INSTITUO TECNOLÓGICO DE CHIHUAHUA
Trabajo I GD&T Metrología Avanzada Pedro Zambrano Bojorquez
Armando Sotelo Carlos Macías Eric Fong Fecha 02/09/2009
Contenido Introducción
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Cuerpo del trabajo
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¿Qué es el GD&T? ¿De dónde viene la DG&T? ¿Para que usamos la GD&T? ¿Cuándo usamos la GD&T? ¿Cómo funciona la GD&T? Rectángulo de tolerancias Rectitud Planicidad Redondez o circularidad Cilindridad Forma de una línea Forma de una superficie o perfil Paralelismo Perpendicularidad Inclinación o angularidad Posición Concentricidad Concentricid ad y coaxialidad Simetría Oscilación circular (Circular Run out o cabeceo radial) Oscilación total (Total Run out o cabeceo total) Símbolos suplementa suplementarios rios M, MC, RFS ¿Qué es un datum?
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Conclusión
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Bibliografía
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Introducción
El uso de las tolerancias geométricas y dimensionales es imprescindible para el diseño y fabricación de artículos. Están enfocadas en describirlos, y también 2
para para dar dar un cierto cierto margen margen de error error acepta aceptable ble para su fabric fabricaci ación, ón, para para así aumentar la productividad y la calidad, así como disminuir costos y pérdidas. Uno de los factores importantes del sistema GD&T es lograr que las piezas de los produc productos tos puedan puedan ser const construi ruidos dos por difere diferente ntess fábric fábricas as y que sean sean intercambiables entre ellos. Este punto es importante en estos días por la globalización, porque de esta manera los productos no están limitados por la localizac localización ión o el fabricante, fabricante, sino que sus piezas piezas pueden pueden fabricarse fabricarse alrededor alrededor del mundo y aun así saber que cuando se ensamblen el producto final será funcional y de buena calidad.
Cuerpo del trabajo ¿Qué es el GD&T?
Las Las sigl siglas as GD GD&T &T sign signifi ifica can n Geom Geomet etric ric Dime Dimens nsio ioni ning ng and and Toler oleran anci cing ng o Tolerancias olerancias Geométrica Geométricass y Dimensiona Dimensionales les en español. español. GD&T es un sistema internacional de dibujo que es muy práctico al momento de realizar y comunicar diseños en 2D y 3D.
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“Una tolerancia dimensional aplicada a una medida ejerce algún grado de cont contro roll sobr sobre e las las desv desvia iaci cion ones es geom geomét étri rica cas, s, por por ejem ejempl plo: o: la tole tolera ranc ncia ia dimensional tiene efecto sobre el paralelismo y la planificad. Sin embargo, en alguna algunass ocasio ocasiones nes la tolera toleranci ncias as de medida medida no limita limita sufici suficient enteme emente nte las desviaciones geométricas; por lo tanto, en estos casos se deberá especificar expresamente una tolerancia geométrica, teniendo prioridad sobre el control geométrico que ya lleva implícita la tolerancia dimensional”.() “Las tolerancias geométricas especifican la variación máxima que se puede permitir en la forma o posición de la geometría real. En la realidad, una tolerancia geométrica es el ancho o el diámetro de una zona de tolerancia dentro de la cual alguna superficie o eje de algún agujero o cilindro puede permanecer dando por resultado una parte que satisface las normas señaladas de exac exactititu tud d para para el func funcio iona nami mien ento to y la inte interc rcam ambi biab abililid idad ad apro apropi piad ados os.. Siempre que las tolerancias de forma no se especifiquen en un dibujo de una parte, se entiende que la parte producida será aceptable sin tomar en cuenta las variaciones en la forma. Las expresiones de las tolerancias en la forma contro controlan lan alinea alineació ción, n, lisura lisura,, parale paralelis lismo, mo, rectan rectangul gularid aridad, ad, conce concentri ntricid cidad, ad, redondez, desplazamiento angular y, así sucesivamente”.() ¿De dónde viene la DG&T?
Las GD&T vienen de la necesidad de la industria detener un idioma en común entre los ingenieros, técnicos y demás personas involucradas en la fabricación de un producto. El sistema en sí de GD&T se describe en ciertas normas de dibujo como lo son: •
ASME Y14.5M-1994 Dimensioning and Tolerancing 2D
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ASME Y14.41 –2003 Digital ProductDefinitionData Practices 3DISO
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Norma UNE 1121-1:1991
¿Para que usamos la GD&T?
