Breve reseña de la acumulación de tolerancias mecánicas

CAPITULO 7.

Análisis de tolerancia en el peor de los casos

Análisis de tolerancia en el peor de los casos determina la variación absoluta máxima posible para una distancia o espacio seleccionado. Esta distancia por lo general no es dimensionada (se puede tener una dimensión de referencia) y no se aplican tolerancias directamente. Si se aplicaran tolerancias directamente, no sería necesario ningún estudio, pues ya se definieron los límites.

La acumulación de tolerancias, sigue una cadena de dimensiones y tolerancias. Éstas, se denominan cadena de dimensiones y tolerancias debido a las dimensiones y tolerancias que conforman la acumulación de tolerancias, que están dispuestos como los eslabones de una cadena y siguen cabeza-a-cola de un extremo de la distancia (llamado punto A) a la otra (lo llaman punto B).

Existe una explicación con una serie de pasos para saber cómo realizar una acumulación de tolerancias (aritmética).

• 1. Seleccione la distancia (o interferencia) cuya variación se va a determinar.

• 2. Determinar si se requiere un análisis de uno, dos o tres dimensiones.

• 3. Determinar una dirección positiva y una dirección negativa. El sentido positivo de una acumulación de tolerancia es fácil de asignar. La dirección positiva es la dirección del punto A al punto B.

• 4. Convertir todas las dimensiones y tolerancias de tamaño igual o bilateral, (Fig. 7.5)

• 5. Ahora todas las dimensiones y tolerancias se introducen en una tabla y ascienden a efectos de notificación. Se coloca cada valor de la dimensión positiva (la columna positiva en una línea separada). Se coloca cada dimensión negativa (valor de la columna negativa en una línea independiente) así como se observa en la (Figura 7.6).

• 6. Coloque el valor de tolerancia para cada dimensión en la columna de la tolerancia adyacente a cada dimensión. Este valor es la mitad de la variación total permitido por la tolerancia (véase la Figura 7.6).

• 7. Añadir las entradas en cada columna, entrando los resultados en la parte inferior de la gráfica.

• 8. Reste el total de negativa del total positivo. Esto le da la dimensión nominal o distancia (véase la Figura 7.7). En los casos en que todas las dimensiones y las tolerancias en la cadena no estaban originalmente en formato de igual bilateral, este valor será probablemente diferente de la distancia que se mide directamente de un dibujo o modelo CAD. [Nota: Este valor debe ser positivo. Si es negativo, algunas dimensiones pueden faltar, algunas dimensiones pueden haber sido mal asignadas y la señal de dirección errónea o algunas dimensiones y tolerancias pueden tener valores incorrectos introducidos, o simplemente el diseño podría ser defectuoso].

• 9. Aplicar la tolerancia total. Adición y sustracción de la tolerancia de la dimensión nominal y se indican los valores máximos y mínimos de distancia.

Asamblea de cambio

Cambio Asamblea representa la cantidad que las piezas se pueden mover durante el montaje debido a el espacio libre entre un agujero y un elemento de fijación,(un agujero y un eje), una anchura y una ranura (como una llave y la ranura) o entre cualquier elemento externo dentro de una función interna.

Se debe tener cuidado al reflejar la precisión de la secuencia de montaje al realizar una acumulación de tolerancia. La gravedad es un ejemplo de una fuerza que siempre está presente (al menos aquí en la tierra). Es común que las partes ensambladas estén verticalmente para estar siempre sesgados hacia abajo, la fuerza de la gravedad es tirar de las partes y elementos de fijación hacia abajo en contra de los agujeros.

Cambio Asamblea es diferente de tolerancias que no están previstas. En efecto, a menudo no se considera incluso hasta que hay un problema en el montaje o hasta que una acumulación de tolerancias se lleva a cabo. Asamblea cambio es simplemente un resultado de espacios libres entre las piezas de acoplamiento en el montaje. Es una medida de cuánto se pueden mover las piezas uno con relación al otro sobre sus características de localización. Éste cambio se añade a la acumulación de tolerancias como una partida sin signo o dirección, ya que permite que las partes se desplacen en ambas direcciones positiva y negativa, de forma similar a una tolerancia igual-bilateral.

