TOLLERANZE DIMENSIONALI, RUGOSITÀ E

TOLLERANZE GEOMETRICHE

Tolleranze dimensionali

Finitura superficiale e rugosità

Tolleranze geometriche

... IN QUESTA LEZIONE

2

TOLLERANZE

DIMENSIONALI

ERRORI

MACROGEOMETRICI

TOLLERANZE

GEOMETRICHE

ERRORI

MICROGEOMETRICI

RUGOSITA’

ERRORI DI LAVORAZIONE

ERRORI DIMENSIONALI

Deviazione delle dimensioni reali

da quelle nominali

ERRORI GEOMETRICI

Deviazione delle superfici reali

da quelle nominali

ERRORI DI REALIZZAZIONE DI PEZZI

3

Definizione

Tolleranza e Lavorazione

Tipi di accoppiamenti

Sistema ISO di tolleranze ed accoppiamenti

Indicazione delle quote con tolleranza

ERRORI DIMENSIONALI

4

.... ALCUNE DEFINIZIONI

Dimensione nominale

– valore di riferimento per una data dimensione e rappresenta dalla quota ideale

Linea dello zero (vd. rappr. grafica)

– linea retta rappresentante la dimensione nominale

Dimensioni limite, minima e massima

– le due dimensioni estreme ammissibili di un pezzo

Scostamento – differenza algebrica tra dimensione effettiva e

nominale

Scostamento inferiore

– differenza algebrica tra la dimensione minima e la dimensione nominale

Scostamento superiore

– differenza algebrica tra la dimensione massima e la dimensione nominale

Dim

en

sio

ni

Sco

sta

mn

en

to in

f.

Sco

sta

mn

en

to s

up

.

Zona di

tolleranza

Linea dello zero

5

La tolleranza

Definizione

– differenza tra la dimensione massima e minima (cioè intervallo entro il quale può oscillare la dimensione effettiva): differenza algebrica tra scostamento superiore ed inferiore

Dim

. min

Dim

. ma

x

Toll

era

nza

Linea dello zero

Dim

en

sio

ni

Sco

sta

mn

en

to in

f.

Sco

sta

mn

en

to s

up

.

Zona di

tolleranza Dim

en

sio

ni

Linea dello zero

6

Tolleranza e lavorazione

Dimensioni

N. pezzi

Dimensioni

N. pezzi

-b +b +a

FACOLTA’ DI INGEGNERIA

7 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO

-a

Tolleranza e lavorazione

Dimensioni

N. pezzi

8

FACOLTA’ DI INGEGNERIA

Tipi di accoppiamenti

con interferenza

con gioco

incerto

INTERFERENZA

GIOCO

9 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO

Accoppiamento con gioco

Ø9

,7

Ø1

0,1

Ø10,3

Ø10

10

Gmin = Dmin - dmax = 10.1 – 10 = 0.1

mm Gmax = Dmax - dmin = 10.3 –

9.7 = 0.6 mm

Gioco MINIMO: differenza tra dimensione minima del

foro e dimensione massima dell’albero

Gioco MASSIMO: differenza tra dimensione massima del

foro e dimensione minima dell’albero

Accoppiamento con interferenza

Imin = dmin - Dmax = 20 – 19.9 = 0.1 mm

Imax = dmax - Dmin = 20.3 – 19.7 = 0.6 mm

Interferenza MINIMA: valore assoluto della differenza tra

dimensione massima del foro e dimensione minima dell’albero

Interferenza MASSIMA: valore assoluto della differenza tra

dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero Ø

20

Ø19,7

Ø19,9

Ø20,3

11

Accoppiamento incerto

Gioco?

Interferenza?

