mismas figuras que (radialmente) localizan la pieza en su ensamble. RECUERDE Solo hay tres maneras de establecer un eje de datum: ?

Un solo diámetro de suficiente longitud.

?

Dos diámetros coaxiales con suficiente distancia entre ellos para crear un eje de datum común.

?

Un plano y un diámetro a ángulo rectos. VARIACIÓN RADIAL

La variación radial es un control combinado que afecta simultáneamente la forma y la localización de los elementos circulares de la figura de una pieza. La variación radial se usa frecuentemente para controlar la localización de los elementos circulares de un diámetro. Cuando se aplica a una superficie que este a 90° del eje de datum controla solamente la posición de los elementos circulares. El control de variación se aplica a cada elemento circular de una superficie en forma independiente uno de otro. El número de elementos circulares a revisarse puede especificarse en el mismo dibujo o dejarse a juicio o criterio del departamento de inspección. La forma de la zona de tolerancia para variación radial se puede apreciar fácilmente por que la forman dos círculos coaxiales cuyos centros se localizan en el eje de datum. La distancia radial entre esos círculos es igual al valor de la tolerancia de variación. Vea la figura 6-5A . El diámetro del circulo mayor se define por el radio del elemento circular de la pieza que esté mas alejado del eje de datum (aunque se debe cumplir la tolerancia de tamaño). Vea la figura 6-5B. RECUERDE Un control de variación radial se aplica a cada elemento circular en forma independiente.

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Cuando se inspecciona un diámetro controlado por la variación radial, se coloca un calibrador (de carátula) en forma perpendicular a la superficie que se vaya a revisar. Deberán revisarse un número suficiente de elementos circulares para asegurarse de que el diámetro esté dentro de la tolerancia especificada, y se deja a criterio del inspector definir el número de mediciones, aunque puede definirse en el dibujo el número y lugar donde hacerse las lecturas. RECUERDE Cuando se revise la variación radial, el calibrador debe instalarse en forma perpendicular a la superficie que va a verificar. La variación radial es un control combinado por que control tanto la forma como la localización de un figura y cuando se verifica una especificación de variación, el calibrador hace contacto con la superficie real de la pieza. Las irregularidades de la superficie y la forma de la redondez se convierten automáticamente en parte de la lectura del calibrador. La figura 6-6 ilustra como la forma de circularidad afecta la variación. En el caso 1 se mide un elemento circular que es perfectamente redondo y es coaxial con el eje de datum. Cuando la pieza gira 360° sobre el eje de datum la lectura del calibrador (que es el valor de la variación) será cero. En el caso 2 se mide un elemento circular que es coaxial con el eje de datum pero que no es perfectamente redondo. La lectura del calibrador (que es el valor de la variación) detectará este error de redondez como una tolerancia de variación. El calibrador no puede separar un error de localización de un error de forma en una lectura de variación. En el caso 3, se mide un elemento circular que es perfectamente redondo y todo el error de variación se debe a que los ejes no coinciden (hay una excentricidad). La máxima diferencia permisible entre el eje de la figura u el eje de datum es la mitad del valor de la tolerancia de variación, debido a que la zona de tolerancia de variación se convierte en una zona de tolerancia para el eje, que es un cilindro con un diámetro igual al valor de la tolerancia de variación y centrado respecto al eje de datum. El eje del diámetro analizado puede estar arriba o abajo (o cualquier dirección) del eje de datum, pero siempre dentro de esa zona. Esto es el máximo error posible en localización. Cuando haya cualquier error en la redondez de la figura analizada, entonces el error permitido para la excentricidad se verá reducido por la cantidad del erro r de redondez. RECUERDE Cuando un diámetro se controla con variación, su eje puede quedar descentrado la mitad del valor de la tolerancia de variación.

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ANEXAR FIGURA 6-6

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Cuando se inspecciona una superficie que está a un ángulo recto respecto al eje de datum y se controla con variación radial, el calibrador se coloca en forma perpendicular a la superficie considerada. La pieza (o el calibrador) se gira a 360° y la variación de un elemento circular es la lectura de la variación. Vea figura 6-7. Observe que cuando se aplica el control de variación radial a una superficie, como la descrita anteriormente, solamente se controla la acción de los elementos lineales de la superficie (bamboleo). En este tipo de aplicación de control de variación no controla la acción de la superficie. PRUEBA DE VALIDEZ Para que una especificación de variación sea válida deberá cumplir las siguientes Condiciones: ?