“En determinadas ocasiones, como por ejemplo: mecanismos muy precisos, piez piezas as de gran grande dess dime dimens nsio ione nes, s, etc. etc.,, la espe especi cififica caci ción ón de tole tolera ranc ncia iass dimensionales puede no ser suficiente para asegurar un correcto montaje y funcionamiento de los mecanismos.”() “El “El uso uso de tole tolera ranc ncia iass geom geomét étri rica cass evita evita la apar aparic ició ión n en los los dibu dibujo joss de observaciones tales como “superficies planas y paralelas”, con la evidente dificultad de interpretación cuantitativa que conllevan; aun mas, a partir de los acuerdos internacionales sobre símbolos para las tolerancias geométricas, los problemas de lenguaje están siendo superados.”()
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“El “El uso uso de tole tolera ranc ncia iass geom geomét étric ricas as perm permititirá irá,, pues pues,, un func funcio iona nami mien ento to satisfactorio y la intercambiabilidad, aunque las piezas sean fabricadas en talleres diferentes y por distintos equipos y operarios”.() ¿Cuándo usamos la GD&T?
Se utilizan para cuidar el buen funcionamiento del bien final. Esto se logra comunicando las medidas y las relaciones geométricas del diseño entre las diferentes personas que intervienen en el. El sistema de tolerancias geométricas y dimensionales es utilizado en varios etapas etapas del proces proceso o de fabric fabricaci ación, ón, desde desde la creac creación ión del diseño diseño hasta hasta la inspección final, pasando por la compra de los materiales y componentes necesarios para la fabricación del producto final. f inal. Por dar un ejemplo; durante el diseño del producto el diseñador debe de señalar las tolerancias indispensables que el modelo requiere, teniendo en cuenta que si coloca demasiadas tolerancias o si estas son muy cerradas aumentara el costo de construcción y afectando el del bien final. Otra razón para usar el sistema de tolerancias es cuando la fabricación del bien se realiz realiza a en difere diferente ntess fabric fabricas, as, con difere diferente ntess indivi individuo duos, s, en difere diferente ntess lugares o en incluso con diferentes idiomas. Por lo que tener un sistema generalizado de tolerancias se vuelve muy útil para facilitar el trabajo, y más importante, que sea más barato. ¿Cómo funciona la GD&T?
“Las tolerancias geométricas deberán ser especificadas solamente en aquellos requ requis isito itoss que que afec afecte ten n a la func funcio iona nalid lidad ad,, inte interc rcam ambi biab abili ilida dad d y posi posibl bles es cuestiones relativas a la fabricación; de otra manera, los costes de fabricación y verif verific icac ació ión n sufri sufrirá rán n un aume aument nto o inne innece cesa sari rio. o. En cual cualqu quie ierr caso caso,, esta estass tolera toleranci ncias as habrá habrán n de ser tan grande grandess como como lo permit permitan an las condi condicio ciones nes establecidas para satisfacer los requisitos del diseño”.() Rectángulo de tolerancias •
La indicación de las tolerancias geométricas en los dibujos se realiza por medio de un rectángulo dividido en dos o más compartimentos, los cuáles contienen, de izquierda a derecha, la siguiente información: Símbolo de la característica a controlar. Valor de la tolerancia expresada en las mismas unidades utilizadas para el acotado lineal. Este valor irá precedido por el símbolo ø si la zona de tolerancia es circular o cilíndrica. Letra identificativa del elemento o elementos de referencia, si los hay. ○ ○
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Imagen obtenida de () En el sist sistem ema a de GD GD&T &T se usan usan dife difere rent ntes es símb símbol olos os para para seña señaliz lizar ar las las tolerancias que se requieren en cierto dibujo, a continuación se muestran dichos los símbolos según la norma UNE 1121.
Tabla obtenida de () A continuación se enlista, describen y se indica el uso de las diferentes tolerancias antes mostradas. Rectitud La rectitud es una condición en la cual un eje o un elemento de superficie es una línea recta. La tolerancia en rectitud se aplica en la vista de línea recta. •
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Su uso se separa en dos, que se describe como dos líneas rectas y otro en el que la tolerancia se representa como un cilindro. En el primer caso las líneas son perfectamente rectas separadas por la distancia de tolerancia, entre las cuales debe de estar contenida la zona deseada. ○
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En el caso del cilindro la tolerancia se describe como un cilindro de diámetro igual a la tolerancia, dentro del cual se encuentra la zona a medir. Cuando se usa este método se coloca el símbolo ø antes del valor de la tolerancia.