Ø19,9

Ø20

Ø20,4

Ø20,3

Gmax = Dmax - dmin = 20.4 – 19.9 = 0.5 mm

Imax = dmax - Dmin = 20.3 – 20 = 0.3 mm

Gioco MASSIMO: differenza tra dimensione massima del foro e

dimensione minima dell’albero

Interferenza MASSIMA: valore assoluto della differenza tra

dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero

12

RIASSUMENDO

13

UNI adotta Sistema ISO di tolleranze ed accoppiamento

– insieme di tolleranze e scostamenti unificati e di accoppiamenti tra alberi e fori

SISTEMA ISO DI TOLLERANZE ED

ACCOPPIAMENTI

foro albero

Una tolleranza del sistema ISO viene detta tolleranza fondamentale e viene

indicata con IT

Caratteristiche fondamentali dalle quali dipende la tolleranza

– dimensione nominale

– qualità della lavorazione

– posizione della zona di tolleranza

14

Il valore della tol. dipende dalle dimensioni

– limitate tra 1 e 3150 mm

– suddivise in due campi

• da 1 a 500 mm

• oltre 500 fino a 3150 mm

suddivisi in gruppi:

• principali

• intermedi

GRUPPI DIMENSIONALI

15

GRADI DI TOLLERANZA NORMALIZZATE (1/2)

Qualità della

lavorazione

16

GRADI DI TOLLERANZA NORMALIZZATE (2/2)

17

19

Posizione della tolleranza (1/3)

– maiuscola per fori

– minuscola per alberi

pos H detta foro base

pos h detta albero base

Linea dello zero

Dim

en

sio

ni

Scostamento

fondamentale

Rispetto alla dimensione nominale

Designazione mediante una lettera o due

POSIZIONE DELLA TOLLERANZA (2/3)

Es

Ei

19

POSIZIONE DELLA TOLLERANZA (3/3)

es

ei

20

22

Scostamenti fondamentali

Alberi

ei = es - IT

es = ei + IT

da a ad h

da j ad zc

Fori

Regola generale

Es = Ei+IT

Ei = Es- IT

da A ad H

da J ad ZC

Regola speciale

Es = -ei+ = ITn- IT(n-1)

e i e s

ei

es

Scostamenti da a ad h Scostamenti da k ad zc

es scostamento

fondamentale negativo

ei scostamento

fondamentale positivo

Ei Es

E i

Es

Scostamenti da A ad H Scostamenti da K ad ZC

Ei scostamento

fondamentale positivo

Es scostamento

fondamentale negativo

mediante il simbolo della zona di tolleranza ISO e gli scostamenti limite

INDICAZIONE DELLE QUOTE CON TOLLERANZA

(2/2)

40 F7( +0.050 ) +0.025

mediante le dimensioni finite

30.5

30.2

22

ACCOPPIAMENTI NEL SISTEMA ISO (1/3)

28 H7/h6

23

28 H7

h6 28 H7(+0.021) 0

28 h6( 0 ) -0.013

ACCOPPIAMENTI NEL SISTEMA ISO (2/3)

Sistema di accoppiamento foro base: insieme sistematico di accoppiamenti ottenuti combinando alberi aventi diverse zone di tolleranza con un foro base avente posizione H

– Esempio: 18 H6/g5

24

ACCOPPIAMENTI NEL SISTEMA ISO (3/3) Sistema di accoppiamento albero base: insieme sistematico di

