Ajustes y Tolerancias Curso

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1 “TOLERANCIAS DE FABRICACIÓN”

1.1 Introducción. 1.2 Tolerancias de fabricación 1.3 Tolerancias dimensionales. 1.4 Tolerancias geométricas. 1.5 Tolerancias generales. 1.6 Irregularidades de superficie. (Rugosidades: (ISO) "Ra").

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1.1 Introducción.En el presente capítulo, se analizará el modo en que deben de ser especificadas, e interpretadaslas tolerancias de fabricación. Éstas tienen una importancia vital en el ciclo de diseño -fabricación (ver esquema), ya que los criterios de elección de las tolerancias afectan a laviabilidad económica del producto. Ello quiere decir que un aumento en las exigencias(estrechamientos de límites de tolerancia) de diseño, por encima de lo que su funcionalidadaconseje necesario y suficiente, repercute de manera decisiva en el precio final del elementomecánico resultante.

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DISEÑO-FABRICACIÓN

DISEÑO PLANO MECANIZADO TRATAMIENTOS MONTAJE

criterios deadecuacióna Fabricación

requisitos defuncionalidad y

ambientales

Metales

proceso dedeformaciónplástica

Aceros , aleaciones o materia primaobtenida por moldeode material fundido

para obtención de (químicos)materia prima(laminación p.e.)

como medio paraobtención de piezasacabadas

TÉRMICOS

SUPERFICIALES Y QUÍMICOS

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1.2 Tolerancias de fabricaciónImprecisión de mecanizado admisible, diferencia entre las dimensiones límites de una cota sin comprometer la funcionalidad de la pieza dentro del conjunto de que forma parte.

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1.2.1 Su necesidad.Intercambiabilidad de piezas. Teóricamente sería necesario que elementos homólogos tuviesen las mismas dimensiones; pero ello no resulta posible, bien debido a los procesos de fabricación, o bien debido a los procesos de control. Es necesario admitir que para que dos piezas sean intercambiables, sus dimensiones deben quedar comprendidas entre valores límite, máximo y mínimo. Estos son establecidos de acuerdo con el uso del conjunto mecánico de que formanparte las piezas, y del grado de precisión requerido

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1.2.2 Tipos.· Dimensionales: Rango admisible para una dimensión dada.· Geométricas: Relacionan unas partes de la pieza con otras, o definen característicasgeométricas, se diferencian dos tipos:· De forma.· De posición.

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1.3 Tolerancias dimensionales.De aquí en adelante, se convendrá que las dimensiones asignadas a taladros o agujeros, será representadas mediante letras mayúsculas; en tanto que las relativas a ejes o árboles lo serán enletras minúsculas. Así, si tenemos un taladro con diámetro nominal “D”, y un eje con diámetro nominal “d”; las desviaciones superior e inferior que limitan su campo de tolerancia (imprecisión admisible, que no compromete la funcionalidad de la pieza) vienen dadas por:

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DESVIACIONES

SUPERIOR INFERIOR

TALADRO

Es (limite superior del margen de tolerancia) = DmaxD

EJE

es(Límite superior del margen de tolerancia) = dmax

d

TALADRO

Ei (Límite

inferior del margen de tolerancia)

=Dmin-D

EJE

ei ( Límite

inferior del margen de tolerancia )

= dmin-d

TALADROS: Es - Ei = IT

EJE: es - ei = IT

Nota: Los valores de Ei, Es, ei, es, se miden desde la línea de referencia.

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1.3.1 Acoplamientos.

Es la unión de piezas; una interior y otra exterior. En la figura se muestran

dos acoplamientos. Con:juego, apriete.

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Es

Ei

esei D

Diámetro Nominal

Márgen de referencia

TALADRO

EJE

TALADRO

EJE

JUEGO APRIETE

LINEA DE REFERENCIA

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1.3.2 Calidades para dimensiones de hasta 500 mm.

1.3.2.1 Grupos de dimensiones.

Las dimensiones nominales comprendidas entre 0 y 500 mm se subdividen en 13 grupos principales y 22 intermedios. Los principales son: 1-3; 3-6; 6-10; 10-18; 18-30; 30-50; 50-80; 80-120; 120-180; 180-250; 250-315; 315-400; 400-500.

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1.3.2.2 Calidades.

El sistema ISO adopta para la medición de tolerancias en el campo de dimensiones comprendidoentre 1 y 500 mm la unidad internacional de tolerancia.i (micras) = 0.453 D + 0.001.D (mm)El valor de “i” viene determinado para cada grupo de dimensiones, siendo “D” el valor de lamedia geométrica de los valores extremos de cada grupo de los relacionados en 3.2.1.

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Para cada grupo de dimensiones, se establecen 19 calidades de

elaboración: IT01 (más precisa),IT0, IT1......IT17 (más basta). La siguiente

tabla indica cual es el valor “IT” ( diferencia entre límites superior e

inferior admisibles) para cada una de las calidades; y el tipo de aplicación

asociado a cada una de ellas.

