Dimensionamiento y Tolerancias Geométricas Geometric Dimensioning and Tolerancing – GD&T Acorde al ASME Y14.5M 2009
Junio 2014 Los derechos de este curso y material didáctico quedan reservados a CALMET INDUSTRIAL SA DE CV. Ninguna parte de este documento se reproducirá, transmitirá, copiara o se retendrá en forma electrónica, mecánica, magnética o cualquier medio, sin el permiso expresado de la organización previamente mencionada.
Objetivo del Curso Al terminar el curso, el participante comprenderá e interpretará mejor las tolerancias geométricas, utilizada hoy en día por el 90% de la industria.
Dirigido a Ingenieros de diseño, ingenieros de manufactura, supervisores de línea, inspectores, dibujantes, metrologistas, personal con necesidad de leer e interpretar dibujos con tolerancias geométricas.
Beneficios Al finalizar el curso el participante será capaz de: I. Seleccionar y aplicar tolerancias geométricas tridimensionales a las piezas y dibujos que las definen. II. Seleccionar y aplicar Datums para manufactura e inspección. III. Determinar las tolerancias óptimas (las más amplias) para el ensamble correcto de la pieza. IV. Decidir y aprovechar el uso de modificadores MMC, LMC o RFS según lo exija el diseño funcional de la pieza. V. Combinar tolerancias geométricas en la ingeniería concurrente para mejorar la calidad, manufacturabilidad y ensamble de las piezas. VI. Seleccionar y adecuar los equipos de medición necesarios para inspeccionar las piezas dimensionadas con tolerancias geométricas. VII. Hablar el mismo lenguaje internacional con clientes, proveedores y planta.
Dimensionamiento y Tolerancias Geométricas Temas
1.1 Principios Básicos Ejercicios 1.2 Interpretación de Simbología Ejercicios
Contenido En esta Sección se explican los términos y principios básicos del Dimensionamiento y Tolerancias Geométricas -DTG (en ingles Geometric Dimensioning and TolerancingGD&T)y el porque se ha vuelto una importante herramienta en la Ingeniería de Manufactura. Así mismo te da un entendimiento del GD&T para interpretar las Tolerancias Geométricas en las siguientes Secciones. En las siguientes secciones se utilizarán ciertos términos en Inglés. Si existe alguna duda sobre su significado se puede consultar el Glosario al final del Manual.
Objetivos Después de terminar esta Sección podrás: 1. Definir GD&T y explicar porque se diferencia de los Sistemas de Dimensionamiento y Tolerancias Convencionales. 2. Explicar los beneficios del GD&T. 3. Dar ejemplos de una Característica Geométrica (Feature). 4. Explicar como una Zona de Tolerancia Geométrica es diferente a una Zona de Tolerancia Convencional. 5. Explicar el propósito de un Datum (Referencia) e identificar un Datum Feature (Característica de Referencia)en un dibujo. 6. Identificar y definir una Dimensión Básica (Basic Dimensión). 7. Explicar la diferencia entre Condición Máxima de Material (MMC Maximum Material Condition) y Condición Mínima de Material (LMC Minimum Material Condition),así como la aplicación en Features externos e internos. 8. Explicar la diferencia entre Ajustes de Holgura (Clearance fit), Interferencia (Interference fit) y Transición (Transition fit).
Dimensionamiento y Tolerancias Geométricas GD&T.
‹ GD&T es un lenguaje para representar la variación de los Features de Forma, Posición y Localización de una pieza. ‹ Es un método de Dimensionamiento y Tolerancias en partes para ensamble basado en su relación y funcionamiento. ‹ Controla las Features que son importantes para el ajuste y función de las partes para ensamble. ‹ Especifica los requisitos de Diseño en términos de la función de un Feature y su relación con otros Features. ‹ GD&T se introdujo por primera vez en 1957 por el Instituto Americano Nacional de Normas(ANSI). ‹ La norma GD&T más reciente es la ANSI Y14.5M-2009 o bien ASMEY14.5M-2009.
Importancia de GD&T ‹ Asegura una mejor Calidad de producto considerando la relación funcional de partes coincidentes durante la etapa de Diseño. ‹ Establece un lenguaje común de Ingeniería. ‹ Garantiza el Ajuste e Intercambiabilidad de partes en ensamble. ‹ Ahorra dinero, aumenta la productividad y permite tolerancias adicionales en la producción.
