Tolerancias dimensionales y ajustes
Metrología ING. HUGO L. L . AGUERO ALVA ALVA
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Tolerancias dimensionales La mayor parte de las piezas no quedan definidas con su representación y su acotación, debido a que existe una discrepancia entre las medidas teóricas o exactas que aparecen en los planos y las medidas reales de las piezas . Estas discrepancias pueden ser debidas a factores: •
Juegos de las herramientas o máquinas herramientas.
Errores de los instrumentos de medida o de los operarios que miden. •
La dilatación de los cuerpos como consecuencia de las temperaturas que adquieren las piezas en su fabricación.
•
Deformaciones producidas por las tensiones internas ING. HUGO L. L . AGUERO ALVA ALVA 2 de las piezas. •
En algunas ocasiones, las discrepancias entre las medidas reales y las teóricas o nominales no tienen importancia; son los casos de cotas auxiliares o no funcionales , pero en otras ocasiones hacen que las piezas sean inservibles; en este segundo caso las cotas son funcionales .
Cota funcional es la cota que posee una valía esencial en
el funcionamiento de la pieza, es decir es aquella que afecta al funcionamiento del mecanismo. ING. HUGO L. L . AGUERO ALVA ALVA
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Principio de Intercambiabilidad Intercambiabilidad La fabricación de máquinas en serie requiere que las piezas de que se componen, construidas conjunta o independientemente, puedan montarse sin necesidad de un trabajo previo de acondicionamiento, al igual que las piezas desgastadas o deterioradas para que puedan sustituirse por otras de fabricación en serie, considerando que esta sustitución pueda efectuarse lejos de su lugar de fabricación.
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Henry Leland De origen norteamericano, conocido como el “Rey de la precisión”, trabajó inicialmente en la fábrica de armas “Colt, donde aprendió los conceptos de estandarización. Creador de dos marcas de automóviles: Lincoln y Cadillac, introdujo el concepto de intercambiabilidad a la industria automotriz. Cómo lo hizo? 5
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Para conseguir este principio es necesario definir normas de tolerancias dimensionales y geométricas que son normas complementarias a las de representación y acotación , entendiendo como: - Tolerancias dimensionales las que actúan sobre las medidas - Tolerancias geométricas las que afectan a la forma o posición de las superficies, ejes o aristas de las piezas.
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Tolerancia oleranci a dimensional dimensi onal
Tolerancia de medida o tolerancia, la diferencia entre las l as medidas limites máxima y mínima permisible en la definición def inición de una cota denominada “COTA NOMINAL”. ING. HUGO L. AGUERO AL ALV VA
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UNE-EN 20286-1:1996 Sistema ISO de tolerancias y ajuste. Parte 1: Base de tolerancias, desviaciones y ajustes. (ISO 286-1:1988).
Eje, pieza exterior o macho, es cualquier pieza en
forma de cilindro o prismática que debe ser acoplada acopl ada dentro de otra (en minúsculas). Agujero, pieza interior o hembra, es el alojamiento
del eje (mayúsculas). Pieza intermedia .
Es la pieza ajustada situada entre la exterior y la interior de un ajuste formado por más de dos piezas ajustadas (ajuste múltiple). 8
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Dimensión nominal (dN/DN) es la medida que sirve de referencia
para definir las medidas límites. Dimensión efectiva (de/De) dimensión obtenida al medir una pieza
concreta a 20 0C,una vez construida la pieza. 9
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Dimensiones límites son aquellas que corresponden a las
dos medidas extremas admisibles de una pieza, dentro de cuyo intervalo o recorrido debe encontrarse la medida efectiva: Dimensión máxima (dM/DM) es la mayor Dimensión mínima (dm/Dm) es la menor
Tolerancia dimensional (t/T) es la variación permisible
de la medida de una pieza y viene dada por la diferencia entre las medidas limites. t = dM – dm 10
T = DM –Dm
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Línea de referencia o línea cero es la línea
recta, a partir de la cual se representan las diferencias o desviaciones. Corresponde a la dimensión nominal. Diferencia o desviación superior (ds/Ds) es
la diferencia algebraica entre la dimensión máxima y la nominal. ds = dM – dN
DS = DM –DN
Diferencia o desviación inferior (di/Di) es la
diferencia algebraica entre la dimensión mínima y la nominal. di = dm – dN 11
DI = Dm –DN ING. HUGO L. L . AGUERO ALVA ALVA
es la comprendida entre las dos líneas que representan los límites de la tolerancia y que está definida en magnitud y posición respecto a la línea de referencia. Se representa de forma esquemática.
