UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA MIXTECA INSTITUTO INSTITUT O DE ELECTRÓNICA Y MECA MECATRÓNICA TRÓNICA
TOLERANCIAS DIMENSIONALES Dr. Manuel Arias Montiel
Introducción
La inevitable variación en la obtención de las dimensiones de piezas procesadas por medios mecánicos, hace indispensable el establecimiento de sistemas racionales que permitan fijar los valores tolerables entre los que debe estar comprendida una dimensión dada.
Recomendación ISO R 286/1963
NOM-Z23/1973
Definiciones
Las tolerancias son las variaciones permisibles en la forma,
el tamaño o la localización específica de los detalles individuales de una pieza que se muestra en un dibujo. dibujo.
Las tolerancias son las cantidades precisas de variación que se pueden permitir y se deben especificar en los dibujos de detalle. El dibujo debe describir el producto final completa y exactamente como lo ha diseñado el proyectista.
Definiciones
Es la que se obtiene mediante medición de la pieza. La obtención de esta dimensión involucra cierta incertidumbre que se minimiza con una mayor exactitud de los instrumentos. Dimensión efectiva.
Son las dimensiones extremas entre las que puede estar la dimensión efectiva de la pieza. Dimensiones límites.
Dimensión mínima. Es la menor de las dimensiones límite. Dimensión máxima. Es la mayor de las dimensiones dimens iones límite.
Definiciones
Es la diferencia entre las dimensiones máxima y mínima. Intervalo de tolerancia.
Intervalo de tolerancia = dimensión máxima – dimensión mínima
Dimensión nominal. Es
la dimensión que se toma como referencia. No debe tener un valor arbitrario, conviene que sea un número normal.
Definiciones
Son las cifras que indican qué tan alejadas están las dimensiones límite de la dimensión nominal. Desviaciones.
Se llama desviación superior a la diferencia entre la dimensión máxima y la dimensión nominal. La desviación inferior la constituye la diferencia entre la dimensión mínima y la dimensión nominal. dimensión nominal
signo signo
desviación superior desviación inferior
Métodos para expresar las tolerancias
Las tolerancias se pueden indicar en los dibujos por los siguientes métodos:
Notas de tolerancia general, aplicables a todas las dimensiones no limitada del dibujo. Tolerancias o límites individuales, aplicables directamente a las dimensiones específicas. Tolerancias geométricas en forma de notas generales. Tolerancias implícitas para diferentes clases de trabajo, basadas en otras normas de organización.
Métodos para expresar las tolerancias
Fíjese una tolerancia en forma de nota general para aplicarla a las dimensiones generales de la pieza, haciéndola tan grande como sea posible y conforme a las exigencias de funcionalidad. Adiciónense notas de tolerancia posicional para la localización de los barrenos, pasadores, ranuras y demás detalles. Adiciónense tolerancias individuales a las dimensiones que requieren mayor exactitud que la proporcionada por la nota general de tolerancias.
Notas de tolerancias general
Simplifican el dibujo. Ejemplos:
A menos que se especifique lo contrario, las tolerancias para acabados deben ser ±0.005. A menos que se especifique lo contrario, las tolerancias para dimensiones de acabado deben ser las siguientes: Medida hasta 3 de 3 a 12 de 12 a 14 más de 24
Tolerancia ±0.005 ±0.010 ±0.015 ±0.020
Notas de tolerancias general
Tolerancias en dimensiones fraccionales para acabados: Medida hasta 6 más de 6
Tolerancia ±1/64 ±1/32
Tolerancia en espesores en fundición en bruto ±12%
Tolerancia angular ±1/2°
Tolerancias individuales y límites
Método A. Especifíquense directamente los dos límites.
Ambos límites se deben expresar con el mismo número de cifras decimales. Cuando la dimensión define un detalle interno o un detalle externo, la primera dimensión alcanzada en el proceso de maquinado debe indicarse sobre la línea de cota. En otros casos, se recomienda dar primero el límite superior.
