Tolerancias geométricas y dimensionales (GD&T) (página 2)

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Que es el GD&T. Consultado el 3 de Septiembre del 2009. Geometric dimensioning and tolerance for mechanical design. Gene R. Cogorno.

Anónimo. (nd). Que es la GD&T. Consultado el 3 de Septiembre del 2009. http://www.icicm.com/files/CurTolGeom.pdf

Anónimo. (nd). Que es la GD&T. Consultado el 3 de Septiembre del 2009. http://www.mechsigma.com/MechSigma_GD&T_Public_3-day.pdf

Anónimo. (nd). Que es la GD&T. Consultado el 3 de Septiembre del 2009. http://www.etinews.com/gdt_glossary.html

¿Cuál es el origen de las tolerancias geométricas y dimensionales?

Durante la segunda guerra mundial los E.U.A. fabrico y envío piezas de repuesto al extranjero para apoyar los esfuerzos de guerra. Muchas de estas piezas no cumplían las especificaciones requeridas y fallaban provocando que la eficiencia en las tácticas del ejército se viera afectada. El ejército reconoció que la producción de piezas que no encajaban adecuadamente era un problema grave, ya que vidas dependían de que el equipo funcionara correctamente.

Después de la guerra, un comité en representación del gobierno, la industria y la educación paso un largo tiempo en esfuerzos de investigación del problema de piezas defectuosas, este comité necesitaba encontrar una manera de asegurar que las piezas funcionen y se ajusten correctamente, el resultado fue el desarrollo del GD&T .

Ha sido usado desde 1940 en Estados Unidos. Fue desarrollado para resolver los muchos problemas que se han presentado con el paso de los años. Las empresas se han dado cuenta de que es bien difícil el describir que tanta variación es permitida en su pieza o ensamble geométrico. Más importante, ellos encontraron que toda persona que leyera sus dibujos había tenido diferente interpretación de las dimensiones y tolerancias especificadas y los limites que ellos habían creado.

Las empresas han encontrado que tenían la dificultad para describir claramente el tamaño y limites de forma de una pieza individual y sus requerimientos de ensamble. Por ejemplo, no era claro en sus dibujos que tan planas tenían que ser las superficies, y en otros casos no eran claros los requerimientos el tamaño y forma de los orificios.

GD&T fue desarrollado para resolver estos problemas y eliminar la ambigüedad que hay al usar el mas menos.

Origen de la GD&T. Consultado el 4 de Septiembre del 2009. Geometric dimensioning and tolerance for mechanical design. Gene R. Cogorno.

Anónimo. (nd). Origen de la GD&T. Consultado el 4 de Septiembre del 2009. http://www.advanceddimensionalmanagement.com/gdt_justification.php

¿Para qué usamos las tolerancias geométricas y dimensionales?

Utilizando la GD&T nos ayudará a:

Crear clara y concisamente dibujos.
Mejorar el diseño de productos.
Crear dibujos que reducen la controversia, conjeturas y suposiciones de todo el proceso de fabricación.
Comunicar de forma eficaz o interpretar los requisitos de diseño para los proveedores y la industria manufacturera.

GD&T ahorra en tiempo y costos asociados con la pobre documentación de diseño. Esto incluye:

Tiempo desperdiciado tratando de interpretar dibujos
Partes remanufacturadas
Tomar información innecesaria
Error en la revisión de rasgos relacionados que son críticos para la pieza
Desperdiciar o tirar partes buenas
Clasificación de las piezas de ensamble
Fallo de ensamble al operar
Juntas para corregir problemas
Reclamaciones del cliente y pérdida de mercado.

Para que usamos la GD&T. Consultado el 4 de Septiembre del 2009. Geometric dimensioning and tolerance for mechanical design. Gene R. Cogorno.

¿Cuándo usamos la GD&T?

Regularmente la GD&T se utiliza 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 varias etapas del proceso de fabricación, desde la creación del diseñador hasta la inspección final, pasando por la compra de los materiales y componentes necesarios para la fabricación del producto final.

Por ejemplo durante un año 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 la construcción y afectando el del bien final.

Otra razón para usar el sistema GD&T es cuando la fabricación del bien se realiza en diferentes lugares e incluso con diferentes idiomas, por lo que tener un sistema generalizado de tolerancias se vuelve muy útil para facilitar el trabajo, y mas importante, que sea mas barato.