Zona
de
tolerancia
Cualquiera de las dos diferencias superior/inferior, elegida convenientemente para definir la posición de la zona de tolerancia respecto a la línea de referencia o línea cero. Diferencia
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fundamental.
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Tolerancias de cotas lineales UNE 1120:1996 Dibujos Técnicos. Tolerancias de cotas lineales y angulares INSCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE UNA COTA LINEAL. Mediante símbolos ISO
Mediante sus desviaciones admisibles
Mediante sus medidas límites
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Tolerancias de cotas angulares UNE 1120:1996 Dibujos Técnicos. Tolerancias de cotas lineales y angulares INSCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE UNA COTA ANGULAR.
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Calidad de la Tolerancia Existen 20 grados o índices de tolerancias (IT), designados por las siglas IT01, IT0 …IT18, representativos de la calidad de la tolerancia, desde la más fina hasta la más basta, cuyos valores numéricos están calculados para cada grupo de diámetros nominales, constituyendo las tolerancias fundamentales del sistema. Los valores IT01 e IT0 se consideran idóneos para patrones de medida.
Patrones de medidas
Calibres y piezas de gran precisión
Piezas o elementos destinados a ajustar
Piezas o elementos que no han de ajustar
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Posición de la zona de tolerancia UNE-EN 20286-1:1996
Sistema ISO de tolerancias y ajuste. Parte 1: Base de tolerancias, desviaciones y ajustes. (ISO 286-1:1988).
En el agujero: De “A” a “H” la zona de tolerancia está por encima de la línea cero siendo la diferencia fundamental la diferencia inferior “Di”. En “H” la Di = 0.
•
De “K” a “ZC” la zona de tolerancia está por debajo de la línea cero siendo la diferencia fundamental la diferencia superior “Ds”.
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En el eje: • De “a” a “h” la zona de tolerancia está por debajo de la línea cero siendo la diferencia fundamental la diferencia superior (ds). En “h” la ds = 0. • De “k” a la “zc” “ zc” la zona de tolerancia toleranc ia está por encima de la línea cero siendo su diferencia fundamental la diferencia inferior “di”.
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Ajustes Ajuste es la relación por diferencia, antes de su montaje, entre las
medidas de dos piezas que han de ser montadas una sobre otra.
Juego es la diferencia entre las medidas
del agujero y del eje, antes del montaje, cuando está diferencia es positiva .
Apriete es el valor absoluto de la
diferencia entre las medidas del agujero y del eje, antes del montaje, cuando esta diferencia es negativa
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Hay tres tipos de ajustes según la posición relativa en las zonas de tolerancia del eje y el agujero, y son: Ajuste con juego (Ajuste móvil) Ajuste con apriete (Ajuste fijo) Ajuste indeterminado
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Sistemas de ajustes. Un sistema de ajuste es un conjunto sistemático de ajustes entre ejes y agujeros pertenecientes a un sistema de tolerancias, y que puede dar lugar a diversos juegos y aprietos. Estos sistemas nacen del hecho de considerar cual de los dos elementos del par de piezas a fabricar f abricar puede asumir la característica de normal o básico, y cual de ellos deber permanecer como elemento variable o no normal.
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Sistema de ajuste de eje base :
Los diferentes juegos y aprietos se obtienen asociando a un eje con tolerancia constante, agujeros con diferentes tolerancias. El eje base es el eje de diferencia superior nula y diferencia inferior negativa (zona h) 21
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Sistema de ajuste de agujero base :
Los diferentes juegos y aprietos se obtienen asociando a un agujero con tolerancia constante, ejes con diferentes tolerancias. El agujero base es el agujero de diferencia superior positiva y diferencia inferior nula (zona H) 22
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Ajuste con juego Es el tipo de ajuste que asegura siempre un juego entre las piezas que componen el ajuste, siendo móvil una respecto a la otra. La zona de tolerancia del agujero está situada completamente por encima de la zona de tolerancia del eje. Este tipo de ajuste se utilizará siempre que las piezas que lo componen tengan que deslizarse o girar una dentro de la otra. Para la buena elección del mismo, es necesario tener en cuenta la precisión de guía del eje, el estado de las superficies de ajuste, la clase de lubricante y la temperatura que que adquirirá en el funcionamiento. funci onamiento.
JUEGO MINIMO (Jmin).
En un ajuste con juego, es la diferencia positiva entre la medida mínima del agujero y la medida máxima del eje. Jmin=Dm-dM JUEGO MAXIMO (Jmax).