CAPITULO 8

Análisis de tolerancia estático

Todos los factores, especialmente aquellos relacionados con los controles de fabricación y proceso, deben ser considerados en el riesgo de un resultado. El análisis de tolerancia estadístico se basa en varias condiciones, estos incluyen los siguientes puntos:

•Los procesos deben estar centrados. •Las partes deben seleccionarse al azar para el montaje.

• Para ciertos modelos de análisis de tolerancia estadística, cada variable que contribuye a la tolerancia debe ser independiente de las otras variables que afectan la tolerancia. • El diseño debe ser capaz de tolerar la posibilidad de que un pequeño porcentaje de las piezas o ensamblajes supere el resultado estadístico.

Hay varios métodos estadísticos disponibles para el análisis de la tolerancia. Rootsum cuadrados (RSS) y simulaciones de Monte Carlo, son los dos más comunes. Root-sum-cuadrado se utiliza comúnmente en el modelo manual y hoja de cálculo basado en acumulación de tolerancia estadístico; Monte Carlo se utiliza a menudo con las herramientas de software de análisis de tolerancia en 3D, sin embargo, al menos un paquete de software de análisis de la tolerancia de modelado 3D utiliza algoritmos. Estas son herramientas muy poderosas y son ideales para la solución de acumulación de tolerancia 3D , ya que estas herramientas permiten al analista de la tolerancia mirar muchas combinaciones de variación traslacional y rotacional.

Los análisis estadísticos de tolerancia también se pueden utilizar para obtener predicciones del número de defectos que se pueden encontrar (defectos por ciento) para una población de piezas y ensamblajes.

Esta es la fórmula Root-sum-cuadrado de tolerancias estadísticas. Hay variaciones de este método, utilizando combinaciones del peor caso y tolerancias estadísticas, ajustando el resultado multiplicándolo por un valor > 1, o el uso de desviaciones estándar en lugar de valores de tolerancia para obtener defectos por ciento.

Se asume generalmente que el nivel de los controles de proceso de las entradas representa el nivel de proceso controles de la salida.

Cuanto más conoces a sus procesos, más preciso será el resultado acumulación de tolerancia estadística.

Una explicación paso a paso de cómo realizar acumulación tolerancia estadísticos es la siguiente.

1. Seleccione la distancia (gap o interferencia) cuya variación debe ser determinada.

2. Determinar si está obligado a dos o tres dimensiones

a. Si se requiere un análisis de dos dimensiones, determinar si ambas direcciones se pueden resolver en una dimensión utilizando la trigonometría.

b. Si se requiere un análisis en tres dimensiones, probablemente no es adecuado una acumulación de tolerancias lineal, y se debe utilizar un programa de computadora para el análisis de la tolerancia

c. Las dimensiones positivas se indican mediante la colocación de un signo "+".

d. Construir la cadena de dimensiones y tolerancias. Siempre comience con el punto A, si la dirección de la dimensión que se origina en los puntos va de A hacia B, y luego etiquetarla positiva con un signo "+".

3. Coloque el valor de la tolerancia para cada dimensión en la columna de la tolerancia adyacente. Este valor es la mitad de la variación total permitido por la tolerancia.

4. Tome cada valor de la tolerancia y coloque este valor en la estadística.

5. Añadir las entradas en cada columna y los resultados en la parte inferior de la gráfica

6. Tomar la raíz cuadrada de la suma de tolerancias estadísticas (RSS). Introduzca este resultado en la parte inferior de la tabla. Esta es la Tolerancia RSS de bits

7. Reste el total negativo del total positivo.

8. Aplicar la tolerancia estadística total.

9. Si se desea dar un enfoque un poco más conservador, multiplíquela tolerancia RSS por un factor de ajuste.

El uso de una herramienta hace que sea más fácil, se ahorra tiempo y dinero. Estos deben llevar cierta información tal como:

• Fecha

• Revisión del estudio

• Planteamiento del problema

• Objetivo del estudio

• Componente o ensamblaje nombre

• Descripción del artículo

• Valor de tolerancia (±)

• La fuente de tolerancia y cálculos

• Los resultados peor de los casos

• Los resultados estadístico etc.

El uso de un formato coherente, estándar es muy importante. Hace más fácil realizar una acumulación de tolerancia complejos, ya que facilita un enfoque coherente a la resolución de problemas de análisis de tolerancia.

CAPITULO 9.