Los diseñadores suelen usar la GD&T cuando:

La delineación de dibujos e interpretación necesitan ser iguales.
Facilita la intercambiabilidad de piezas.
Es muy importante para reducir los cambios en el dibujo.
Es muy importante para incrementar la productividad.
Las compañías buscan el ahorro por medio o a través de la GD&T
Es importante para el detalle de cada una de las piezas.
Por que se utiliza un equipo automatizado.
Facilita la fabricación de piezas.

Anónimo. (nd). Utilidad de la GD&T. Consultado el 2 de Septiembre del 2009. http://materias.fi.uba.ar/6712M/tolerancias_geometricas.pdf

Utilidad de la GD&T. Consultado el 4 de Septiembre del 2009. Geometric dimensioning and tolerance for mechanical design. Gene R. Cogorno.

Anónimo. (nd). Diagrama de donde se usan la GD&T. Consultado el 4 de Septiembre del 2009. http://www.cenam.mx/cmu-mmc/Evento_2008/Presentaciones/CMU-MMC_2008_Navarrete.pdf

¿Cómo funciona la GD&T?

El lenguaje de GD&T es un lenguaje con un conjunto de símbolos y reglas para describir los requisitos de las piezas, es un lenguaje comprensible y simple, que consiste en 14 símbolos, 5 modificadores y 3 reglas. Nosotros queremos expresar y dibujar, clara y precisamente como trabajará la pieza.

La filosofía de dimensionamiento y el lenguaje de DTG han mejorado la comunicación y la calidad, ahorrando dinero en todas las empresas del mundo que lo usan. Calculamos que actualmente se usa en el 90 % de los dibujos de ingeniería generados en todo el mundo. Los dibujos con Dimensiones y Tolerancias Geométricas son claros, precisos y completos. Con DTG la pieza está clara y completamente definida, sin posibilidad de error o confusión, sin más aclaraciones al momento de inspección, todos en la empresa entenderán y sabrán que hacer. Además con DTG el funcionamiento está protegido, las piezas no solo se aprobarán, sino que trabajarán.

GD&T es un método de dimensionamiento, que nos da tolerancias adicionales, reduciendo los porcentajes de deshecho, reduce tiempos, etc.

Tolerancias dimensionales

Para poder clasificar y valorar la calidad de las piezas reales se han introducido las tolerancias dimensionales. Mediante estas se establece un límite superior y otro inferior, dentro de los cuales tienen que estar las piezas buenas. Según este criterio, todas las dimensiones deseadas, llamadas también dimensiones nominales, tienen que ir acompañadas de unos límites, que les definen un campo de tolerancia. Muchas cotas de los planos, llevan estos límites explícitos, a continuación del valor nominal.

Todas aquellas cotas que no están acompañadas de límites dimensionales explícitas tendrán que cumplir las exigencias de las normas de Tolerancias generales (DIN 16901 / 1973, EN22768-2 / 1993 etc.) que se definen en el campo del diseño, en la proximidad del cajetín. Después del proceso de medición, siguiendo el significado de las tolerancias dimensionales las piezas industriales se pueden clasificar en dos grupos: Buenas y Malas. Al primer grupo pertenecen aquellas piezas, cuyas dimensiones quedan dentro del campo de tolerancia.

Las del segundo grupo se pueden subdividir en malas por exceso de material y malas por defecto de material.

Tolerancias geométricas

Las tolerancias geométricas se especifican para aquellas piezas que han de cumplir funciones importantes en un conjunto, de las que depende la fiabilidad del producto. Estas tolerancias pueden controlar formas individuales o definir relaciones entre distintas formas. Es usual la siguiente clasificación de estas tolerancias:

Formas primitivas: rectitud, planicidad, redondez, cilindricidad

Formas complejas: perfil, superficie

Orientación: paralelismo, perpendicularidad, inclinación

Ubicación: concentricidad, posición

Oscilación: circular radial, axial o total

Rectángulo de tolerancias

La indicación de las tolerancias geométricas en los dibujos se realiza por medio de un rectángulo dividido en dos o más compartimientos, los cuales contienen de izquierda a derecha la siguiente información.

Rectángulo de tolerancias. Consultado el 4 de Septiembre del 2009. Geometric dimensioning and tolerance for mechanical design. Gene R. Cogorno.