ASME Y14.5M-2009 ‹ Documento Acreditado para la Administración de la práctica de GD&T en USA. ‹ Representa la Interpretación y Aplicación para USA del estándar ISO
Características Geométricas Tolerancias de Forma (Form Tolerances) ‹ Planicidad (Flatness) ‹ Rectilineidad (Straightness) ‹ Circularidad (Circularity) ‹ Cilindricidad (Cilindricity)
Tolerancias de Orientación (Orientation Tolerances)
‹ Perpendicularidad (Perpendicularity) ‹ Angularidad (Angularity) ‹ Paralelismo
Tolerancias de Perfil (Profile Tolerances) ‹ Perfil de una línea (Profile of a line) ‹ Perfil de una superficie (Profile of a surface)
Tolerancias de Descentramiento (Runout Tolerance) ‹ Descentramiento Circular (Circular Runout) ‹ Descentramiento Total (Total Runout)
Tolerancias de Localización (Location Tolerances) ‹ Posición(Position) ‹ Concentricidad (Concentricity) ‹ Simetría (Symmetry)
Tolerancia Geométrica (Geometric Tolerance) ‹ Una Tolerancia Geométrica es la cantidad por la cual un Feature puede variaren su geometría teóricamente perfecta representada por el dibujo. ‹ La forma de la Zona de Tolerancia Geométrica varía, dependiendo de la Característica Geométrica y del Feature en si. Ejemplos:
Datums (Referencia) ‹ Un Datum es un punto, eje o plano teóricamente exacto desde el cual la localización o bien la Característica Geométrica de un Feature es establecida. ‹ Un Datum es establecido por un Datum Feature (Característica de Referencia), que es una parte física de la pieza que tiene una relación funcional importante con el Feature a ser controlado. ‹ En un dibujo, las Datum Features son identificados con la simbología mostrada en los ejemplos.
Ejemplos:
‹ Solamente 3 Datums como máximo pueden utilizarse para establecerla localización o Característica Geométrica de un Feature. -Primary Datum. Es la Referencia Primaria, usualmente el Feature más grande ó importante en la pieza. Requiere al menos 3 puntos de contacto con el herramental de la máquina o superficie de inspección. -Secondary Datum. Es la Referencia Secundaria, requiere al menos de 2 puntos de contacto. -Tertiary Datum. Es la Referencia Terciaria, requiere al menos 1 punto de contacto.
‹ Estos Datums en conjunto forman un Datum Reference Frame (Marco de Referencias en tres planos), los cuales corresponden a los ejes X-Y-Z en las máquinas y equipos de inspección.
Datum Target (Objetivo de Referencia) ‹ Un Datum Target es un punto específico, línea o área de contacto entre la pieza y la superficie de la máquina o el equipo de inspección. ‹ Los Datums Target son usados para establecer Datums en partes para fundiciones, forja, laminado y en formados irregulares. Así mismo, estos aseguran que la pieza este localizada en forma consistente durante la producción e inspección. ‹ Cuando el Datum Target es un área de contacto (área circular), el valor de su diámetro se específica en la parte superior de la simbología.
Ejemplos:
Dimensión Básica ‹ Una Dimensión Básica es un valor numérico usado para describir el tamaño, perfil, orientación ó localización teóricamente exacta de un Feature o de un Datum Target. En un dibujo aparece dentro de un marco. (Ejemplo: en el dibujo mostrado abajo, el agujero está localizado a 1.250desde el Datum A y a 1.250desde el Datum B). ‹ La tolerancia de una Dimensión Básica está asociada con el Feature dimensionado. (Ejemplo: La posición del agujero puede variar dentro de una Zona de Tolerancia Cilíndrica de .003(diametral). ‹ Una Dimensión Básica es la base para las Tolerancias en otras dimensiones. (Ejemplo: El diámetro del agujero puede variar en +/-.005a la localización establecida por la Dimensión Básica y la Tolerancia de Posición).
Maximum Material Condition œ MMC(Condición Máxima de Material) Least Material Condition œ LMC(Condición Mínima de Material) ‹ Cuando un Feature contiene la máxima cantidad de material permitida conforme a los límites de tamaño especificados, se dice que se encuentra en su Maximum Material Condition (MMC). -El MMC de un Feature externo es su límite mayor de tamaño. -El MMC de un Feature interno es su límite menor de tamaño. ‹ Cuando un Feature contiene la mínima cantidad de material permitida conforme a los límites de tamaño especificados, se dice que se encuentra en su Condición Mínima de Material (LMC). -El LMC de un Feature externo es su límite menor de tamaño. -El LMC de un Feature interno es su límite mayor de tamaño.