Tolerancias individuales y límites
Método B. Especifíquese un límite de la dimensión con
una tolerancia únicamente en un sentido.
El límite expresado debe ser el primero alcanzado en el proceso de maquinado. En los barrenos o detalles internos llevará una tolerancia más y en los ejes o detalles externos, una tolerancia menos. El límite y la tolerancia se deben expresar con el mismo número de decimales.
Tolerancias individuales y límites
Método C.
La tolerancia en el otro sentido se expresa como cero.
Especifíquese un límite con una tolerancia, únicamente en un sentido.
Los métodos B y C son los preferidos para expresar tolerancias de ajustes, donde la dimensión específica representa la primera condición alcanzada en el proceso de maquinado.
Tolerancias individuales y límites
Método D. Especifíquese la dimensión deseada, con las
tolerancias dispuestas arriba y debajo de ella, las cuales no tienen que ser necesariamente iguales.
Sin embargo, los límites, las tolerancias o ambos, se colocan en columna, debiendo quedar los puntos decimales en línea vertical.
Sistema ISO de tolerancias
Los valores de las dimensiones nominales se han agrupado en 13 escalones que van desde ≤ 3 mm hasta 400 mm (también comprende valores mayores a 500 mm hasta 3150 mm, que aquí no se presentan). Con el objeto de satisfacer las distintas necesidades de precisión para cada escalón de dimensiones nominales, se han previsto 18 valores distintos de intervalos de tolerancia, llamados intervalos de tolerancia fundamentales.
Sistema ISO de tolerancias
Al grado de precisión necesario se le llama calidad y se representa mediante un número. En la tabla se indican las 18 calidades que en función de la dimensión nominal dan el correspondiente intervalo de tolerancia. Existen muchos factores que afectan la precisión que puede esperarse de un proceso de fabricación o particularmente de una máquina-herramienta.
La calidad y los procesos de fabricación Máquina
Torno revólver clásico Torno revólver Torno semiautomático Torno vertical Torno semiautomático monohusillo Torno automático multihusillos Fresadora vertical Fresadora horizontal Fresadora universal Fresadora de control numérico Cepillo de codo Cepillo de mesa Brochadora
Calidad
7 9-8 8-7 8-7 9-7 9-7 7 7 7 8 8 8-7 7
La calidad y los procesos de fabricación (cont.) Máquina
Taladro de columna: con broca con escariador Taladradora radial con broca con escariador Rectificadora de engranes Rectificadora plana Rectificadora de revolución
Calidad
11 7 11 7 6-5 6-4 6-5
Posición de la tolerancia
En el sistema ISO, la tolerancia para cada escalón de dimensiones, puede tener 28 distintas posiciones, representadas cada una por medio de una letra: mayúsculas para barrenos, minúsculas para árboles. En el caso de los barrenos, las primeras letras del alfabeto representan a la posición de la tolerancia siempre por encima de la dimensión nominal. El barreno H representa la posición de la tolerancia con desviación inferior mínima. A la línea que representa la dimensión nominal se le llama línea de desviación nula o línea cero.
Posición de la tolerancia
Los barrenos representados con las últimas letras, indican que su tolerancia está siempre por debajo de la línea cero.
Posición de la tolerancia
Para simplificar, se suele usar la representación esquemática siguiente
Posición de la tolerancia
En el caso de los árboles, las primeras letras del alfabeto representan las posiciones de tolerancia siempre por debajo de la línea cero. El árbol h tiene desviación superior nula. Los árboles indicados con las últimas letras del alfabeto representan las posiciones de tolerancia siempre por encima de la línea cero.
Designación de la tolerancia
Al designar la tolerancia, primero se indica el valor de la dimensión nominal, después la letra que representa la posición de la tolerancia y finalmente el número que indica la calidad o grado de precisión.