accoppiamenti ottenuti combinando fori aventi diverse zone di

tolleranza con un albero base avente posizione h

– Esempio: 40 G7/h6

25

SISTEMA ISO DI TOLLERANZE ED ACCOPPIAMENTI

26

Esempio

Accoppiamento: 45 H8/g7 – Dimensione nominale: 45 mm

Dim

en

sio

ni

Linea dello zero

foro

27

albero

– Tolleranza fondamentale foro IT8 = 39 m = 0.039 mm

– Scostamento fondamentale foro: Ei = 0

– Scostamento superiore foro: Es = Ei + IT = 0 + 0.039 mm = 0.039 mm

– Dimensione minima foro: 45 + Ei = 45 mm

– Dimensione massima foro: 45 + Es = 45 + 0.039 = 45.039 mm

– Tolleranza fondamentale albero IT7 = 25 m = 0.025 mm

– Scostamento fondamentale albero: es = – 9 m = – 0.009 mm

– Scostamento inferiore albero: ei = es – IT = – 9 – (+25) = – 34 m = – 0.034mm

– Dimensione massima albero: 45 – es = 44.991 mm

– Dimensione minima albero: 45 – ei = 44.966 mm

− Gioco minimo: Dmin - dmax = 45 – 44.991 = 0.009 mm

− Gioco massimo: Dmax - dmin = 45.039 - 44.966 = 0.073 mm

Esempio

Accoppiamento: 45 H8/g7 – Dimensione nominale: 45 mm

Dim

en

sio

ni

Linea dello zero

foro

albero

– Tolleranza fondamentale foro IT8 = 39 m = 0.039 mm

– Scostamento fondamentale foro: Ei = 0

– Scostamento superiore foro: Es = Ei + IT = 0 + 0.039 mm = 0.039 mm

– Dimensione minima foro: 45 + Ei = 45 mm

– Dimensione massima foro: 45 + Es = 45 + 0.039 = 45.039 mm

28

Esempio

Accoppiamento: 45 H8/g7 – Dimensione nominale: 45 mm

Dim

en

sio

ni

Linea dello zero

foro

albero

– Tolleranza fondamentale albero IT7 = 25 m = 0.025 mm

– Scostamento fondamentale albero: es = – 9 m = – 0.009 mm

– Scostamento inferiore albero: ei = es – IT = – 9 – (+25) = – 34 m = – 0.034mm

– Dimensione massima albero: 45 – es = 44.991 mm

– Dimensione minima albero: 45 – ei = 44.966 mm

29

Esempio

Accoppiamento: 45 H8/g7 – Dimensione nominale: 45 mm

Dim

en

sio

ni

Linea dello zero

foro

30

albero

– Tolleranza fondamentale foro IT8 = 39 m = 0.039 mm

– Scostamento fondamentale foro: Ei = 0

– Scostamento superiore foro: Es = Ei + IT = 0 + 0.039 mm = 0.039 mm

– Dimensione minima foro: 45 + Ei = 45 mm

– Dimensione massima foro: 45 + Es = 45 + 0.039 = 45.039 mm

– Tolleranza fondamentale albero IT7 = 25 m = 0.025 mm

– Scostamento fondamentale albero: es = – 9 m = – 0.009 mm

– Scostamento inferiore albero: ei = es – IT = – 9 – (+25) = – 34 m = – 0.034mm

– Dimensione massima albero: 45 – es = 44.991 mm

– Dimensione minima albero: 45 – ei = 44.966 mm

− Gioco minimo: Dmin - dmax = 45 – 44.991 = 0.009 mm

− Gioco massimo: Dmax - dmin = 45.039 - 44.966 = 0.073 mm

Esempio

Accoppiamento: 30 H7/p6 – Dimensione nominale: 30 mm

Dim

en

sio

ni

Linea dello zero foro

31

albero

– Tolleranza fondamentale foro IT7 = 21 m = 0.021 mm

– Scostamento fondamentale foro: Ei = 0 mm

– Scostamento superiore foro: Es = Ei + IT = 0 + 0.021 mm = 0.021 mm

– Dimensione minima foro: 30 mm

– Dimensione massima foro: 30.021mm

– Tolleranza fondamentale albero IT6 = 13 m = 0.013 mm

– Scostamento fondamentale albero: ei = 0,022 mm

– Scostamento superiore albero: es = 0,035 mm

– Dimensione massima albero: 30,035 mm

– Dimensione minima albero: 30,022 mm

− Interferenza minima: dmin – Dmax = 30.022 – 30.021 = 0.001 mm

− Interferenza massima: dmax - Dmin = 30.035 - 30 = 0.035 mm

Esempio

Accoppiamento: 30 H7/p6 – Dimensione nominale: 30 mm