Planicidad La forma que se usa para controlar lo plano, especifica que todos los puntos de la superficie real deben de estar entre dos planos paralelos •
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separados por la especificación de la tolerancia. El plano no debe de ser cóncavo, o convexo. En este este caso caso la supe superf rfic icie ie a medi medirr está está limi limita tada da por por dos dos plan planos os separados por la tolerancia.
Redondez o circularidad Esta tolerancia indica que tan redondo es cierto segmento del diseño visto solo en 2 dimensiones. La tolerancia consiste en una zona plana de tolerancia limitada por dos círculos concéntricos separados por el valor de la tolerancia. •
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Cilindridad Todos los puntos de una superficie son equidistantes a un eje común. La tolerancia se conforma de dos cilindros separados por una distancia específica. • •
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Forma de una línea Es la tole tolera ranc ncia ia que que mide mide que que cont contro rola la que que tan tan bien bien defi defini nida da se encuentra cierta línea en específico. El método de medición consiste en dos líneas que envuelven una serie de círculos de diámetro definido con sus centros situados en una línea que tiene la forma geométrica perfecta. •
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Forma de una superficie o perfil Un método de tolerancia para controlar superficies irregulares, líneas, arcos o planos normales. Los perfiles se pueden aplicar a elementos de líneas individuales o a toda la superficie de la pieza. La zona de tolerancia está limitada por las dos superficies envolventes de esferas de diámetro igual a la tolerancia especificada, con sus centro situados sobre una superficie geométricamente perfecta y cotas exactas. •
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Paralelismo El paralelismo es la condición de una superficie o eje equidistante en todos sus puntos al datum (plano o eje de referencia). La zona de referencia se puede definir de dos maneras: Se puede define como dos planos paralelos entre si y al plano de referencia separados una distancia conocida. •
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La zona de tolerancia se define por un cilindro de diámetro igual a la tolerancia y de eje paralelo a la referencia. En este caso se coloca el símbolo ø antes del valor de la tolerancia.
Perpendicularidad Es la condición de una superficie, un plano intermedio o un eje, de estar a 90˚ del plano o eje de referencia. Las Las tole tolera ranc ncia iass de perp perpen endi dicu cula lari rida dad d se pued puede e expr expres esar ar de dos dos maneras: La primera consiste en un cilindro de diámetro igual a la tolerancia especificada y cuyo eje se encuentra perfectamente perpendicular al eje o plano del datum. •
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Otra manera es colocando dos superficies paralelas y a la vez perpendiculares al plano de referencia.
Inclinación o angularidad Es la cond condic ició ión n de una una supe superfi rfici cie e o eje eje que que guar guarda da algú algún n ángu ángulo lo especificado (diferente a 90˚) con un plano o eje de referencia. La tolera toleranci ncia a consis consiste te en dos planos planos perpen perpendic dicula ulares res que tienen tienen el ángulo deseado con respecto al eje de referencia. •
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Posición Una tolerancia de posición define una zona en la que el eje central o plano central puede variar desde la posición real (teóricamente exacta). Las dimensiones básicas establecen la posición real a partir de las características de los datos y entre características interrelacionadas. La zona de tolerancia está limitada por un cilindro de diámetro dado, cuyo eje está en la posición teórica exacta de la recta controlada. Este valor también debe de estar precedido por el símbolo ø. •
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Concentricidad y coaxialidad Es la tolerancia que especifica la excentricidad permisible en términos de la desviación permisible máxima. La zona de tolerancia esta dada por un cilindro cuyo eje coincide con el eje de referencia. Se usa el símbolo ø antes del valor de la toler ancia. •
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Simetría Esta tolerancia se usa en piezas cuyos lados deben de ser iguales con respecto a un eje. La tole tolera ranc ncia ia se repr repres esen enta ta por por dos dos plan planos os para parale lelo loss y colo coloca cado doss simétricamente con respecto al plano de simetría. •
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Oscilación circular (Circular Run out o cabeceo radial) Es una tolerancia geométrica en dos dimensiones que controla la forma, la orie orient ntac ació ión n y loca localiliza zaci ción ón de múlt múltip iple less secc seccio ione ness de un cili cilind ndro ro mientras este se encuentra rotando. La tole tolera ranc ncia ia está está defi defini nida da dent dentro ro de cual cualqu quie ierr plan plano o de medi medida da perpendicular al eje, mediante dos círculos concéntricos y cuyo centro coincide con el de referencia. •
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Oscilación total (Total (Total Run out o cabeceo total) Es una tolerancia geométrica en tres dimensiones que controla la forma, orientación y localización de toda la longitud de un cilindro que se encuentra rotando. •
Símbolos suplementarios A cont contin inua uaci ción ón se mues muestra tra una una tabl tabla a con con otro otross símb símbol olos os de tole tolera ranc ncia ia importantes, también se definirán brevemente.