Dimensión nominal
Posición de la tolerancia
Calidad
Ajustes
El ajuste entre dos piezas que deben acoplarse es la relación que existe entre ellas, con respecto a la cantidad de juego o interferencia que se presenta cuando se ensamblan. Para determinar los límites de una dimensión específica, lo primero que hay que determinar es el tipo y la clase de ajuste, con base en el uso o servicio a que va a ser sometido el equipo que se está diseñando y luego, determinar los límites de las piezas que deben acoplarse para garantizar que se producirá el ajuste deseado.
Ajustes
(a) Ajuste con juego. Se asegura siempre un juego ya que la
zona de tolerancia del barreno está enteramente por encima de la zona de tolerancia del árbol.
(b) Ajuste incierto o de transición. Es un ajuste que puede
dar a veces juego y a veces apriete, ya que las zonas de tolerancia del árbol y del barreno se traslapan.
(c) Ajuste con apriete. Se asegura siempre un apriete ya que
la zona de tolerancia del barreno está enteramente por debajo de la zona de tolerancia del árbol.
Sistema del barreno normal
Se toma como base el barreno H, y se logra el ajuste al combinarlo con el árbol más indicado. Se obtiene un ajuste con juego al combinar el barreno H con cualquiera de los árboles a, b, c, …, g. Se logra un apriete al combinar un barreno H con árboles n, p, r, …, zc.
Sistema del árbol normal
Se toma como base el árbol h, y se logra el ajuste al combinarlo con el barreno más indicado. Se obtiene un ajuste con juego al combinar el árbol h con cualquiera de los barrenos A, B, C, …, G. Se logra un apriete al combinar un árbol h con árboles N, P, R, …, ZC.
Designación de ajustes
Los ajustes más utilizados son los del tipo barreno normal . Los montajes de rodamientos y pernos guía requieren la aplicación del sistema de árbol normal . A continuación se dan una serie de ajustes que se recomiendan para su uso en mecánica general.
Designación de ajustes
Al designar un ajuste, se indica primero la dimensión nominal (común a las dos piezas), después la tolerancia para el barreno y finalmente la tolerancia para el árbol.
Dimensión nominal
Tolerancia del barreno
Tolerancia del árbol
Juego y apriete
En un ensamble en que la pieza continente (barreno) sea mayor que la pieza contenida (árbol), se dice que entre ambas queda un juego. El juego es la diferencia entre la dimensión del barreno y la dimensión del árbol. Juego = dimensión del barreno – dimensión del árbol
Juego y apriete
Dado que las dimensiones del barreno y del árbol varían entre límites tolerables, el valor del juego también variará.
Juego max = dimensión max del barreno – dimensión min del árbol Jmax = Dmax – dmin Jmin = Dmin – dmax
Juego y apriete
En los ajustes con apriete, en los que el árbol es mayor que el barreno antes del ensamble, se dice que el apriete es la diferencia entre la dimensión del árbol y la dimensión del barreno. Apriete = dimensión del árbol – dimensión del barreno
Juego y apriete
Se tienen también dos casos extremos.
Apriete max = dimensión max del árbol – dimensión min del barreno Amax = dmax – Dmin
Apriete min = dimensión min del árbol – dimensión max del barreno Amin = dmin – Dmax
Tolerancia funcional
Se denomina tolerancia funcional (TF), a la diferencia entre los juegos máximo y mínimo o los aprietes máximo y mínimo. TF = Jmax – Jmin = ITárbol + ITbarreno TF = Amax – Amin = ITárbol + ITbarreno
En general, la tolerancia funcional es igual a la suma de los intervalos de tolerancia.
Tolerancias generales
Es frecuente encontrar en dibujos técnicos, la anotación general de la tolerancia de las dimensiones que no se han especificado específicamente. En su mayoría, los valores son arbitrarios y resultan tolerancias muy cerradas en algunos casos y muy abiertas en otros. Para uniformizar criterios, se recomienda utilizar una especificación del tipo JS11 a JS13 para los casos en que la dimensión no sea funcional. De este modo, se tendrán IT que dependan de la dimensión nominal.