Debe marcarse un datum de referencia en el cuadro de control.

?

La referencia a un datum deberá especificar un eje de datum apropiado.,

?

El control deberá aplicarse a un elemento de superficie que rodee o esté alrededor del eje de datum.

?

No debe usarse ningún modificador en el cuadro de control.

En la figura 6-8 se señala una prueba muy sencilla para verificar la validez de un control de variación radial.

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ANEXAR FIGURA 6-7

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¿EXISTE UNA REFERENCIA A UN DATUM EN EL MARCO DE CONTROL DE LA FIGURA?

NO

SI

¿LA REFERENCIA A UN DATUM, ESPECIFICA UN EJE DE DATUM APROPIADO ? 1. DIAMETRO CON SUFICIENTE LARGO 2. DOS DIAMETROS COAXIALES 3. SUPERFICIE PRIMARIA, EJE SECUNDARIO

NO

SI

¿EL CONTROL DE VARIACIÓN APLICA A UN ELEMENTO SUPERFICIAL EL CUAL ENVUELVE AL EJE DE DATUM?

NO


SI

¿EL VALOR DE TOLERANCIA ES UN REFINAMIENTO DE OTRA TOLERANCIA GEOMETRICA QUE CONTROLA EL PARALELISMO DE LA FIGURA?

SI

NO


FIGURA 6 -8 PRUEBA DE VALIDEZ PARA UN CONTROL DE VARIACIÓN CIRCULAR

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VARIACIÓN TOTAL La variación total es un control combinado que afecta simultáneamente la forma y la localización de todos los elementos de una superficie. Cuando se aplica a una superficie que está alrededor de un eje de datum (como un cilindro o un cono) controla las variaciones acumuladas de circularidad, linearidad, localización, angularidad, conicidad y perfil de una superficie. Cuando se aplica la variación total a un diámetro, la zona de tolerancia se puede apreciar fácilmente por que se forma con dos cilindros coaxiales con el centro en el eje de datum. La distancia radial entre cilindros es igual al valor de la tolerancia de variación total. El diámetro del cilindro mayor se define por el radio de los elementos de la superficie mas alejado del eje de datum y se deben cumplir las tolerancias de tamaño. Vea el ejemplo de la figura 6-9.Observe que el diámetro debe también cubrir sus requisitos de tamaño. Cuando se aplica la variación total a una superficie que esta a 90° del eje de datum se controlan las variaciones de perpendicularidad y planicidad de la superficie. En este caso, la zona de tolerancia consiste en dos planos paralelos, perpendiculares al eje de datum y todos los elementos de la superficie deben quedar dentro de ellos. La distancia entre los plano es igual al valor de la tolerancia de variación total. Vea la figura 6-10. RECUERDE Una especificación de variación total se aplica simultáneamente a todos los elementos de la superficie. La medición de la variación total es muy similar a como se mide la variación radial, ya que ambos se miden con un calibrador de carátula, sólo que para variación total el calibrador se mueve a todo lo largo del eje, al mismo tiempo que la pieza se gira sobre el eje de datum, mientras que para la variación radial el calibrador no se mueve mientras la pieza gira. En las figuras 6-9 y 6-10 se muestran ejemplos de medición para el control de variación total. PRUEBA DE VALIDEZ La prueba de validez para variación total es igual a a l prueba de validez para variación radial (fig. 6-9 ) COMPARACIÓN DE CONTROLES COAXIALES De los trece controles geométricos, cuatro se usan comúnmente para controlar la coaxialidad de diámetros. Ellos son tolerancias de posición, variación total y radial y la concentricidad. En la figura 6-11 se hace una comparación de esos controles.

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ANEXAR FIGURA 6-11

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CÁLCULOS DE DISTANCIAS EN LA PARTE La distancia máxima (o mínima) entre dos superficies diametrales externas (o internas) controladas por variación total es fácil de calcular y se aplica tanto para variación radial como total. A continuación se explicará como hacerse para figuras externas, pero el proceso es muy similar para figuras internas o para cualquier combinación de ellas. Para encontrar la distancia máxima entre dos superficies externas controlada por variación se usara la pieza mostrada en la figura 6-12 y se deben seguir los siguie ntes pasos: 1. Identifique los puntos iniciales y finales. ?

Marque con una “X” las dos superficies identificadas como inicio y final de la distancia de la parte a ser calculada.