Ejemplo:
Tipos de Ajuste(Types of Fit) ‹ Ajuste de Holgura (Clearance Fit): Ocurre cuando en cualquiera de los límites especificados de tamaño resulta siempre una Holgura o Claro (Clearance) entre partes al ensamblar. ‹ Ajuste de Interferencia (Interference Fit): Ocurre cuando en cualquiera de los límites de tamaño resulta siempre una Interferencia entre partes al ensamblar, incluso cuando ambas partes se encuentran en su Condición Mínima de Material(LMC). ‹ Ajuste de Transición (Transition Fit): Ocurre Cuando en los límites especificados de tamaño producen Interferencia en su Condición Máxima de Material (MMC) al ensamblar, pero producen una Holgura (Clearance) a medida que se aproximan a su Condición Mínima de Material (LMC).
Ejemplo:
Responde las siguientes preguntas marcando con una—“X“ a un lado de las respuestas correctas o llenando los espacios en blanco. 1.- GD&T es diferente de los sistemas coordenados convencionales porque: ____a. Específica el tamaño y localización de los Features para el ensamble. ____b. Provee mejor y más detalladas notas ____c. Especifica las Características Geométricas de Features para ensamble ___d. Requiere de mayores tolerancias. ____e. Todas las anteriores
2.- Uno de los principales beneficios del GD&T es que: ____a. Ahorra dinero al permitir mayores tolerancias en la producción. ____b. Elimina malas interpretaciones en especificaciones de partes. ____c. Es mundialmente reconocido y entendido ____d. Garantiza el ajuste e intercambiabilidad al ensamblar ____e. Todas las anteriores
3.-Completalosiguiente.
Planicidad, Rectilineidad y Perpendicularidad son ejemplos de Características:_____________ 4.-Un punto, eje o plano teóricamente exactos desde el cual se establece la localización o la geometría de un Feature es llamado: ____a. Datum Feature. ____b. Basic Dimension. ____c. Datum Target. ____d. Datum. ____e. Ninguna de las anteriores.
5.-Que forma tienen los límites de una Zona de Tolerancia? ____a. Son cuadrados o rectangulares. ____b. Son tridimensionales. ____c. Son usualmente cilíndricos. ____d. Dependen de la geometría de los Features a ser controlados.
6.-Calcula lo siguiente. Si el diámetro especificado de un agujero es. 750 +/-.005 entonces: a. El MMC (Condición Máxima de Material) del agujero será____________. b. El LMC (Condición Mínima de Material) del agujero será____________.
7.-Completa lo siguiente. Un Feature que es usado para establecer una Datum es llamado:____________ 8.-Selecciona la mejor definición para un Dimensión Básica. ____a. Es un número aproximado que describe el tamaño o localización de un Feature. ____b. Es una dimensión sin tolerancia. ____c. Es el punto medio entre el MMC y el LMC. ____d. Es un valor teóricamente exacto usado para describir el tamaño, forma o localización exacta de un Feature.
9.-Calcula lo siguiente. Si el diámetro especificado de una flecha es 1.500 +/-.010, entonces: a. El MMC de la flecha será____________. b. El LMC de la flecha será____________. 10.-¿Que tipo de Ajuste producirán el agujero y el perno mostrados en el siguiente dibujo?. ____a. Ajuste de Holgura (Clearance Fit). ____b. Ajuste de Interferencia (Interference Fit). ____c. Ajuste de Transición (Transition Fit) 11.-Los Datums son establecidos para: ____a. Superficies planas solamente. ____b. Features con una importante relación funcional con otros Features a ser controlados. ____c. Puntos, líneas o planos teóricos. ____d. Al menos 5 puntos de contacto con la superficie de inspección.
Contenido:
1.2 INTERPRETACIÓN DE SIMBOLOGÍA
Esta sección explica el formato general de una especificación de GD&T y el significado de los símbolos que contiene. Específicamente, explica como identificar el Feature a ser controlado, como se define la Zona de Tolerancia y como las Tolerancias Adicionales son obtenidas. Esta información te ayudará a interpretar las Tolerancias Geométricas que observarás en los dibujos.
Objetivos Después de terminar esta sección podrás: ‹ Explicar el formato de un Feature Control Frame (Marco de Control de la Característica). ‹ Identificar el Feature(Característica) a ser controlado. ‹ Determinar el tamaño y los límites de una Zona de Tolerancia Geométrica(Geometric Tolerance Zone). ‹ Determinar como una Tolerancia Adicional es aplicable y calcular la Tolerancia Geométrica resultante.