En un ajuste con juego, es la diferencia positiva entre la medida máxima del agujero y la medida mínima del eje. Jmax=DM-dm TOLERANCIA DE AJUSTE (TJ) . Es la oscilación máxima
del juego, es decir, la diferencia entre el juego máximo y el juego mínimo. A su vez, es igual a la suma aritmética de las l as tolerancias de las piezas que componen el ajuste.
TJ=Jmax-Jmin TJ=(DM-dm)-(Dm-dM) TJ=DM-dm-Dm+dM TJ=(DM-Dm)+(dM-dm) TJ=T+t
Ajuste con aprieto Es el tipo de ajuste que asegura siempre un aprieto entre las piezas que componen el ajuste. La zona de tolerancia del agujero está situada completamente por debajo de la zona de tolerancia del eje. Este tipo de ajuste se elegirá para piezas que sea necesario asegurarse que han de quedar íntimamente unidas entre sí, pudiendo necesitar o no seguro contra el giro y deslizamiento. Para la adopción acertada de este ajuste es necesario tener en cuenta principalmente: el aprieto que ha de tener el ajuste, el espesor de las paredes, ver si el eje es hueco o no, resistencia del material empleado y estado de las superficies de ajuste.
APRIETO MINIMO (Amin).
En un ajuste con aprieto, es la diferencia diferenci a positiva entre la medida mínima del eje y la medida máxima del agujero, antes del montaje de las piezas. Amin=dm-DM APRIETO MAXIMO (Amax).
En un ajuste con aprieto, es la diferencia diferenci a positiva entre la medida máxima del eje y la medida mínima del agujero, antes del montaje de las piezas. Amax=dM-Dm TOLERANCIA DE AJUSTE (TA) .
Es la oscilación máxima del aprieto, es decir, decir, la diferencia diferenci a entre el aprieto máximo y el aprieto mínimo. A su vez, es igual a la suma aritmética de las tolerancias t olerancias de las piezas que componen el ajuste.
TA=Amax-Amin TA=(dM-Dm)-(dm-DM) TA=dM-Dm-dm+DM TA=(DM-Dm)+(dM-dm) TA=T+t
AJUSTE INCIERTO, INDETERMINADO O DE PASO.
Es el tipo de ajuste que puede dar lugar a juego o aprieto entre las piezas que componen el ajuste. Las zonas de tolerancia del agujero y del eje se solapan entre sí. Este tipo de ajuste se elige para piezas que sea necesario determinar bien su posición y que requieren efectuar montajes y desmontajes con relativa frecuencia: piñones intercambiables, poleas en sus ejes, etc. Para una elección acertada de este ajuste es necesario tener en cuenta, principalmente, la frecuencia del montaje y desmontaje.
JUEGO MAXIMO (Jmax ).
En un ajuste incierto, es la diferencia dif erencia positiva entre la medida máxima del agujero y la medida mínima del eje. ej e. Jmax=DM-dm APRIETO MAXIMO (Amax).
En un ajuste incierto, es la diferencia dif erencia positiva entre la medida máxima del eje y la medida medi da mínima del agujero, antes del montaje de las piezas. Amax=dM-Dm TOLERANCIA DE AJUSTE AJUSTE (TI) .
Es la suma entre el juego máximo y el aprieto máximo. A su vez, es igual a la suma aritmética de las tolerancias de las piezas que componen el ajuste.
TI=Jmax+Amax TI=(DM-dm)+(dM-Dm) TI=(DM-Dm)+(dM-dm) TI=T+t
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Zonas de tolerancias preferentes UNE-EN 20286-1:1996 20286-1:1996 Sistema ISO de tolerancias y ajuste. Parte 1: Base de tolerancias, desviaciones y ajustes. (ISO 286-1:1988) define las zonas de tolerancias preferentes:
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Tolerancias en dibujos de conjuntos Mediante símbolos ISO
Mediante valores en cifras
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Medición de ajustes ajustes
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Tolerancias generales dimensionales UNE-EN22768-1:1993 Tolerancias generales. Parte 1: Tolerancias para dimensiones lineales y angulares sin indicación individual de tolerancia (ISO 2768-1:1989), según cuatro clases de tolerancias:
f
fina
m
media
c
grosera
v
muy grosera.
La indicación de las tolerancias generales se hace en el cajetín del dibujo, o en sus inmediaciones, debiendo figurar: a) ISO 2768; b) clase de tolerancia, tolerancia, conforme a esta esta parte de la norma ISO 2768.
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Tolerancias generales dimensionales
Tolerancias para dimensiones lineales, excepto aristas matadas
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Tolerancias para dimensiones lineales de aristas matadas (radios exteriores y alturas de chaflán).
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Tolerancias para dimensiones angulares.
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