Símbolos

Tolerancia de rectitud

a) Al proyectar la zona de tolerancia sobre un plano, queda limitada por dos rectas paralelas separadas una distancia –t-.
b) La zona de tolerancia es un cilindro de diámetro –t-, siempre que el valor de la tolerancia venga precedido por el signo -.

Tolerancia de planicidad

La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos separados una distancia –t-.

Tolerancia de redondez

La zona de tolerancia plana está limitada por dos círculos concéntricos separados una distancia –t-.

Tolerancia de cilindricidad

La zona de tolerancia está limitada por dos cilindros coaxiales con una diferencia entre radios –t-.

Tolerancia de forma de una línea

La zona de tolerancia está limitada por las dos envolventes de círculos de diámetro –t-, con sus centros situados sobre una línea que tiene la forma geométrica perfecta.

Tolerancia de forma de una superficie

La zona de tolerancia está limitada por las dos superficies envolventes de esferas de diámetro –t-, con sus centros situados sobre una superficie geométricamente perfecta, definida con cotas teóricamente exactas.

Tolerancia de paralelismo

a) La zona de tolerancia está definida por dos planos paralelos entre sí y al plano de referencia, separados una distancia –t-.
b) La zona de tolerancia está definida por un cilindro de diámetro –t- de eje paralelo a la referencia, cuando el valor de la tolerancia viene precedido por el signo -.

Tolerancia de perpendicularidad

a) La zona de tolerancia está limitada por un cilindro de diámetro –t-, de eje perpendicular al plano de referencia, cuando el valor de la tolerancia viene precedido por el signo -.
b) La zona de tolerancia está definida por dos planos paralelos entre sí, perpendiculares al plano de referencia y separados una distancia –t-.

Tolerancia de inclinación

La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos separados una distancia –t- e inclinados el ángulo especificado respecto al plano de referencia.

Tolerancia de posición

La zona de tolerancia está limitada por un cilindro de diámetro –t-, cuyo eje está en la posición teórica exacta de la recta controlada, cuando el valor de la tolerancia viene precedido del signo -.

Tolerancia de coaxialidad

La zona de tolerancia está limitada por un cilindro de diámetro –t-, cuyo eje coincide con el eje de referencia, cuando el valor de la tolerancia viene precedido por el signo -.

Tolerancia de simetría

La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos separados una distancia –t- y colocados simétricamente con respecto al plano de simetría (o eje) de referencia.

Tolerancia de oscilación circular (radial)

La zona de tolerancia está limitada, dentro de cualquier plano de medida perpendicular al eje, mediante dos círculos concéntricos de diferencia entre radios –t- y centro coincidente con el eje de referencia.

Tolerancia de oscilación total (radial)

La zona de tolerancia está limitada mediante dos cilindros coaxiales de diferencia entre radios –t-, cuyos ejes coinciden con el de referencia.

Símbolos Adicionales

Simbología. Consultada el 3 de Septiembre del 2009. http://cursos.itchihuahua.edu.mx/mod/resource/view.php?inpopup=true&id=20111

MMC, LMC, RFS

Cuando una figura dimensional contiene la mínima cantidad de material está en su condición mínima de material (LMC en ingles). Por ejemplo, cuando el diámetro del perno mostrado en la figura (1) está a 12.0 mm la pieza contiene la menor cantidad de material por lo tanto está en su condición de mínimo material (LMC). Por el contrario cuando utiliza la máxima cantidad de material está en la opción de MMC, también como se muestra en la figura (1)

Otra condición que debe conocerse es cómo definir una figura dimensional que no está en ningún extremo, pero que a cualquier condición (o tamaño) puede estar en una dimensión de la pieza en particular. El término para esta condición es indiferencia dimensional de la figura (RFS en inglés) que es cuando una tolerancia geométrica (o datum) se aplica en forma independiente del tamaño de la figura. La tolerancia geométrica se limita a la cantidad definida.

Símbolos modificadores

Además de los símbolos de las características geométricas hay cinco símbolos modificadores usados en GD&T y se muestran en la tabla 1. Los primeros tres ya se explicaron y son MMC, LMC y RFS. El cuarto símbolo es para la zona de tolerancia proyectada. El último símbolo es conocido ampliamente como diámetro. Todos los símbolos se basan en la norma

ANSI.Y14.5M-1994.

