Tolerancias Geométricas (posición y localización)

Introducción

En determinadas ocasiones, como por ejemplo: mecanismos muy precisos, piezas de grandes dimensiones, entre otras. La especificación de tolerancias dimensionales puede no ser suficiente para asegurar un correcto montaje y funcionamiento de los mecanismos.

En la fabricación se producen irregularidades geométricas que pueden afectar a la forma, posición y orientación de los diferentes elementos constructivos de las piezas.

Una tolerancia dimensional aplicada a una medida, ejerce algún grado de control sobre desviaciones geométricas, para su compatibilidad y un control de ellas más preciso para que sean intercambiables aun siendo de diferentes fabricantes, sin embargo, en algunas ocasiones la tolerancia de medida no limita suficientemente las desviaciones geométricas; por tanto, en estos casos se deberá especificar expresamente una tolerancia geométrica, teniendo prioridad sobre el control geométrico que ya lleva implícita la tolerancia dimensional, esto para hacer mas exactas la producciones y así no tener producción rechazada por su mala fabricación, maquinado o acabado. Es por eso el por que de este trabajo, al explicar lo que es el dimensionamiento y tolerancias geométricas o mejor conocido como GD&T.

¿Es lo mismo posición y localización?

Grupo de características geométricas que describen la ubicación de los segmentos en una pieza La posición viene dentro de las tolerancias de localización. Las tolerancias de forma y posición solamente se especifican cuando son esenciales para asegurar la aptitud de las plazas para su finalidad, asegurando el funcionamiento y la intercambiabilidad, a cuyo efecto se establece la simbolización y la indicación de tolerancias de forma y posición.

¿En realidad es una mejor alternativa al dimensionamiento ±?

El dimensionamiento +/- , se refiere a utilizar una medida nominal (un "x"+/- "Y") en algunos caso se utiliza las dos tolerancias máx. y mínima en vez de la nominal (un "Z" – "W").

Localización

Localización puede ser considerado como una característica en donde se encuentra en relación con otra característica, o más precisamente, la localización es donde se encuentra una característica relativa a un marco de referencia de datos.

Tolerancia localización debe ser especificado directamente, ya que no son subconjuntos de otros tipos de tolerancia. Por ejemplo, una tolerancia de posición en relación con un marco de referencia de datos controla de localización como un subconjunto de la posición. para controlar la localización de una característica, una tolerancia de concentricidad, tolerancia de posición, la tolerancia de perfil, tolerancia de desviación. (Fischer, 2011).

Las tolerancias de localización son de posición y concentricidad, sus símbolos se muestran en la figura 5-1 y únicamente se aplican a figuras dimensionales, por lo que debe especificarse si se aplican a MMC, LMC o RFS. (A., 2003).

Las tolerancias de localización se usan para controlar tres tipos de relaciones, como son (figura 5-1):

1. La distancia entre centros de figuras dimensionales.

2. Localización de una figura dimensional, o un grupo de figuras dimensionales respecto a uno o varios datums.

3. Coaxialidad o simetría de figuras dimensionales.

Se requiere una referencia a un datum cuando se aplica una tolerancia de localización. (Más adelante en este capítulo se explicará una excepción que implica una aplicación de tolerancia de posición).

Tolerancia de posición

La tolerancia de posición es el control de localización más ampliamente usado en los dibujo de ingeniería actuales y se debe a su habilidad para describir los requerimientos de la intercambiabilidad de los componentes. Una de las aplicaciones más usuales de la tolerancia de posición (figura 5-2) es la localización de barrenos para tornillos porque no hay método tan exacto para describir los requerimientos funcionales para definir posiciones de barrenos. En este capítulo se verán los principios básicos para tolerancias de posición. (A., 2003).

Tenemos dos definiciones relativas al tema de tolerancias de posición:

Posición ideal – Es un término usado para describir la posición exacta (o perfecta) de un punto, una línea o un plano (normalmente el centro) de una figura dimensional en relación con un datum o marco de referencia de datum y / u otras figuras dimensionales. En los dibujos se utilizan las dimensiones básicas para establecer la posición ideal de la figura dimensional.

Tolerancia de posición – Es la variación total permisible en la localización de una figura dimensional respecto a su posición ideal.

Hay 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, como lo señala la regla # 2.

Si alguna de esas cuatro Condiciones no se cumple, entonces la especificación para tolerancia de posición no es interpretable. (A., 2003).