– Tolleranza fondamentale foro IT7 = 21 m = 0.021 mm

– Scostamento fondamentale foro: Ei = 0 mm

– Scostamento superiore foro: Es = Ei + IT = 0 + 0.021 mm = 0.021 mm

– Dimensione minima foro: 30 mm

– Dimensione massima foro: 30.021mm

Dim

en

sio

ni

Linea dello zero foro

albero

32

Esempio

Accoppiamento: 30 H7/p6 – Dimensione nominale: 30 mm

– Tolleranza fondamentale albero IT6 = 13 m = 0.013 mm

– Scostamento fondamentale albero: ei = 0,022 mm

– Scostamento superiore albero: es = 0,035 mm

– Dimensione massima albero: 30,035 mm

– Dimensione minima albero: 30,022 mm

Dim

en

sio

ni

Linea dello zero foro

albero

33

Esempio

Accoppiamento: 30 H7/p6 – Dimensione nominale: 30 mm

Dim

en

sio

ni

Linea dello zero foro

34

albero

– Tolleranza fondamentale foro IT7 = 21 m = 0.021 mm

– Scostamento fondamentale foro: Ei = 0 mm

– Scostamento superiore foro: Es = Ei + IT = 0 + 0.021 mm = 0.021 mm

– Dimensione minima foro: 30 mm

– Dimensione massima foro: 30.021mm

– Tolleranza fondamentale albero IT6 = 13 m = 0.013 mm

– Scostamento fondamentale albero: ei = 0,022 mm

– Scostamento superiore albero: es = 0,035 mm

– Dimensione massima albero: 30,035 mm

– Dimensione minima albero: 30,022 mm

− Interferenza minima: dmin – Dmax = 30.022 – 30.021 = 0.001 mm

− Interferenza massima: dmax - Dmin = 30.035 - 30 = 0.035 mm

Alberi

– a11, b11, c11, d8, d9, d10, e7, e8, e9, f6, f7, f8, g5, g6, h5, h6,

h7, h8, h9, h11, js5, js6, is7, k5, k6, k7, m5, m6, m7, n5, n6, n7,

p5, p6, p7, r5, r6, r7, s5, s6, s7, t5, t6, t7, u7

Fori

– A11, B11, C11, D9, D10, E8, E9, E10, F6, F7, F8, F9, G6, G7, H6,

H7, H8, H9, H10, H11, JS6, JS7, JS8, K6, K7, K8, M6, M7, M8,

N6, N7, N8, P6, P7, P8, R6, R7, R8, S6, S7, T6, T7

GLI ACCOPPIAMENTI RACCOMANDATI

35

TOLLERANZE

DIMENSIONALI

ERRORI

MACROGEOMETRICI

TOLLERANZE

GEOMETRICHE

ERRORI

MICROGEOMETRICI

RUGOSITA’

ERRORI DI LAVORAZIONE

ERRORI DIMENSIONALI

Deviazione delle dimensioni reali

da quelle nominali

ERRORI GEOMETRICI

Deviazione delle superfici reali

da quelle nominali

ERRORI DI REALIZZAZIONE DI PEZZI

36

Definizioni

Indicazione della rugosità

Esempi

Criteri per la scelta

FINITURE SUPERFICIALI E RUGOSITÀ

37

Rugosità: insieme delle irregolarità superficiali, che si ripetono con passo relativamente piccolo, lasciate dal processo di lavorazione e/o da altri fattori influenti

Superficie geometrica o ideale: superficie

teorica rappresentata sul disegno

Superficie reale: superficie effettiva ottenuta con la lavorazione

Piano di rilievo: piano ortogonale alla superficie nominale del pezzo

Profilo ideale: linea risultante dall’intersezione del piano di rilievo con la sup. geometrica

Profilo reale: linea risultante dall’intersezione del piano di rilievo con la sup. reale

DEFINIZIONI

38

RUGOSITÀ (1/2)

Fig. 58

39

RUGOSITÀ (2/2)

Rugosità di una superficie: valore massimo di Ra tra quelli rilevati su zone di esplorazione diverse

Fig. 59

40

INDICAZIONE DELLA RUGOSITÀ (1/9) – ISO

1302

41

INDICAZIONE DELLA RUGOSITÀ (2/9)

Segni grafici e indicazioni complementari sullo stato delle

superfici

Segno grafico di base

Superficie lavorata per

asportazione truciolo

Superficie da non lavorare

con asportazione

42

Per indicare delle caratteristiche specifiche

Tutte le superfici devono avere lo stesso stato

INDICAZIONE DELLA RUGOSITÀ (3/9)