Reglas

En las tolerancias geométricas hay tres reglas básicas muy importantes que son los cimientos del sistema DTG, por lo que es muy necesario conocerlas y entenderlas.

REGLA # 1

LA REGLA DEL LÍMITE DIMENSIONAL (ENVOLVENTE)

Para figuras dimensionales, donde solo se especifican tolerancias de tamaño, las superficies no podrán extenderse más allá de los límites de una forma perfecta a MMC.

REGLA # 2.

REGLA DE LA TOLERANCIA DE POSICIÓN

Para tolerancias de posición deberán especificarse S, L, o M en el cuadro de control respecto al valor de la tolerancia, referencia o ambos según sea aplicable.

REGLA # 3

REGLA PARA LAS TOLERANCIAS DIFERENTES A POSICION.

Para tolerancias diferentes a la tolerancia de posición, se aplica a RFS con respecto a la tolerancia, referencia o ambos cuando no se especifican ningún modificador. Deberá especificarse a MMC en el cuadro de control cuando sea apropiado y deseado. (Aunque ciertos controles geométricos son siempre a RFS y por definición no se puede usar el modificador MMC).

Símbolos modificadores y reglas de GD&T. Consultado el 5 de septiembre del 2009. http://www.icicm.com/files/CurTolGeom.pdf

¿Qué es un datum y su importancia?

Es una forma simplificada, se puede decir que los datums generalmente reflejan los planos cartesianos "X","Y" Y "Z", para establecer las superficies criticas desde donde medir y controlar la altura, el ancho y el grosor de un cuerpo. Aunque los datums pueden estar en cualquier posición dependiendo de la geometría de los objetos.

Datums teóricamente son puntos perfectos, líneas y planos. Estos establecen el origen en de la posición o las características geométricas de los rasgos de una pieza que se han establecido. Estos puntos, líneas y planos existen en una estructura de tres planos que se interceptan y a su vez son perpendiculares entre si conocidos como marco de referencia datum.

Una parte esta orientada e inmovilizada relativamente por los 3 planos perpendiculares del marco de referencia en un orden seleccionado.
Desde que las medidas no pudieron ser medidas de superficies teóricas, los datums se tomaron como un simulador para proceso de equipo.
Son especificados en el orden de procedencia como van apareciendo en el marco de referencia.
Los rasgos son seleccionados para conocer los requerimientos del bienio.
Un símbolo de rasgo es usado para identificar especificaciones de una pieza como rasgos de datum.
Un rasgo cilíndrico de datum siempre es intersecado por los planos teóricos en ángulos rectos de los ejes del datum.

Los datums son esenciales para controlar la geometría y tolerancias de fabricación de una variedad de características, como lo puede ser la cilindridad, simetría, angularidad, perpendicularidad, etc.

Wikipedia.(s.f.).Datum.Recuperado el 04 de Septiembre del 2009, de http://es.wikipedia.org/wiki/Datum

Datum. Consultado el 4 de Septiembre del 2009. Geometric dimensioning and tolerance for mechanical design. Gene R. Cogorno.

Conclusiones

Actualmente debido a la globalización, y a que la tecnología se ha desarrollado, el mercado mundial ha aumentado sus exportaciones en productos, equipos de trabajo, repuestos, piezas, etc. Esto con lleva a la necesidad de que cuando dichos equipos requieran un mantenimiento, se tenga a la disposición posible un repuesto compatible con dicho equipo, debido a esto surgían muchos inconvenientes por que los equipos de un país no eran compatibles con los repuestos de otros y así sucesivamente, cada país realizaba sus diseños de acuerdo como le conviniera, es por ello que se tomo la decisión de crear un estándar para que al realizar cualquier ensamble, se realice sin la necesidad de exportar un repuesto o diseñar, debido a esto surgieron las tolerancias geométricas y dimensionales (GD&T), las cuales son un lenguaje a fin para todas las empresas donde se pretende lograr una pieza buena y que cumpla con las tolerancias que se le han marcado al momento del diseño.

Es una gran herramienta que especifica las tolerancias geométricas que pudiera tener una pieza, es por ello la importancia que tiene, ya que reduce y ahorra costos y tiempos de producción. Es una parte esencial de una producción ya que de esto depende la calidad de sus productos, la velocidad con que se realizan, etc. Debido a los beneficios de la GD&T se tienen mas clientes conformes con lo que están comprando, ya que se mejora considerablemente la calidad del producto.