La importancia del control de la posición y localización en las GD&T
Enviado por Joel Monge Fernández
Introducción
En el presente trabajo abordaremos las principales características de temas fundamentales de la Metrología Avanzada del área del Dimensionamiento y Tolerancias Geométricas, como son: datums, dimensionamiento ±, tolerancias de localización y posición, entre otras.
En lo que corresponde a dimensionamiento ± y tolerancias de localización y posición, nos evocaremos a profundizar un poco más en tratar de responder a cuestiones (que más adelante se proponen) en lo que respecta a la diferenciación entre cada concepto, sus principales características y a decidir cuál es mejor que los demás.
Desarrollo
Primeramente empezaremos haciendo marco referencial para facilitar la compresión de los temas que se desarrollan más adelante:
GD&T (Tolerancias y dimensionamiento geométrico): Es un lenguaje simbólico, es usado para especificar el tamaño, forma, orientación, localización de características de una parte. (FISCHER, 2011).
La referencia Datum: Es el concepto más importante en un Sistema de Tolerancias
Geométricas. Es la referencia de la cual parte la construcción de la pieza (Fig. 1). (GERARDO)
Fig.1 Referencia DATUM
Tolerancia más/menos.- La tolerancia más/menos se refiere a las distancias lineales o desplazamientos y se expresa en unidades lineales (milímetros, pulgadas), si son desplazamientos polares se expresan en unidades angulares (grados, radianes). Las tolerancias lineales están asociadas con dimensiones lineales y las tolerancias angulares están asociadas con dimensiones angulares, las tolerancias y las dimensiones están típicamente expresadas en las mismas unidades. (FISCHER, 2011)
Una Figura dimensional (FOS) es una superficie cilíndrica o esférica, o un juego de dos elementos opuestos o superficies paralelas opuestas, asociadas con una dimensión de tamaño. Indiferencia al tamaño de la figura (RFS) es el término que indica que la tolerancia aplica a cualquier tamaño de la figura dimensional dentro de los límites dimensionales. (KRULIKOWSKI, 1994)
La envolvente actual hermanada (AME) de una figura dimensional externa es la contraparte similar perfecta de la figura del tamaño más pequeño que se pueda circunscribir alrededor de la figura contactando las superficies en su punto más alto. (KRULIKOWSKI, 1994)
La Condición de máximo material (MMC) es la condición en la cual una figura dimensional contiene el máximo material dentro de los límites dimensionales especificados. (KRULIKOWSKI, 1994)
La condición de mínimo material (LMC) es la condición en la cual una figura dimensional tiene el mínimo de material en cualquier lugar dentro de sus límites de tamaño especificado. (KRULIKOWSKI, 1994)
¿EN REALIDAD ES UNA MEJOR ALTERNATIVA AL DIMENSIONAMIENTO ±?
Para responder esta pregunta definiremos primero que es tolerancia ±, tolerancia de localización y tolerancia de posición.
La tolerancia más/menos se refiere a las distancias lineales o desplazamientos y se expresa en unidades lineales (milímetros, pulgadas), si son desplazamientos polares se expresan en unidades angulares (grados, radianes). Las tolerancias lineales están asociadas con dimensiones lineales y las tolerancias angulares están asociadas con dimensiones angulares, las tolerancias y las dimensiones están típicamente expresadas en las mismas unidades. (FISCHER, 2011)
En lo que se refiere a las tolerancias de localización, estás son un conglomerado o agrupación de otras tolerancias como lo son: las tolerancias de posición, de concentricidad y de simetría. Estás tolerancias establecen un control para las siguientes relaciones:
La distancia central en agujeros, ranuras, protuberancias, topes o crestas. (Fig. 2)
La localización de características (como las que se mencionaron en el punto anterior) como un grupo referenciado respecto al conjunto de datums, como pueden ser superficies planas o cilíndricas.
La coaxialidad de características.
La concentricidad o simetría de características (distancias centrales) de elementos igualmente dispuestos con respecto a un eje de datum o un plano. (ASME, 1995)
Fig. 2 Ejemplo en donde se pueden aplicar las tolerancias de localización.
La Tolerancia de Posición es una tolerancia que controla la localización de un eje de un plano medio o una superficie y requiere de un Datum. La Posición Verdadera requiere de dimensiones básicas referentes a un Datum y estas son teóricamente exactas. Su Zona de Tolerancia se indica en el cuadro de control. Según la norma ASME Y14.5M-2009 en la Tolerancia de Posición se aplica MMC, LMC o RFS. (Tabla 1)
Tabla 1 Tolerancias de Posición
La Tolerancia de Posición es usada para localizar características de una medida. Define una zona dentro de la cual el eje de una característica puede variar respecto a la posición teórica. (Fig. 3)
Fig. 3 Ejemplo Tolerancia de Posición
La tolerancia de posición relacionada a Datums controla la localización así como orientación.