43

c altezza dell’ondulazione in micrometri preceduta dalla lunghezza di base in millimetri

d irregolarità della superficie

e. sovrammetallo di lavorazione

f. valore di rugosità diverso da Ra preceduto dal simbolo (es. Ry)

INDICAZIONE DELLA RUGOSITÀ (4/9)

Indicazioni complementari a valore della rugosità in micrometri preceduto dal simbolo Ra

b lavorazione, trattamento

44

Indicazione numerica (in m)

Per precisare un limite

inferiore e uno superiore

INDICAZIONE DELLA RUGOSITÀ (5/9)

45

Il segno grafico deve poter essere

letto dal basso o da destra

INDICAZIONE DELLA RUGOSITÀ (6/9)

46

Indicazione di caratteristiche particolari dello stato

delle superfici

– lavorazione

– trattamento superficiale

(prima e dopo tratt.)

INDICAZIONE DELLA RUGOSITÀ (7/9)

47

INDICAZIONE DELLA RUGOSITÀ (8/9)

48

INDICAZIONE DELLA RUGOSITÀ (9/9)

49

ESEMPIO

Superficie avente

valore massimo di

rugosità di 1.2 m

Indica la rugosità del pezzo limitato al tratto di

lunghezza 2,5 mm:

Ra = 0,8 m misurata parallela al profilo con Rz = 1,6

m misurata su 2,5 mm

Altezza massima (Ry) non deve superare 3,5 m

50

5

ESEMPIO

2

53

CRITERI PER LA SCELTA DELLA RUGOSITÀ (1/3)

RUGOSITA’

Ra m

APPLICAZIONE

0.025 Piani di appoggio di micrometri, specchi e blocchi di riscontro

0.05 Facce calibri di officina e piani di appoggio comparatori

0.1

Facce calibri a corsoio, perni d’articolazione, utensili di precisione, cuscinetti superfiniti, accoppiamenti stagni ad alta pressione in moto alternato, superfici accoppiate di parti in moto alternativo a tenuta di liquido sotto pressione e superfici levigate di tenuta senza guarnizione

0.2

Supporti alberi a gomito e alberi a camme, perno di biella, superficie camme, diametro cilindri pompe idrauliche, cuscinetti lappati, perni turbine, accoppiamenti stagni mobili a mano, guide tavole macchine utensili, reggispinta alte velocità, perni di alberi di rotori di turbine, di riduttori, ecc.

CRITERI PER LA SCELTA DELLA RUGOSITÀ (2/3)

RUGOSITA’

Ra m

APPLICAZIONE

0.4

Alberi scanalati, cuscinetti alberi motore, diametro esterno stantuffi, diametro cilindri, perni grandi macchine elettriche, accoppiamenti alla pressa, gambo valvola, superfici di tenuta di seggi ed otturatori di valvole, saracinesche, ecc., perni di alberi a gomito e portate di linee d’alberi, cuscinetti di metallo bianco, superfici di parti scorrevoli come pattini e relative guide

0.8

Tamburi, freni, fori brocciati, cuscinetti bronzo, parti di precisione, denti ingranaggi, cuscinetti rettificati, superfici di tenuta di flange senza guarnizione, perni di alberi a gomito e portate di linee d’alberi, cuscinetti di

metallo bianco, superfici di parti scorrevoli come pattini e relative guide, superfici di tenuta dei seggi valvole motore

1.6

Facce particolari di ingranaggi, alberi e fori ingranaggi, teste cilindro, scatole ingranaggi di ghisa, faccia pistone, superfici di tenuta di flange con guarnizioni metalliche

3.2

Perni e cuscinetti per trasmissioni a mano, superfici di accoppiamento di parti

fisse smontabili, (flange di accoppiatoi, imposte di centramento, ecc.)