Aplicaciones a MMC

Una tolerancia de posición aplicada a una figura dimensional con una función primaria para ensamble generalmente se usa a MMC. El modificador MMC se muestra en la sección de la tolerancia del cuadro de control. Cuando la figura dimensional es producida a MMC, y ubicada en su posición extrema, la pieza está en el peor de su caso para ensamblar. [Esto se denomina condición virtual].

Conforme la figura dimensional se aleje de MMC, aparece una tolerancia de localización adicional conocida como tolerancia extra. (La tolerancia total combinada o la condición virtual de la figura dimensional permanecen al mismo valor).

En otras palabras, cuando una pieza produce a MMC está en la condición más demandante para el ensamble (y no se dispone de tolerancia extra). Conforme la figura dimensional se aleje de su MMC, su localización puede variar también en la misma cantidad (agregada a su tolerancia de posición ya señalada) y aún puede ensamblarse. Esta tolerancia de localización adicional es la tolerancia extra. (A., 2003).

Verificando tolerancia de posición con un dispositivo funcional

Un dispositivo funcional es un dispositivo que verifica los requisitos funcionales de las figuras de una pieza. Esto es que sí los barreno de una pieza se suponen que son para acoplarse sobre los pernos de otra pieza: la función de los barrenos es acoplarse sobre los pernos. Para revisar la localización de los barrenos, se simulan los pernos de la pieza de ensamble con un dispositivo funcional. Las ventajas de este método son:

• Es barato producirlo

• El dispositivo puede representar las peores Condiciones de la pieza de ensamble.

• Las piezas pueden revisarse rápidamente.

• No se necesitan habilidades especiales para leer el dispositivo o interpretar los resultados.

Cuando los dispositivos no tienen piezas movibles se les conoce como dispositivos funcionales fijos y las partes deben ensamblar en el dispositivo para ser aceptadas.

Los dispositivos funcionales son métodos muy comunes para verificar una tolerancia de posición porque se puede establecer un plano o eje de datum desde las figuras de referencia y verificar que la pieza considerada no sobrepase la frontera teórica establecida por la tolerancia de posición. Aunque los dispositivos funcionales ofrecen muchas ventajas en la inspección de piezas controladas por tolerancias de posición no son absolutos y la tolerancia de posición puede verificarse también con técnicas abiertas de inspección.

Cuando en la fase de diseño se requiere analizar los límites externos de una pieza se recomienda el uso de un dispositivo de "cartón", que es una simulación de un dispositivo funcional, pero hecho a base de cartón o papel grueso, con el cuál pueden verificarse las mismas figuras de la pieza como con un dispositivo real a pesar de que no se parece a un dispositivo real.

Los pasos para determinar las dimensiones de un dispositivo de cartón son:

Determine el tamaño de la figura del dispositivo. Desde la MMC de la figura controlada, agregue o reste (dependiendo de si se trata de una figura dimensional interna o externa) el valor de la tolerancia de posición para encontrar la frontera teórica que es igual a la figura del dispositivo calibrador (barreno, perno, ranura).

Establezca las superficies (o ejes) de los datums referenciados en la tolerancia de posición. Las figuras de datum se simulan por superficies losas del dispositivo. Si las figuras de datum son figuras dimensionales a MMC deberán simularse por una figura del dispositivo igual al tamaño virtual de la figura de datum (recuerde que el capítulo 3 se explico todo lo que corresponde a figuras dimensionales de datums).

Localice las figuras del dispositivo respecto a sus respectivos datums. Las dimensiones básicas del dibujo del producto se usan para localizar las figuras del dispositivo respecto a los datums.

Cuando se usa una figura dimensional como figura de datum en un cuadro de control para tolerancia de posición debe especificarse si se aplica a LMC, MMC o RFS. (A., 2003).

Aplicación a RFS

Una tolerancia de posición puede aplicarse a RFS que significa que la tolerancia de posición se aplica sin tomar en cuenta el tamaño de la figura, por lo que es un control más estricto que una aplicación a MMC. Una tolerancia de posición a RFS solo deberá aplicarse cuando las necesidades funcionales de diseño no se cumplan a MMC.

Existen tres conceptos importantes a tomar en cuenta cuando se usa una tolerancia de posición a RFS.

• A. No hay tolerancia extra, debido a que no existe una relación entre tamaño y localización.