2. Establezca los símbolos correspondientes. ?

En el punto inicial ponga una flecha doble. Señale la dirección hacia el punto final con un “+”. Señale la dirección alejándose del punto final con “-“ (ver fig. 6-12A). Siempre que una distancia es usada en la dirección “+” debe ser sumada en el cálculo y viceversa.

3. Construya una ruta o lista continua con los valores conocidos. ?

Identifique que la ruta de las dimensiones de la parte trazando una flecha desde el punto de partida hasta el punto final, para cada distancia involucrada (ver figura 6-12B).

?

Cuándo se usan diámetros. Es el control de variación el que define la distancia entre las líneas centrales.

?

Use uno de los símbolos “+” o “-“ para señalar cada distancia de la parte.

4. Calcule la distancia máxima y mínima con los datos obtenidos usando la lista del paso 3 (ver figura 6-12C). ?

?

Para la Distancia Máxima: - Use todos los valores Máximos “+”. - Use todos los valores Mínimos “-“ . - Sume la mitad del valor de la tolerancia de variación. Para la Distancia Mínima: -

Use todos los valores Mínimos “+”. Use todos los valores Máximos “-“. Reste la mitad del valor de la tolerancia de variación.

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ANEXAR FIGURA 6-12

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RESUMEN El resumen de la información para el control de la variación se muestra en la figura anexa 6-13.

VOCABULARIO Tolerancia Compuesta Variación Variación Circular o Radial Variación Total

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CAPITULO 7 CONTROLES DE PERFIL

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CAPITULO 7 Si tu margen de seguridad es demasiado grande o demasiado pequeño, la competencia te ganará. INTRODUCCIÓN En este capítulo cubre la comprensión básica de los controles de perfil. La falta del entendimiento de controles de perfil ha hecho que su uso sea muy limitado en los dibujos de ingeniería. El estudio de estos conceptos en este capítulo lo hará más eficiente en la interpretación y aplicación de controles de perfil. INFORMACIÓN GENERAL En este capítulo se verán dos tipos de controles de perfil, perfil de una línea y perfil de una superficie y los símbolos se muestran en la figura 7-1. Los controles de perfil se usan para limitar la forma, tamaño u orientación de una figura de una pieza. Aunque hay ejemplos e información para cada tipo de control, la información que sigue se aplica a ambos tipos de controles de perfil. La línea exterior de un objeto en un plano es conocida como su perfil. Un perfil ideal es la forma geométrica exacta de un perfil tal y como se describe por las dimensiones básicas en un dibujo. La tolerancia de perfil establece una frontera uniforme a rtavés del perfil ideal dentro del cuál todos los elementos del perfil considerado deberán situarse. Una tolerancia de perfil puede aplicarse simultáneamente a todos los elementos de superficie individual (como un perfil de una superficie) o a elementos de superficie individual (como un perfil de una línea) tomada en varias secciones transversales de la pieza. Los controles de perfil son las únicas tolerancias geométricas que pueden usarse como un control directo de forma (sin datum) o como una tolerancia relativa a un datum.

RECUERDE El perfil puede usarse como un control de forma o una tolerancia relacionada a una figura.

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VENTAJAS DE CONTROL DE PERFIL Las tres ventajas del uso de controles de perfil son: ?

Una definición clara de la zona de tolerancia.

?

Comunica datums y secuencia de datums.

?

Elimina la acumulación de tolerancias.

PERFIL DE UNA SUPERFICIE

PERFIL DE UNA LÍNEA

7-1 SÍMBOLOS DE CONTROL PARA PERFIL

Un control de perfil puede aplicarse a cualquier tipo de figura de una pieza (p.e. una superficie, una forma irregular, un cilindro) pero el perfil ideal debe definirse con dimensiones básicas. Otro aspecto especial de los controles de perfil es que la zona de tolerancia puede especificarse en forma unilateral o bilateral y en la figura 7-2 se ilustra este concepto. RECUERDE Cuando se especifica una tolerancia de perfil, el perfil ideal debe definirse con dimensiones básicas.

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Anexar figura 7-2

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PERFIL DE UNA SUPERFICIE Cuando se especifica un control de perfil de una superficie, la zona de tolerancia es tri-dimensional y se extiende simultáneamente a través de tosa la longitud, ancho y profundidad de la figura controlada. La zona de tolerancia está entre dos límites paralelos separadas del perfil ideal por el valor de la tolerancia. En la figura 7-3 se muestra un ejemplo. RECUERDE Un control de perfil de una superficie limita simultáneamente todos los elementos de la superficie.