6.3 Superfici di tenuta di flange con guarnizioni comuni

53

CRITERI PER LA SCELTA DELLA RUGOSITÀ (3/3)

54

TOLLERANZE

DIMENSIONALI

ERRORI

MACROGEOMETRICI

TOLLERANZE

GEOMETRICHE

ERRORI

MICROGEOMETRICI

RUGOSITA’

ERRORI DI LAVORAZIONE

ERRORI DIMENSIONALI

Deviazione delle dimensioni reali

da quelle nominali

ERRORI GEOMETRICI

Deviazione delle superfici reali

da quelle nominali

ERRORI DI REALIZZAZIONE DI PEZZI

55

Classificazione

Indicazione

Elementi di riferimento

Esempi

TOLLERANZE GEOMETRICHE

56

UNI 7226 (ISO 1101)

stabilite in funzione delle esigenze

funzionali, di forma e dimensione

vincoli di rettilineità dell’asse

cilindricità della superficie

TOLLERANZE GEOMETRICHE (1/2)

57

Principio di indipendenza

– ciascuna prescrizione dimensionale o geometrica specificata su un disegno deve essere rispettata in se stessa in modo indipendente, salvo, non sia prescritta, sul disegno, una relazione particolare. Pertanto, in mancanza di indicazioni specifiche, le tolleranze geometriche si applicano senza tener conto delle dimensioni dell’elemento, e le sue prescrizioni (dimensionali e geometriche) devono essere trattate come esigenze tra loro indipendenti

Le tolleranze geometriche limitano lo scostamento di un elemento in rapporto alla sua forma od al suo orientamento od alla sua posizione, considerati teoricamente esatti, senza tener conto delle dimensioni dell’elemento

TOLLERANZE GEOMETRICHE (2/2)

58

Tolleranze di forma

– stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o una singolarità dalla forma ideale (es. rettilineità)

Tolleranze di orientamento

– stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o una singolarità rispetto ad uno o più elementi assunti come riferimento (es. parallelismo)

Tolleranze di posizione

– stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o una singolarità rispetto ad una posizione ideale ed ad uno o più elementi assunti come riferimento (es. concentricità)

Tolleranze di oscillazione

– stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o una singolarità rispetto ad una forma stabilita nel disegno durante una rotazione della parte attorno ad un elemento di riferimento

CLASSIFICAZIONE (1/2)

59

CLASSIFICAZIONE (2/2)

60

INDICAZIONE DELLE TOLLERANZE GEOMETRICHE (1/2)

Riquadro suddiviso in due o tre caselle

– Simbolo della tolleranza geometrica

– Il valore della tolleranza (nell’unità di misura usata per le

dimensioni lineari)

– Elementi di riferimento

forma

orient.

Posizione

61

INDICAZIONE DELLE TOLLERANZE GEOMETRICHE

(2/2)

62

ASSE O PIANO MEDIANO

LINEA O

SUPERFICIE

linea del contorno

dell’elemento

o su una linea di

prolungamento

in corrispondeza della linea di misuta

ELEMENTI DI RIFERIMENTO

63

Rettilineità

linea, ma anche sup. piane e cilindriche

Planarità

TOLLERANZE DI FORMA: ESEMPI

0,03

0,1

60,1

64

59,9 60

RETTILINEITÀ

L’asse del cilindro deve essere

compreso in una zona cilindrica

avente diametro 0,08 mm.

65

Ogni linea della superficie

superiore è compresa tra

due rette parallele distanti

0,1 mm.

Ogni parte della

generatrice del cilindro

compresa tra due rette

parallele distanti 0,1 mm

CIRCOLARITÀ

66

PLANARITÀ

67

CILINDRICITÀ

68

TOLLERANZE DI ORIENTAMENTO: ESEMPI

Parallelismo

– di un asse rispetto ad un asse

– di un asse rispetto ad un piano

– di una superficie rispetto ad un asse

– di una superficie rispetto ad un piano

Perpendicolarità

– di una linea o asse rispetto ad una linea di

rif.

– di una linea o asse rispetto ad un piano

– di una superficie rispetto ad una retta

– di una superficie rispetto ad un piano

Inclinazione

69

Localizzazione: scostamento consentito rispetto ad una posizione

teoricamente esatta

Simmetria: Gli elementi sono disposti simmetricamente rispetto ad un

asse od un piano mediano

Concentricità

TOLLERANZE DI POSIZIONE: ESEMPI

70