Dimensionamiento geométrico y tolerancias en análisis de la tolerancia

Un uso de GD & T es definir la geometría, como el diseño ya remodelado y traído por las partes y ensambles perfectos, por lo general, éste es el propósito de dimensionar. En la mayoría de los casos, las dimensiones representan el estado perfecto como el destinatario de la parte y de la geometría de montaje.

Existen varios tipos de tolerancias geométricas y el procedimiento de conversión será discutido en esta sección. Estas tolerancias se convirtieron luego en Dimensiones y tolerancias geométricas en Análisis de Tolerancia 135 o en ± tolerancias según sea necesario. Utilizando las técnicas que aquí se presentan, piezas y conjuntos dimensionados con GD & T también deben ser convertidos a igual bilateral ± tolerancias antes de un análisis de tolerancia se pueden completar. Su uso debe limitarse a definir las características de tamaño y la profundidad o la longitud de características tales como agujeros y pasadores. Por muchas razones, las dimensiones y tolerancias no deben utilizarse para localizar características.

Tolerancias de perfil. Pueden ser fácilmente traducidos a tolerancias ±. Especifica una zona total de tolerancia de anchura que sigue la forma de una superficie nominal (O perfil true). La zona de tolerancia puede ser igual-bilateral, desiguales bilateral o unilateralmente desplazado sobre la superficie nominal, muy similar a una tolerancia de ±.

Tolerancias perfil desigual y bilaterales. Especifican variación desigual en cada dirección del nominal. La variación no está centrada sobre el valor nominal. Estos son similar a la desigual-bilateral + – tolerancias.

Tolerancias perfil unilaterales. Especifican variación en una sola dirección de la nominal, ya sea dentro o fuera de la superficie de la pieza (perfil true). El valor nominal representa un extremo del rango de tolerancia.

Tolerancias perfil compuesto. Tolerancias de perfil compuesto se especifican en rectángulos de compuestos (segmento múltiple). La tolerancia de perfil especificado en el segmento superior del rectángulo de representa la variación total admisible en la localización de la característica (s) a un dato marco de referencia. Típicamente se utiliza la tolerancia definida en el segmento más alto.

Tolerancias de posición. Tolerancias de posición también se puede traducir fácilmente en las tolerancias de ±. Posicional tolerancias especificar una zona de tolerancia del ancho cilíndrico o total para las características de tamaño, tales como los agujeros y las ranuras.

Tolerancia de posición compuesta. Tolerancias de posición compuestos se especifican en el compuesto (segmento múltiple) marcos de control de la característica. La tolerancia de posición definida en el segmento superior de una característica de material compuesto.

Conversión de tolerancias de posición a la igualdad y bilaterales ± Tolerancias. Tolerancias de posición son relativamente fáciles de convertir en equivalentes ± tolerancias de ubicación. El método utilizado para convertir una tolerancia de posición depende del material condiciones modificador (RFS, MMC o LMC) se aplica a la tolerancia, y si la tolerancia se aplica a las características que afectan a la ubicación de otras características en la tolerancia acumulada.

Tolerancias de forma: circularidad, forma cilíndrica. En términos generales, las tolerancias de forma no están incluidos en la mayoría de acumulación de tolerancia. La razón es que en casi todas las situaciones, las tolerancias de forma son refinamientos de la otra geométrica tolerancias que también controlan ubicación, por lo general, el efecto de la variación de localización (modificación de la posición) es mucho más crítica para la función de que el efecto de la variación de la forma o la orientación.

Tolerancias Orientación: ángularidad, Paralelismo y perpendicularidad. Tolerancias de orientación son comúnmente excluidas de acumulación de tolerancia. En su mayoría características se encuentran por otro la tolerancia, como la posición o perfil, y la tolerancia de orientación sólo limita la cantidad de la característica puede inclinar.

Tolerancias en una tolerancia acumulada. Tolerancias de orientación aplicada a las superficies nominalmente planas Zonas de tolerancia de orientación específicos para superficies planas u otras superficies sin tamaño no puede ser modificada por una condición material modificador. Esto significa que no hay ninguna tolerancia bonificación cuando una tolerancia de orientación se aplica a una superficie plana o superficie sin tamaño.

Tolerancias de descentramiento: descentramiento circular y total descentramiento. Descentramiento circular y el total de tolerancias de salto se utilizan para controlar la variación de una o más superficies de revolución respecto a un eje de referencia o punto central de referencia. Tolerancias de descentramiento pueden controlar la forma, la orientación y la ubicación de estas superficies de revolución en función del tipo de superficie y su relación nominal al marco de referencia de datos.

