Tolerancias geométricas y dimensionales

INSTITUO TECNOLÓGICO DE CHIHUAHUA
Trabajo I
GD&T
Metrología Avanzada
Pedro Zambrano Bojorquez
02/09/2009
Contenido
Introducción
Cuerpo del trabajo
¿Qué es el GD&T?
¿De dónde viene la DG&T?
¿Para que usamos la GD&T?
¿Cuándo usamos la GD&T?
¿Cómo funciona la GD&T?
Rectángulo de tolerancias
Rectitud
Planicidad
Redondez o circularidad
Cilindridad
Forma de una línea
Forma de una superficie o perfil
Paralelismo
Perpendicularidad
Inclinación o angularidad
Posición
Concentricidad y coaxialidad
Simetría
Oscilación circular (Circular Run out o cabeceo radial)
Oscilación total (Total Run out o cabeceo total)
Símbolos suplementarios
M, MC, RFS
¿Qué es un datum?
Conclusión
Bibliografía
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Introducción
El uso de las tolerancias geométricas y dimensionales es imprescindible para el
diseño y fabricación de artículos. Están enfocadas en describirlos, y también
para dar un cierto margen de error aceptable para su fabricación, para así
aumentar la productividad y la calidad, así como disminuir costos y pérdidas.
Uno de los factores importantes del sistema GD&T es lograr que las piezas de
los productos puedan ser construidos por diferentes fábricas y que sean
intercambiables entre ellos. Este punto es importante en estos días por la
globalización, porque de esta manera los productos no están limitados por la
localización o el fabricante, sino que sus piezas pueden fabricarse alrededor
del mundo y aun así saber que cuando se ensamblen el producto final será
funcional y de buena calidad.
Cuerpo del trabajo
¿Qué es el GD&T?
Las siglas GD&T significan Geometric Dimensioning and Tolerancing o
Tolerancias Geométricas y Dimensionales en español. GD&T es un sistema
internacional de dibujo que es muy práctico al momento de realizar y comunicar
diseños en 2D y 3D.
“Una tolerancia dimensional aplicada a una medida ejerce algún grado de
control sobre las desviaciones geométricas, por ejemplo: la tolerancia
dimensional tiene efecto sobre el paralelismo y la planificad. Sin embargo, en
algunas ocasiones la tolerancias de medida no limita suficientemente las
desviaciones geométricas; por lo tanto, en estos casos se deberá especificar
expresamente una tolerancia geométrica, teniendo prioridad sobre el control
geométrico que ya lleva implícita la tolerancia dimensional”. (Facultad de
Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires)
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“Las tolerancias geométricas especifican la variación máxima que se puede
permitir en la forma o posición de la geometría real. En la realidad, una
tolerancia geométrica es el ancho o el diámetro de una zona de tolerancia
dentro de la cual alguna superficie o eje de algún agujero o cilindro puede
permanecer dando por resultado una parte que satisface las normas señaladas
de exactitud para el funcionamiento y la intercambiabilidad apropiados.
Siempre que las tolerancias de forma no se especifiquen en un dibujo de una
parte, se entiende que la parte producida será aceptable sin tomar en cuenta
las variaciones en la forma. Las expresiones de las tolerancias en la forma
controlan alineación, lisura, paralelismo, rectangularidad, concentricidad,
redondez, desplazamiento angular y, así sucesivamente”. (Luzadder & Duff,
1994)
¿De dónde viene la DG&T?
Las GD&T vienen de la necesidad de la industria detener un idioma en común
entre los ingenieros, técnicos y demás personas involucradas en la fabricación
de un producto.
El sistema en sí de GD&T se describe en ciertas normas de dibujo como lo son:
• ASME Y14.5M-1994 Dimensioning and Tolerancing 2D
• ASME Y14.41 –2003Digital ProductDefinitionData Practices 3DISO
• Norma UNE 1121-1:1991
¿Para que usamos la GD&T?