• B. Controla la zona de tolerancia del eje, el diámetro de la zona de tolerancia permanece constante en tamaño y se localiza sobre la posición ideal, es más fácil de visualizar como un control sobre el eje.

• C. Debe usarse un dispositivo calibrador movible para detectar el tamaño de la figura dimensional y la tolerancia de posición se aplica en la localización de eje de la figura dimensional. Se requieren técnicas especializadas y / o complejas.

(A., 2003).

Aplicación a LMC

Cuando se aplica una tolerancia de posición a LMC, el valor de la tolerancia especificada se aplica cuando la figura está a LMC. Todos los conceptos vistos para MMC se aplican al contrario. La tolerancia extra es cero cuando la figura dimensional está a LMC y máxima a MMC. Este modificador se usa para controlar el espesor mínimo de pared de una pieza o para controlar el espesor mínimo de maquinado de una pieza fundida. (A., 2003).

TABLAS DE TOLERANCIAS DE POSICIÓN: (Fig. 5.2)

(L., 2010)

Elemento controlado

El rectángulo de tolerancia se une el elemento controlado mediante una línea de referencia terminada en flecha, en la forma siguiente: (Diaz, 2008).

• Sobre el contorno del elemento o en su prolongación (pero no como continuación de una línea de cota), cuando la tolerancia se refiere a la línea 0 superficie en cuestión.

Como prolongación de una línea de cota, cuando la tolerancia se refiere al eje ó plano de simetría del elemento en cuestión. (Díaz, 2008).

Sobre el eje, cuando la tolerancia se refiere al eje o plano de simetría de todos los elementos que lo tienen en común. (Díaz, 2008).

Concentricidad

Una tolerancia de concentricidad se indica por el símbolo de concentricidad, un calor de tolerancia y datum apropiado colocados en el cuadro de control.

La concentración es la condición donde los ejes de todos los elementos de cada sección transversal de una figura dimensional y la superficie de revolución son comunes al eje de la figura de datum. La tolerancia de concentricidad es la cantidad total de la variación permisible de un eje de una figura dimensional respecto a un eje de datum. Una tolerancia de concentricidad se define en términos de una zona de tolerancia cilíndrica cuyo eje es coincidente con el eje de datum donde debe quedar el eje de la figura dimensional considerada.

Una zona de tolerancia de concentricidad y su datum sólo se pueden aplicar a RFS. La tolerancia de tamaño de una figura dimensional es independiente de la tolerancia de concentricidad.

La medición de una tolerancia de concentricidad requiere que el eje de la figura dimensional considerada sea establecido por un análisis detallado de todos los elementos circulares de las superficies. Esto determina un punto del eje para cada elemento circular revisado. Todos los puntos del eje deben quedar dentro de la zona de tolerancia de concentricidad. Debido a que las irregularidades en la forma de la figura por inspeccionarse hacen difícil el establecer el eje de la figura, las especificaciones por concentricidad deberán evitarse siempre que sea posible. (A., 2003).

Ejemplo de Concentricidad: (Garcia, 2009)

Bibliografía

A., R. (1 de Junio de 2003). Dimensiones y tolerancias geometricas. Recuperado el 10 de Septiembre de 2013, de http://www.icicm.com/files/CurTolGeom.pdf

Diaz, M. I. (2008). Tolerancias Geométricas. Recuperado el 10 de Septiembre de 2013, de http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m2/tolerancias%20geometricas.pdf

Fischer, B. (2011). MECHANICAL TOLERANCE STACKUP AND ANALYSIS. 2cd. edition.

Garcia, F. (2 de Septiembre de 2009). edu.red. Recuperado el 10 de Septiembre de 2013, de http://www.monografias.com/trabajos75/tolerancias-dimensionales-geometrica-conceptos-ventajas/tolerancias-dimensionales-geometrica-conceptos-ventajas2

L., B. (2010). monografias. Recuperado el 10 de Septiembre de 2013, de http://www.monografias.com/trabajos90/tolerancias-geometricas/tolerancias-geometricas

Autor:

Damaris Griselda Chavarrieta Zermeño

Oscar Estrada Domínguez

René Antonio Gutiérrez Ramírez

Raúl Hiram Medina Molina

Daniel Rivera Rodríguez

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHIHUAHUA

Departamento metal-mecánica

Ing. mecánica

13/09/2013