Tolerancia concentricidad. La concentricidad término en GD & T describe una tolerancia geométrica. Concentricidad tiene un significado muy preciso, y describe la variación permitida entre los puntos medios de los pares de puntos opuestos de una superficie de revolución con relación a un eje de referencia o punto central de referencia.

Tolerancia simetría. Simétrica se utiliza a menudo para describir características simétricas, alrededor de un punto central, el centro de línea o plano central. Desde un punto de vista GD & T, que si plano se encuentra a lo largo o es congruente con un punto central de referencia. Por lo general, la simetría se aplica para controlar las funciones que son nominalmente coplanares.

Capitulo 12. Especificación de material, condición de modificadores y su efecto sobre la acumulación de tolerancias

Con el lanzamiento de ASME Y14.5-2009, los símbolos que fueron llamados materiales modificadores tienen nombres diferentes dependiendo del lugar donde se utiliza el símbolo en un marco de control de características.

si una condición máxima del material modificador (MMC) sigue inmediatamente a la tolerancia geométrica en un marco de control de características, significa que la zona de tolerancia geométrica puede aumentar en tamaño en función del tamaño tal como se produjo de la característica que controla el modificador- afecta el tamaño de la zona de tolerancia geométrica. Del mismo modo, si un modificador MMC sigue inmediatamente un punto de referencia en función de un marco de control de características, significa que la función de simulador de referencia para que la función de referencia se fija en el tamaño y forma en el límite adecuado-el modificador afecta la función de punto de referencia se simula.

Es la condición predeterminada en dibujos elaborados con ASME Y14.5M-1994, y no es necesario el uso de un símbolo para especificar RFS. Si se desea, el símbolo de ANSI Y14.5M-1982 puede ser utilizado en ciertos contextos para dejar claro que RFS se aplica. En términos de la zona de tolerancia, RFS significa que la zona de tolerancia se mantiene constante en tamaño. La zona es del mismo tamaño independientemente del tamaño de la característica. Para especificar MMC en dibujos elaborados con ASME Y14.5M-1994, el MMC Se debe especificar símbolo. En términos de la zona de tolerancia, MMC significa la zona de tolerancia aumenta de tamaño proporcionalmente con la característica. Aumenta directamente proporcional con el tamaño de una característica interna.LMC significa menos condición material.Para especificar LMC en dibujos elaborados con ASME Y14.5M-1994, la Gran Nube de Magallanes Se debe especificar símbolo. En términos de la zona de tolerancia, LMC significa la zona de tolerancia aumenta de tamaño proporcionalmente con la característica. Aumenta indirectamente proporcional con el tamaño de una característica interna, como por ejemplo un agujero, y directamente proporcional con el tamaño de una característica externa, tal como un pasador.La zona de tolerancia aumenta de tamaño igual a la cantidad del tamaño de un interno característica ha disminuido desde su condición menos material. La condición material de menos de una característica interna es su tamaño más grande. Cuanto más pequeño sea el agujero, mayor será el zona de tolerancia. Este aumento en el tamaño de la zona de tolerancia se refiere comúnmente como bono tolerancia y es considerada por muchos como la "tolerancia adicional de forma gratuita".

La diferencia es que el tamaño de la zona de tolerancia RFS permanece constante, y el tamaño de las zonas de tolerancia MMC y LMC puede aumentar. Todo tres especificaciones, RFS, MMC y LMC comparten la zona de 2 mm.Estado del Material modificador de criterios de selección Hay tres factores que deben tenerse en cuenta al seleccionar un modificador de condiciones materiales: forma, distancia al borde o espesor de pared y la alineación.

Caso especial: En el caso en que un perno es ajustado a presión en un agujero, se debe suponer que el pasador sigue el agujero. En tales casos, es el pin que se conecta con la agujero en la parte de acoplamiento. La condición material del agujero de montaje a presión no es motivo de preocupación funcional primaria.

Hay solamente algunos casos en los que no se pierde nada. Como una característica interna se más pequeña y aumenta su zona de tolerancia en el tamaño, o como una característica externa consigue más grande y aumenta su zona de tolerancia en el tamaño, la distancia mínima del borde es no comprometida.Caso especial: En algunos casos, donde dos características externas son adyacentes a uno otro, como dos botones en un teclado, y la distancia mínima a los bordes entre ellos se deben mantener, MMC sería la condición material correcta modificador de usar. Esto supone que no hay otras consideraciones funcionales, tales tan en forma.