RESUMEN DE LA FIGURA 7-3 ?

El control de perfil (de una superficie) se aplica a RFS. (Por la regla #3).

?

No se aplica el concepto de tolerancia extra.

?

La forma de la zona de tolerancia son dos fronteras paralelas separadas a igual distancia (arriba y abajo) del perfil ideal.

?

El control de perfil limita el tamaño de la pieza, al mismo tiempo que la orientación la forma de la figura controlada. APLICACIONES

Las aplicaciones más comunes para el control de perfil de una superficie incluyen la definición de límites para polígonos, formas irregulares con la combinación de líneas rectas, curvas y arcos, superficies coplanarias y dimensiones respecto a un datum. A continuación se ampliarán estos puntos con ejemplos más información. El perfil de una superficie es usado frecuentemente para establecer fronteras aceptables para formas poligonales. Cuando se definen los parámetro para un forma poligonal con dimensiones coordinadas, la acumulación de tolerancias puede convertirse en un problema para el funcionamiento y la inspeccion de la pieza. Muchas de estos problemas pueden eliminarse con el uso de un control de perfil. En la figura 7-4 se muestra un ejemplo de un dimensionamiento de perfil para una forma poligonal.

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RESUMEN DE INFORMACIÓN DE LA FIGURA 7-4 ?

Se usan las dimensiones básicas para definir el perfil ideal del polígono.

?

El control de perfil se aplica a RFS. (por la regla #3).

?

La forma de la zona de tolerancia esta entre dos fronteras paralelas separadas a igual distancia (arriba o abajo) del perfil ideal.

?

El método de dimensionado elimina la acumulación de tolerancias.

?

En la inspección el orden para dirigir la pieza a un marco de referencia de datum se especifica en el cuadro de control.

Un control de perfil de una superficie también se usa para definir los limites aceptables para superficies coplanarias. Las superficies coplanarias son dos o más superficies que tienen todos sus elementos en el mismo plano. Cuando se aplica un control de perfil de una superficie se establece un juego de planos paralelos donde deben quedar todos los elementos de ambas superficies. Este control tiene la misma función que la planicidad aplicada a una superficie y la zona de tolerancia es unilateral. Cuando se esta aplicando el perfil y se necesita controlar más de dos superficies deberá usarse un referencia de datum. Las superficies que deban hacer contacto con el plano de datum se denominan superficies de datum y la pieza debe localizarse sobre esas superficies cuando se inspecciona. En la figura 7-5 se muestra un ejemplo. RESUMEN DE INFORMACIÓN DE LA FIGURA 7-5 ?

Cuando se inspecciona la coplanaridad de las superficies, ambas superficies deben hacer contacto con el plano de datum.

?

La zona de tolerancia es unilateral.

?

La tolerancia de perfil se aplica a RFS (por la regla #3).

?

La planicidad de cada superficie queda limitada al contenido de la zona de tolerancia de perfil.

La figura 7-6 muestra un ejemplo del uso de la tolerancia de perfil para relacionar una medición dimensional a un cuado de datum. Este método de dimensionado debe considerarse cuando se quiera relacionar mediciones dimensionales a un cuadro de datum y permite al diseñador comunicar un secuencia para direccionar la pieza a los datums para inspeccionar las dimensiones especificadas.

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ANEXAR 7-5 Y 7-6

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RESUMEN DE LA INFORMACIÓN DE L A FIGURA 7-6 ?

La tolerancia de perfil se aplica a RFS (por la regla #3).

?

La secuencia para posicionar la pieza en el marco de un datum para inspeccionar dimensiones se especifica en el control de perfil. PRUEBA DE VALIDEZ

Para que un control de perfil de un superficie sea válida, deberá cumplir las siguientes condiciones: ?

Deben usarse dimensiones básicas para definir el perfil ideal de la figura controlada.

?

El control de perfil debe aplicarse al perfil ideal de la figura controlada.

?

No se deben usar modificadores en el cuadro de control.

?

Si se usan datums, las dimensiones básicas deben relacionar el perfil ideal a los datums usados.

En la figura 7-7 se muestra una prueba muy sencilla para verificar la validez de un control de perfil de superficie.

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¿EL CONTROL DEL PERFIL APLICA A LA VISTA QUE MUESTRA EL PERFIL IDEAL DE LA FIGURA A DIMENSIONAR?