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1600iIT17

1000iIT16

640iIT15

400iIT14

250iIT13

160iIT12

100iIT11

64iIT10

40iIT9

25iIT8

16iIT7

10iIT6

7iIT5

IT4

IT3

ESCALONADAS EN PROGRESIÓN GEOMÉTRICA

ENTRE IT1 e IT5

IT2

0,8 + 0,020 DIT1

0,5 + 0,012 DITO

0,3 + 0,008 DITO1

AMPLITUD (nº de unidades de

tolerancia)CALIDAD UTILIZACIÓN

Piezas

sueltas

Piezas

para

acoplamientos

MECÁNICA

DE

PRECISIÓN

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1.3.3 Sintaxis de las tolerancias dimensionales.

La tolerancia correspondiente a una dimensión dada, se indica con una letra seguida de unnúmero; la letra indica la posición de la zona de tolerancia (tipo de acoplamiento) en relación a lalínea de referencia y el número indica la calidad de la elaboración.DIMENSIÓN LETRA ( indica tipo de acoplamiento) NÚMERO ( indica calidad)Los acoplamientos, pueden clasificarse en tres tipos fundamentales:

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· móviles: con juego.

· fijos: con aprieto (montaje en prensa, dilatación - contracción, etc.).

· indeterminados: con juego o apriete.

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Las letras utilizadas para indicar la posición de una tolerancia son las siguientes:

TALADROS:· Los márgenes para taladros desde la “A” hasta la ”G” se encuentran por encima de la línea dereferencia.· Los márgenes para taladros desde la “P” hasta la ”Z” se encuentran por debajo de la línea dereferencia.· El margen para taladros con “H” se encuentran por encima de la línea de referencia, perosiendo su extremo inferior la propia línea de referencia.· El margen para taladros con “J” es dividido en dos mitades iguales por la línea de referencia.

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EJES:· Los márgenes para ejes desde la “a” hasta la ”g” se encuentran por debajo de la línea dereferencia.· Los márgenes para ejes desde la “p” hasta la ”z” se encuentran por encima de la línea dereferencia.· El margen para taladros con “h” se encuentran por debajo de la línea de referencia, perosiendo su extremo superior la propia línea de referencia.· El margen para ejes con “j” es dividido en dos mitades iguales por la línea de referencia.Las posiciones de los márgenes (dadas por los valores de Ei, Es, ei, es) con relación a la línea dereferencia están tabuladas (ver apéndices).

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1.3.4 Series de acoplamientos.Se toma como referencia uno de los dos elementos, el taladro o el eje, con posición de toleranciafija. Variando la posición de la tolerancia del otro, se conseguiría el acoplamiento requerido.1.3.4.1 Eje base.Se parte de eje “h”, con lo que la línea de referencia es el límite superior del margen. entonces:· Los taladros desde “A” al “H” dan acoplamientos móviles.· Los taladros desde “J” al “N” dan acoplamientos indeterminados.· Los taladros desde “P” al “Z” dan acoplamientos fijos.

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1.3.4.2 Taladro base.

Se parte de taladro “H”, con lo que la línea de referencia es el límite inferior del margen.entonces:· Los ejes desde “a” al “h” dan acoplamientos móviles.· Los ejes desde “j” al “n” dan acoplamientos indeterminados.· Los ejes desde “p” al “z” dan acoplamientos fijos.

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MÓVILES INDETERMINADOS FIJOS

JUEGO JUEGO O APRIETE APRIETE

TAL. BASE: de A hasta

HEje base de la a hasta h

TAL. BASE: J hasta N

Eje base de j hasta n

TAL. BASE: P hasta Z

Eje base de la p hasta z

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1.3.4.3 Elección del sistema.Depende de consideraciones económicas relacionadas con el tipo de fabricación que se lleva a cabo. Así, con taladro base el utillaje es menos costoso (se trabajan exteriores, los ejes son los diferentes en cada caso), pero los elementos de medida para controlar los ejes (calibres de herradura) son mucho más caros.

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1.3.5 Calidad del elemento base.

Es común designar la calidad de fabricación, con la letra correspondiente al elemento base con que se fabrica, seguida del número indicativo de la anchura del margen de tolerancia. Así si se utiliza taladro base; diremos que se fabrica con mucha precisión si se trabaja al H6, con precisión, si se trabaja al H7 con precisión media ,si se hace al H8; precisión basta, si se trabaja con H11,precision muy basta (Análogamente para eje base).

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1.3.6 Acoplamientos recomendados.