Hay un requisito de forma, que nos dice que si no se especifica MMC, el bono aumento de la tolerancia asociada con agujeros más grandes no afectaría a la forma, pero si LMC se ha especificado, el aumento de la tolerancia bonificación asociada con agujeros más pequeños afectaría negativamente a la forma, no es un requisito de alineación, lo que nos dice que si LMC se ha especificado en los agujeros, el aumento de la tolerancia bono asociado con agujeros más pequeños no afectaría a la alineación de otras características; pero si MMC se especifica, el aumento de la tolerancia bono asociado con agujeros más grandes sería afectar a la alineación de otras características. Una acumulación de tolerancia debe hacerse para cuantificar el efecto de la tolerancia de bonificación, y debe ser determinado si el resultado es funcionalmente aceptable.

CAPITULO 20.

Formas de tolerancia en acumulación de tolerancias

Tolerancias formulario pueden añadir variaciones para una acumulación de tolerancia. La tolerancia formulario puede ser tratada como la adición de variación de traslación sólo, o como la adición de variación de rotación. Si se desea dividir la variación de tolerancia en forma o alguna combinación de traslación y los componentes de rotación, se sugiere que el problema se resuelve utilizando software de modelización 3D estadística en lugar de modelar la acumulación de tolerancia manualmente. La variación de las tolerancias de forma que se considere la adición de variación traslacional sólo se calcula de manera diferente a la variación que se considere la adición de variación de rotación. Dependiendo de la geometría de las piezas en la acumulación de tolerancia la variación de la tolerancia forma puede afectar la acumulación de tolerancia en una dirección solamente, o puede afectar a la acumulación de tolerancia en tanto la positiva y dirección negativa. Los efectos de las tolerancias de formulario se añaden a la acumulación de tolerancia como informe descrito anteriormente en este capítulo. Un valor de desplazamiento de zona se añade a la acumulación de tolerancia donde tolerancias formulario sólo afectan a la acumulación de tolerancia en una dirección. La cantidad completa de la posible variación puede ser añadida a la acumulación de tolerancia, o la cantidad se puede reducir si se desea, para reflejar la imposibilidad de su ocurrencia. O , la variación permitida por la tolerancia forma pueden ser descontados por completo y excluidos de la acumulación de tolerancia. Estas decisiones deben ser hechas por el analista de la tolerancia. Es una buena idea para explicar cómo la variación de la tolerancia forma fue tratada mediante la adición de una nota al informe de acumulación de tolerancia. Esto incluye si la tolerancia de forma fue tratado como la adición de variación traslacional o rotacional y si afecta a la acumulación de tolerancia en una dirección o en ambas direcciones positiva y negativa. La forma de una superficie también puede ser controlada por una orientación o un perfilla tolerancia. Estas tolerancias y su efecto en la forma de una superficie puede ser lamisma como una tolerancia de planicidad. Por consiguiente, si se desea, el error de forma permitida por la orientación y las tolerancias del perfil puede ser incluido en un acumulación de tolerancia similar a los métodos presentados en este capítulo. Recuerde, la probabilidad de partes como-producidos que tienen el error de forma exacta requerida para generar las peores condiciones es generalmente muy bajo, por lo que el analista de la tolerancia deben decidir si los efectos de error de forma deben ser incluidos en la acumulación de tolerancia, y si es así, cuánto debe ser incluido.

Conclusiones

A través de ésta breve reseña pudimos conocer lo que es la acumulación de tolerancias y su aplicación. También conocimos sobre el control de los procesos de fabricación, así como los métodos que facilitan el control estadístico de las tolerancias y el funcionamiento de los modificadores presentes en un dibujo; sin dejar de lado la aplicación de la división de variación de tolerancia, en formas o combinaciones de traslación y componentes de rotación.

(B.Fisher, 2011)

Autor:

Ing. Pedro Zambrano Bojórquez.

Adriana Eunice Juárez Alvidrez

Silvia Sarahi Pérez Salcedo

Melissa Anahí Caro Solís

José Juárez García

Raúl Alberto Villalba Ramos

INSTITUTO TECNOLOGICO DE CHIHUAHUA