“En determinadas ocasiones, como por ejemplo: mecanismos muy precisos,
piezas de grandes dimensiones, etc., la especificación de tolerancias
dimensionales puede no ser suficiente para asegurar un correcto montaje y
funcionamiento de los mecanismos.” (Facultad de Ingeniería de la Universidad
de Buenos Aires)
“El uso de tolerancias geométricas evita la aparición en los dibujos de
observaciones tales como “superficies planas y paralelas”, con la evidente
dificultad de interpretación cuantitativa que conllevan; aun mas, a partir de los
acuerdos internacionales sobre símbolos para las tolerancias geométricas, los
problemas de lenguaje están siendo superados.” (Facultad de Ingeniería de la
Universidad de Buenos Aires)
“El uso de tolerancias geométricas permitirá, pues, un funcionamiento
satisfactorio y la intercambiabilidad, aunque las piezas sean fabricadas en
talleres diferentes y por distintos equipos y operarios”. (Facultad de Ingeniería
de la Universidad de Buenos Aires)
¿Cuándo usamos la GD&T?
Se utilizan 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 varios
etapas del proceso de fabricación, desde la creación del diseño hasta la
inspección final, pasando por la compra de los materiales y componentes
necesarios para la fabricación del producto final.
Por dar un ejemplo; durante el diseño del producto el diseñador debe de
señalar las tolerancias indispensables que el modelo requiere, teniendo en
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cuenta que si coloca demasiadas tolerancias o si estas son muy cerradas
aumentara el costo de construcción y afectando el del bien final.
Otra razón para usar el sistema de tolerancias es cuando la fabricación del bien
se realiza en diferentes fabricas, con diferentes individuos, en diferentes
lugares o en incluso con diferentes idiomas. Por lo que tener un sistema
generalizado de tolerancias se vuelve muy útil para facilitar el trabajo, y más
importante, que sea más barato.
¿Cómo funciona la GD&T?
“Las tolerancias geométricas deberán ser especificadas solamente en aquellos
requisitos que afecten a la funcionalidad, intercambiabilidad y posibles
cuestiones relativas a la fabricación; de otra manera, los costes de fabricación y
verificación sufrirán un aumento innecesario. En cualquier caso, estas
tolerancias habrán de ser tan grandes como lo permitan las condiciones
establecidas para satisfacer los requisitos del diseño”. (Facultad de Ingeniería
de la Universidad de Buenos Aires)
Rectángulo de tolerancias
• La indicación de las tolerancias geométricas en los dibujos se realiza por
medio de un rectángulo dividido en dos o más compartimentos, los
cuáles contienen, de izquierda a derecha, la siguiente información:
o Símbolo de la característica a controlar.
o Valor de la tolerancia expresada en las mismas unidades
utilizadas para el acotado lineal. Este valor irá precedido por el
símbolo ø si la zona de tolerancia es circular o cilíndrica.
o Letra identificativa del elemento o elementos de referencia, si los
hay.
Imagen obtenida de (Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires)
En el sistema de GD&T se usan diferentes símbolos para señalizar las
tolerancias que se requieren en cierto dibujo, a continuación se muestran
dichos los símbolos según la norma UNE 1121.
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Tabla obtenida de (Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires)
A continuación se enlista, describen y se indica el uso de las diferentes
tolerancias antes mostradas.
Rectitud
• La rectitud es una condición en la cual un eje o un elemento de
superficie es una línea recta. La tolerancia en rectitud se aplica en la
vista de línea recta.
• Su uso se separa en dos, que se describe como dos líneas rectas y otro
en el que la tolerancia se representa como un cilindro.
o En el primer caso las líneas son perfectamente rectas separadas
por la distancia de tolerancia, entre las cuales debe de estar
contenida la zona deseada.
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o En el caso del cilindro la tolerancia se describe como un cilindro
de diámetro igual a la tolerancia, dentro del cual se encuentra la
zona a medir. Cuando se usa este método se coloca el símbolo ø
antes del valor de la tolerancia.
Planicidad
• La forma que se usa para controlar lo plano, especifica que todos los
puntos de la superficie real deben de estar entre dos planos paralelos
separados por la especificación de la tolerancia. El plano no debe de ser
cóncavo, o convexo.
• En este caso la superficie a medir está limitada por dos planos
separados por la tolerancia.
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Redondez o circularidad
• Esta tolerancia indica que tan redondo es cierto segmento del diseño
visto solo en 2 dimensiones.
• La tolerancia consiste en una zona plana de tolerancia limitada por dos
círculos concéntricos separados por el valor de la tolerancia.