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ACOPLAMIENTO APLICACIONES MONTAJE

H5 – g5 Partes giratorias de mucha precisión

Mano

H6 – h5 Deslizable axialmente Deslizamiento a mano

H6 – P5 Acoplamiento bloqueado. No desmontable

Mazo, prensa, o diferencias de temperaturas

H7 - f 6 Acoplamiento giratorio A mano

H6 – n 6 Acoplamiento bloqueado Mazo, pequeña prensa o diferencias de temperatura

H8 – h 8 Deslizable axialmente lubricado

Mano

M6 – h 6 Piezas fijas desmontables sin precisión

Mazo, pequeña prensa o diferencias de temperatura

H6 – h 6 Órganos lubricadas y deslizables ( pocos ciclos )

Mano

N7 – h7 Partes fijas Mazo, pequeña prensa o diferencias de temperatura

F8 – h 7 Partes móviles Mano

D10 – h 8 Gran juego Mano

H13 – h 11 Montaje a mano juego limitado Mano

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1.3.7 Calidades para dimensiones superiores a 500 mm.

Las dimensiones superiores a 500 mm y hasta 3150 mm se subdividen en 8 grupos principales(500-630, 630-800, 800-1000, 1000-1250, 1250-1600, 1600-2000, 2000-2500, 2500-3150) y 16intermedios. Se prevén 11 calidades desde IT6 (más precisa), hasta IT16 (más basta). Para cadacalidad de elaboración se establece la unidad de tolerancia:

I (micras) = 0.004·D (mm) + 2.1

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IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16

10I 16I 25I 40I 64I 100I 160I 250I 400I 640I 1000I

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1.4 Tolerancias geométricas.

Las superficies mecanizadas difieren de las formas geométricas deseadas, debido al proceso de fabricación. En ello influye el estado de las máquinas, utillajes y herramientas utilizadas. Por eso debe admitirse, al igual que en el caso de las tolerancias dimensionales, un determinado margen dentro del cual la pieza será admisible. Dentro de las tolerancias geométricas se puedendistinguir tolerancias de dos tipos:

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· Las de forma; que reflejan la variación de forma admisible, y que pueden estar referidas bien a elementos aislados de las piezas, o bien asociar distintos elementos de las mismas.· Las de posición; que relaciona las posiciones de distintos elementos. (p.e. ubicación de taladros).El comité ISO/TC10, en “Technical Report ISO/TR 5460” recoge los símbolos a emplear en los dibujos con el fin de poder interpretar las tolerancias geométricas.

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1.5 Tolerancias generales.En los dibujos de algunas piezas mecánicas, puede comprobarse que no todas las dimensiones y formas vienen afectadas de una indicación al respecto de su tolerancia. Esto no debe ser interpretado como una ausencia de las mismas, ha de buscarse entonces en el propio plano una anotación que haga referencia a la norma a la cual están sujetas las tolerancias de tales medidas. Esta norma puede ser interna de una compañía específica, o hacer referencia a una norma estandarizada. La norma española que recoge las tolerancias de forma es la UNE EN22768-1 (tolerancias para dimensiones líneales y angulares) y la UNE EN22768-2 (tolerancias para cotasgeométricas). Ambas basadas respectivamente en las normas ISO 2768-1 e ISO 2768-2. En la primera, tanto las dimensiones líneales como las angulares se encuadran dentro de cuatro categorías: fina (f), media (m), grosera (c), y muy grosera (v). En la segunda (tolerancias geométricas), se distinguen tres clase de tolerancias “H” (más fina), “K”, y “L”.

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1.6 Irregularidades de superficie. (Rugosidades: (ISO) "Ra").El perfil de una superficie, puede variar desde irregularidades microgeométricas (rugosidades)provocadas por las herramientas, hasta las macrogeométricas debidas a las vibraciones. Lasrugosidades se pueden medir, a lo largo de una longitud prefijada, mediante diversos métodos,dos de ellos son:· Media geométrica cuadrática (raíz cuadrada del valor medio de los cuadrados, RMS) de lasalturas y profundidades respecto de la línea media.· Media aritmética de las alturas y profundidades respecto de la línea media.

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La Organización Internacional de Normalización (ISO), ha adoptado el valor “Ra” (Media aritmética) definido por:

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El valor máximo de las rugosidades obtenidas en diferentes puntos de la superficie, es el gradode rugosidad; que ha sido normalizado para los siguientes valores:SERIES PREFERENTES: 0.025; 0.050; 0.1; 0.2; 0.4; 0.8; 1.6; 3.2; 6.3; 12.5;...Cuando se prescriba que una superficie debe de tener un grado de rugosidad, debe entenderseque la medida de la rugosidad en cualquier punto de la superficie no debe ser mayor que el valorde “Ra” prescrito.

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LONGITUD A MEDIR:

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-

-

3,2 a 12,5

0,32 a 3,2

0 a 0,32

-

Ra

uSERIE MODIFICADASERIE PREFERENTE

LONGITUD MÍNIMA DE MEDICIÓN I mm

25-

8-

2,52,5

0,80,8

0,250,25

0,08-

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SINTAXIS:

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OTROS PARÁMETROS:-Rz: Altura de las irregularidades en 10 puntos.- Ry: Altura máxima del perfil.-Sm: Paso medio de las irregularidades del perfil.-S: Paso medio de las crestas locales del perfil.

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TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS

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GRACIAS