NO

SI

¿EL PERFIL IDEL DE LA FIGURA DIMENSIONADA SE DEFINE CON DIMENSIONES BASICAS?

NO

SI

¿SE USA ALGUN MODIFICADOR EN LA POSICIÓN DE TOLERANCIA DEL CUADRO DE CONTROL DE LA FIGURA?(MMC, LMC, RFS, DIAMETRO)

SI

ESTA ESPECIFICCIÓN DE UN CONTROL DE PERFIL DE UNA SUPERFICIE NO ES VALIDA

NO

¿SI SEHACE REFERENCIA A DATUMS, SE UTILIZAN DIMENSIONES BASICAS PARA RELACIONAR LAS TOLERANCIAS DE LA FIGURA CON LOS DATUMS?

NO

SI

ESTO ES UNA ESPECIFICACION VALIDA PARA UN CONTROL DE PERFIL DE UNA SUPERFICIE.

FIGURA 7 -7 PRUEBA DE VALIDEZ PARA UN CONTROL DE PERFIL DE SUPERFICIE.

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PERFIL DE UNA LÍNEA Cuando se especifica un control de perfil de una línea se limita solamente a los elementos individuales de una superficie y la zo na de tolerancia es bidimensional y se extiende a través de toda la longitud de perfil ideal. La zona de tolerancia está entre dos planos paralelos, separados del perfil ideal por el valor de la tolerancia especificada. Vea el ejemplo de la figura 7-8. RECUERDE El perfil de un línea se aplica a cada elemento lineal de una superficie controlada. RESUMEN DE INFORMACIÓN DE LA FIGURA 7-8 ?

Se usan dimensiones básicas para definir el perfil ideal.

?

El control de perfil se aplica a RFS (por la regla #3)

?

La zona de tolerancia está entre dos límites paralelos (que son elementos lineales) separados una distancia igual, arriba y abajo, del perfil ideal.

?

El control de perfil limita la orientación y la forma de la figura controlada.

PRUEBA DE VALIDEZ Para que un control de perfil de una línea sea válida deberá cumplir las siguientes condiciones: ?

Deben usarse dimensiones básicas para definir el perfil ideal de la figura controlada.

?

El control de perfil debe aplicarse al perfil ideal de la figura controlada.

?

No se deben usar modificadores en el cuadro de control.

?

Si se usan dimensiones controladas por una tolerancia, el valor de la tolerancia de perfil deberá ser refinamiento de la zona de tolerancia establecida por las dimensiones controladas.

?

Si el control de perfil se usa como un control de forma (sin ningún datum), el valor de la tolerancia deberá ser un refinamiento de la tolerancia de tamaño de la figura.

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ANEXAR FIGURA 7-8

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En la figura 7-9 se muestra muy sencilla para verificar la validez de un control de perfil de línea. ¿EL CONTROL DEL PERFIL APLICA A LA VISTA QUE MUESTRA EL PERFIL IDEAL DE LA FIGURA A DIMENSIONAR?

NO

SI

¿EL PERFIL IDEL DE LA FIGURA DIMENSIONADA SE DEFINE CON DIMENSIONES BASICAS?

NO

SI

¿SE USA ALGUN MODIFICADOR EN LA POSICIÓN DE TOLERANCIA DEL CUADRO DE CONTROL DE LA FIGURA?(MMC, LMC, RFS, DIAMETRO)

SI

ESTA ESPECIFICCIÓN DE UN CONTROL DE PERFIL DE LINEA NO ES VALIDA

NO

¿EL VALOR DE LA TOLERANCIA DEL PERFIL ES UN REFINAMIENTO DE LA ZONA DE TOLERANCIA ESTABLECIDA POR LAS DIMENSIONES QUE LOCALIZAN EL PERFIL IDEAL?

NO

SI

ESTO ES UNA ESPECIFICACION VALIDA PARA UN CONTROL DE PERFIL DE UNA SUPERFICIE.

FIGURA 7-9 PRUEBA DE VALIDEZ PARA UN CONTROL DE PERFIL DE UN LÍNEA

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RESUMEN Un resumen de los conceptos de perfil se encuentra en la figura anexa 7-10.

VOCABULARIO Perfil Ideal Tolerancia del Perfil Zona de Tolerancia Unilateral Zona de Tolerancia Bilateral Superficies Coplanarias.

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DIMENSIONES Y TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS

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