Cilindridad
• Todos los puntos de una superficie son equidistantes a un eje común.
• La tolerancia se conforma de dos cilindros separados por una distancia
específica.
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Forma de una línea
• Es la tolerancia que mide que controla que tan bien definida se
encuentra cierta línea en específico.
• El método de medición consiste en dos líneas que envuelven una serie
de círculos de diámetro definido con sus centros situados en una línea
que tiene la forma geométrica perfecta.
Forma de una superficie o perfil
• Un método de tolerancia para controlar superficies irregulares, líneas,
arcos o planos normales. Los perfiles se pueden aplicar a elementos de
líneas individuales o a toda la superficie de la pieza.
• La zona de tolerancia está limitada por las dos superficies envolventes
de esferas de diámetro igual a la tolerancia especificada, con sus centro
situados sobre una superficie geométricamente perfecta y cotas exactas.
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Paralelismo
• El paralelismo es la condición de una superficie o eje equidistante en
todos sus puntos al datum (plano o eje de referencia).
• La zona de referencia se puede definir de dos maneras:
o Se puede define como dos planos paralelos entre si y al plano de
referencia separados una distancia conocida.
o La zona de tolerancia se define por un cilindro de diámetro igual a
la tolerancia y de eje paralelo a la referencia. En este caso se
coloca el símbolo ø antes del valor de la tolerancia.
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Perpendicularidad
• Es la condición de una superficie, un plano intermedio o un eje, de estar
a 90˚ del plano o eje de referencia.
• Las tolerancias de perpendicularidad se puede expresar de dos
maneras:
o La primera consiste en un cilindro de diámetro igual a la tolerancia
especificada y cuyo eje se encuentra perfectamente perpendicular
al eje o plano del datum.
o Otra manera es colocando dos superficies paralelas y a la vez
perpendiculares al plano de referencia.
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Inclinación o angularidad
• Es la condición de una superficie o eje que guarda algún ángulo
especificado (diferente a 90˚) con un plano o eje de referencia.
• La tolerancia consiste en dos planos perpendiculares que tienen el
ángulo deseado con respecto al eje de referencia.
Posición
• Una tolerancia de posición define una zona en la que el eje central o
plano central puede variar desde la posición real (teóricamente exacta).
Las dimensiones básicas establecen la posición real a partir de las
características de los datos y entre características interrelacionadas.
• La zona de tolerancia está limitada por un cilindro de diámetro dado,
cuyo eje está en la posición teórica exacta de la recta controlada. Este
valor también debe de estar precedido por el símbolo ø.
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Concentricidad y coaxialidad
• Es la tolerancia que especifica la excentricidad permisible en términos
de la desviación permisible máxima.
• La zona de tolerancia esta dada por un cilindro cuyo eje coincide con el
eje de referencia. Se usa el símbolo ø antes del valor de la tolerancia.
Simetría
• Esta tolerancia se usa en piezas cuyos lados deben de ser iguales con
respecto a un eje.
• La tolerancia se representa por dos planos paralelos y colocados
simétricamente con respecto al plano de simetría.
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Oscilación circular (Circular Run out o cabeceo radial)
• Es una tolerancia geométrica en dos dimensiones que controla la forma,
la orientación y localización de múltiples secciones de un cilindro
mientras este se encuentra rotando.
• La tolerancia está definida dentro de cualquier plano de medida
perpendicular al eje, mediante dos círculos concéntricos y cuyo centro
coincide con el de referencia.
Oscilación total (Total Run out o cabeceo total)
• Es una tolerancia geométrica en tres dimensiones que controla la forma,
orientación y localización de toda la longitud de un cilindro que se
encuentra rotando.
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Símbolos suplementarios
A continuación se muestra una tabla con otros símbolos de tolerancia
importantes, también se definirán brevemente.
M, MC, RFS
• Los símbolos (M) y (S) se usan para designar la “condición máxima de
material” y “sin tomar en cuenta el tamaño del accesorio”. En las notas
se usan las asignaturas MMC Y RFS. (Luzadder & Duff, 1994)
Un ejemplo de cómo se utilizan las tolerancias geométricas es el siguiente:
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La explicación del dibujo es la siguiente:
1. Esta tolerancia geométrica nos dice que la tolerancia de paralelismo de
esa superficie debe de ser menos a 0.05 con respecto a la superficie A,
la cual está señalada en la cota 7.