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M, MC, RFS Los símbolos (M) y (S) se usan para designar la “condición máxima de material” y “sin tomar en cuenta el tamaño del accesorio”. En las notas se usan las asignaturas MMC Y RFS.() •
Un ejemplo de cómo se utilizan util izan las tolerancias geométricas es el siguiente:
La explicación del dibujo es la siguiente: 1. Esta toleran tolerancia cia geométric geométrica a nos dice dice que la toleran tolerancia cia de paraleli paralelismo smo de esa superficie debe de ser menos a 0.05 con respecto a la superficie A, la cual está señalada en la cota 7. 2. Se indica que la posición del objeto tiene una tolerancia de 0.1 con respecto a B mencionado en la tolerancia 8, el diámetro también tiene 16
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dich dicha a tole tolera ranc ncia ia,, pos pos últi último mo la tole tolera ranc ncia ia de cond condic ició ión n máxi máxima ma de material también se debe de respetar. respetar. La cota es similar a la cota 2, también especifica la tolerancia de posición con respecto a las superficies A y C, aparte de señalar las tolerancias de diámetro y condición máxima de material. Esta toleran tolerancia cia es la que que indica indica que es la medida medida básica básica del del diámetro diámetro de la pieza. El cabeceo cabeceo del del cilindro cilindro debe debe de 0.1 con con respecto respecto a la refere referencia ncia B. Esta Esta tolera toleranci ncia a muestr muestra a la locali localizac zación ión del datum datum C, y tambié también n marca que la tolerancia de cabeceo debe de ser menor a 0.1 con respecto al marco de referencia B. La toleran tolerancia cia marca marca que esta es la superfic superficie ie A y que su toleranc tolerancia ia de planicidad debe de ser menor o igual a 0.1. Seña Señala la que que éste éste es el datu datum m B, tamb tambié ién n que que tien tiene e una una tole tolera ranc ncia ia máxima de perpendicular con respecto a la superficie A de 0.03, también ese es su tolerancia de diametral. Por último último se marca marca la toleranci tolerancia a de circularida circularidad d del círculo círculo exterior exterior de la figura, la cual es de 0.3.
¿Qué es un datum?
“En una forma forma simpli simplific ficada ada,, se puede puede decir decir que los datums datums gener generalm alment ente e reflejan los planos cartesianos "X", "Y" y "Z", para establecer las superficies críticas desde donde medir y controlar la altura, el ancho y el grosor de un cuerpo cuerpo.. Aunque Aunque realme realmente nte los datums datums pueden pueden estar estar en cualqu cualquier ier posici posición ón depe depend ndie iend ndo o de la geom geomet etría ría de los los obje objeto toss (y no ser ser nece necesa sari riam amen ente te etiquetados con X, Y, y Z)”.() “Los “Los datums datums son esenci esenciale aless para para contr controla olarr la geometría y tolerancias tolerancias de fabricación de una una vari varied edad ad de cara caract cter erís ístitica cas, s, como como lo pued puede e ser ser la cilindricidad, simetría, angularidad, perpendicularidad, etcétera”.() Un datum datum debe debe de ser ser accesi accesible ble,, perman permanent ente, e, fijo fijo y confi confiabl able, e, estas estas son son algunas de sus características. Conclusión
Las tolerancias dimensionales y geométricas son de gran importancia hoy en día puesto que simplifican el trabajo de diseño y construcción en gran medida aparte de crear un medio de comunicación con otros ingenieros y técnicos que pueden no hablar nuestro mismo idioma. 17
Al tener la facilidad de poder hacer diferentes componentes en diferentes lugares del mundo también ayuda a mejorar la calidad, bajar costos e inclusive aumentar la competencia entre las compañías, lo cual beneficia también al cliente final. En si las GD&T son una herramienta relativamente sencilla y muy útil para la industria.
Bibliografía
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