En el siguiente dibujo el eje de los barrenos (simulado por un perno) puede estar desplazado y/o inclinado dentro de la zona de Tolerancia de Posición. (Fig. 4) (VILCHIS RODRÍGUEZ, 2007)
Fig. 4 Simulación de un Perno
La función más importante del control de posición es la de localizar características relativas a puntos de referencia y el uno al otro. El control de posición es uno de los más versátiles de los controles geométricas 14. Controla la ubicación y la orientación de las características de tamaño y permite que la aplicación de la condición material máxima (círculo M), menos condicionamiento material (círculo L) a las características de ser controlado y para funciones de referencia de tamaño. (COGORNO, 2006)
Otro aspecto que resaltar es que existen 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.
Si alguna de esas cuatro condiciones no se cumple, entonces la especificación para tolerancia de posición no es interpretable. (Fig. 5) (KRULIKOWSKI, 1994)
Fig. 5 Ejemplo Tolerancia de Posición
Visto lo anterior cabe resaltar algunas ventajas del dimensionamiento por tolerancias de posición y aunque algunas de ellas son obvias en la práctica, pueden mencionarse las siguientes:
Zonas de tolerancia circulares –57% más de tolerancia.
Permite el uso de tolerancias adicionales
Permite el uso de dispositivos funcionales.
Reduce costos de manufactura.
a) Tolerancia extra
b) Desplazamiento
Permite el uso de dispositivos fijos
Evita la acumulación de tolerancias
Protege la función de la parte
Reduce los costos de producción (KRULIKOWSKI, 1994)
Por esto último observamos que el dimensionamiento por tolerancias de localización y posición posee ventajas que comparando con el dimensionamiento más/menos, este último no posee.
¿Es lo mismo posición y localización?
Para responder esta pregunta, primeramente haremos una corta reseña por separado para responder e identificar las características de cada una.
Las tolerancias de localización son un conglomerado o agrupación de otras tolerancias como lo son: las tolerancias de posición, de concentricidad y de simetría. Por esto es que son aplicadas en agujeros, ranuras, protuberancias, topes o crestas.
Ahora procederemos a contestar que son las tolerancias de posición. Estás son un subgrupo de las tolerancias de localización y definen:
Una zona dentro del cual el eje o centro del plano de una figura de cierto tamaño puede variar de una posición de referencia (teóricamente exacta), o
(donde se especifique una condición base de máximo o mínimo material) un límite, definido como una condición virtual, localizada en una posición base (o teóricamente exacta), que no permite ser violada por la superficie o superficies de la figura considerada.
Las dimensiones básicas establecen la posición verdadera con las referencias de los datums especificados e interrelacionados. Una tolerancia de posición es indicada por el símbolo de posición, un valor de tolerancia, una condición de material y las referencias apropiadas (datums) localizadas en el marco de control de la figura. (ASME, 1995)
Conociendo lo anterior resaltamos que posición y localización son cosas distintas en el sentido que no son sinónimos exactos, sino que las tolerancias de posición son un complemento o categoría de clasificación de las tolerancias de localización, es decir no son iguales.
Conclusiones
De acuerdo a la información recabada llegamos al acuerdo en que si bien el sistema de dimensionamiento más menos es adecuado y aplicable a utilizar en ciertas situaciones, en otras resulta en desventaja. Es por eso que en esos casos optamos por emplear un sistema de dimensionamiento por tolerancias de localización y posición.
Respecto a que si son iguales las tolerancias de posición a las de localización, es más que claro que no lo son ya que el hecho de que una complemente a la otra, no las hace iguales.
Bibliografía
ASME. (1995). DIMENSIONING AND TOLERANCING. NUEVA YORK: ASME.
COGORNO, G. R. (2006). GEOMETRIC DIMENSIONING AND TOLERANCING FOR MECHANICAL DESIGN. NUEVA YORK: MCGRAW HILL.
FISCHER, B. R. (2011). MECHANICAL TOLERANCE STACKUP AND ANALYSIS. COLUMBUS, OHIO: CRC PRESS.
GERARDO, R. M. MANUAL DE DISEÑO INDUSTRIAL. EDO. DE MÉXICO: LITOARTE.
KRULIKOWSKI, A. (1994). DIMENSIONES Y TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS. NAUCALPAN: EFFECTIVE TRAINING.
VILCHIS RODRÍGUEZ, J. G. (2007). MANUAL GD&T TOLERANCIAS GEOMETRICAS E INTERPRETACIÓN DE PLANOS. QUERÉTARO: CMM-METROLOGYCA S.C.
Autor:
Chacón Esparza Alan Gabriel
Estavillo Pérez Carlos Héctor
Miranda Gómez Luis Roberto
Monge Fernández Joel
Rentería Estrada Abisaí
MATERIA: METROLOGÍA AVANZADA
PROFESOR: PEDRO ZAMBRANO BOJORQUEZ
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHIHUAHUA
FECHA DE ENTREGA: VIERNES 13 DE SEPTIEMBRE DE 2013