2. Se indica que la posición del objeto tiene una tolerancia de 0.1 con
respecto a B mencionado en la tolerancia 8, el diámetro también tiene
dicha tolerancia, pos último la tolerancia de condición máxima de
material también se debe de respetar.
3. La cota es similar a la cota 2, también especifica la tolerancia de
posición con respecto a las superficies A y C, aparte de señalar las
tolerancias de diámetro y condición máxima de material.
4. Esta tolerancia es la que indica que es la medida básica del diámetro de
la pieza.
5. El cabeceo del cilindro debe de 0.1 con respecto a la referencia B.
6. Esta tolerancia muestra la localización del datum C, y también marca
que la tolerancia de cabeceo debe de ser menor a 0.1 con respecto al
marco de referencia B.
7. La tolerancia marca que esta es la superficie A y que su tolerancia de
planicidad debe de ser menor o igual a 0.1.
8. Señala que éste es el datum B, también que tiene una tolerancia
máxima de perpendicular con respecto a la superficie A de 0.03, también
ese es su tolerancia de diametral.
9. Por último se marca la tolerancia de circularidad del círculo exterior de la
figura, la cual es de 0.3.
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¿Qué es un datum?
“En una forma simplificada, se puede decir que los datums generalmente
reflejan los planos cartesianos "X", "Y" y "Z", para establecer las superficies
críticas desde donde medir y controlar la altura, el ancho y el grosor de un
cuerpo. Aunque realmente los datums pueden estar en cualquier posición
dependiendo de la geometría de los objetos (y no ser necesariamente
etiquetados con X, Y, y Z)”. (Wikipedia)
“Los datums son esenciales para controlar la geometría y tolerancias de
fabricación de una variedad de características, como lo puede ser la
cilindricidad, simetría, angularidad, perpendicularidad, etcétera”. (Wikipedia)
Un datum debe de ser accesible, permanente, fijo y confiable, estas son
algunas de sus características.
Conclusión
Las tolerancias dimensionales y geométricas son de gran importancia hoy en
día puesto que simplifican el trabajo de diseño y construcción en gran medida
aparte de crear un medio de comunicación con otros ingenieros y técnicos que
pueden no hablar nuestro mismo idioma.
Al tener la facilidad de poder hacer diferentes componentes en diferentes
lugares del mundo también ayuda a mejorar la calidad, bajar costos e inclusive
aumentar la competencia entre las compañías, lo cual beneficia también al
cliente final.
En si las GD&T son una herramienta relativamente sencilla y muy útil para la
industria.
Bibliografía
Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires. (s.f.). Tolerancias
geométricas. Recuperado el 29 de Agosto de 2009, de
http://materias.fi.uba.ar/6712M/tolerancias_geometricas.pdf
Hexagon metrology. (s.f.). Geometric Dimensioning and Tolerancing.
Recuperado el 30 de Agosto de 2009, de
http://www.hexagon.es/introduccionmetrologia/index.asp?pagina=13
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Luzadder, W. J., & Duff, J. M. (1994). Fundamentos de dibujo en ingeniería (11
ed.). México: Prentice Hall.
Navarrete Herrera, G. (21 de Otubre de 2009). Tópicos especiales sobre
(GD&T) –Tolerancias Dimensionales y Geométricas-TGyD. Recuperado el 30
de Agosto de 2009, de http://www.cenam.mx/cmummc/Evento_2008/Presentaciones/CMU-MMC_2008_Navarrete.pdf
Toolingu. (s.f.). What is the definition of circular runout? Recuperado el 30 de
Agosto de 2009, de http://www.toolingu.com/definition-350200-36198-circularrunout.html
Universidad Politécnica de Cartagena. (s.f.). Tolerancias geométricas.
Recuperado el 30 de Agosto de 2009, de
http://www.upct.es/~deg/Guillamon/Tolerancias%20geometricas.pdf
Wikipedia. (s.f.). Datum. Recuperado el 30 de Agosto de 2009, de
http://es.wikipedia.org/wiki/Datum
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