Formato del Feature Control Frame (Marco de Control de la Característica)
Características Geométricas
Zona de Tolerancia Geométrica (Geometric Tolerance Zone)
‹
La forma o límites varían, dependiendo de la Característica Geométrica y el Feature. ‹ En el ejemplo mostrado abajo el símbolo de diámetro indica que la Zona de Tolerancia es Cilíndrica. ‹ El valor numérico es el tamaño de la Zona de Tolerancia (o el diámetro de la Zona de Tolerancia Cilíndrica). ‹ La ausencia del símbolo de diámetro significa que la Zona de Tolerancia es una distancia entre: Dos planos paralelos. Dos líneas paralelas. Dos límites uniformes.
Zona de Tolerancia Geométrica (Geometric Tolerance Zone)
Zona de Tolerancia Geométrica (Geometric Tolerance Zone)
Zona de Tolerancia Geométrica (Geometric Tolerance Zone)
Principio de Condición Máxima de Material (Maximum Material Condition Principle -MMC) ‹ La presencia de significa que la Tolerancia Geométrica es aplicada en su MMC y es posible incluir Tolerancias Adicionales.
‹ Cuando el Feature está en su MMC, la Tolerancia Geométrica debe de mantenerse a su tamaño especificado. ‹ Conforme a que el Feature se aproxima a su LMC, la Tolerancia Geométrica se incrementará en una cantidad igual a la diferencia entre el MMC y el tamaño actual del Feature
Principio de Condición Mínima de Material (Least Material Condition Principle -LMC) ‹ La presencia de significa que la Tolerancia Geométrica es aplicada en su LMC.
‹ Cuando el Feature esta en su LMC, la Tolerancia Geométrica debe de mantenerse a su tamaño especificado. ‹ Conforme a que el Feature se aproxima a su MMC, la Tolerancia Geométrica se incrementará en una cantidad igual a la diferencia entre el LMC y el tamaño actual de la Feature. ‹ El principio de LMC no es comúnmente utilizado como el MMC; en algunos casos es usado para mantener el espesor de pared.
Principio para cualquier valor del Feature(Regardless of Feature Size Principle) ‹ La ausencia de cualquier simbología de MMC o LMC significa que la tolerancia deberá de mantenerse a su tamaño especificado, independientemente del tamaño del Feature. ‹ Ejemplo: El siguiente Feature deberá posicionarse dentro de una Zona de Tolerancia Cilíndrica de .005, independientemente si el valor de la misma es de .497, .503 ó cualquier valor dentro de este rango.
Datum Reference(Referencia) ‹ Esta es el datum desde el cual la característica Geométrica es establecida (aunque no todos los Features requieren de un Datum). ‹ Para una Característica Geométrica deberán haber máximo 3 Datums. ‹ Los Datums son listados según la importancia hacia el Feature, empezando con la Datum Primario (Referencia Primaria).
EJERCICIO 2
Las preguntas 1 a la 5 se refieren a la siguiente especificación
Completa lo siguiente. 1.-El símbolo de diámetro significa que la forma de la Zona de Tolerancia es________________. 2.-Elija la correcta interpretación del feature control frame (Marco de control del la característica) mostrado ____a. Cuando el agujero está en su límite superior de tamaño de .505 este deberá posicionarse dentro de una Zona de Tolerancia Cilíndrica de .003 con respecto de los Datums B, A y C. ____b. Cuando el agujero está en su límite inferior de tamaño de .495,este deberá de posicionarse dentro de una Zona de Tolerancia Cilíndrica de .003 con respecto a los Datums B, A y C. ____c. Cuando el agujero mide .500, este deberá de posicionarse dentro de una Zona de Tolerancia Cilíndrica de .003 con respecto a los Datums B, A y C.
EJERCICIO 2 3.-Conforme el agujero se aproxima a su LMC, que pasará con la Tolerancia de Posición. ____a. Aumentará. ____b. Disminuirá. 4.-Si el diámetro actual del agujero es .498, la Tolerancia de Posición es____________. 5.-El Datum Primario (Referencia Primaria) es: (A) (B) (C) Las preguntas 6 y 7 se refieren al siguiente dibujo
EJERCICIO 2 6.-Elija la correcta interpretación del feature control frame (Marco de control de la Característica). ____a. Cuando el Feature está en su MMC de .255 este deberá ser Perpendicular dentro de una Zona de Tolerancia Cilíndrica de .003 con respecto al Datum A. ____b. Cuando el Feature está en su MMC de .245 , este deberá ser Perpendicular dentro de una Zona de Tolerancia Cilíndrica de.003 con respecto al Datum A. ____c. El Feature deberá de ser Perpendicular dentro de una Zona de Tolerancia de .003 con respecto a el Datum A, independientemente del tamaño del Feature. 7.-Calcula la Tolerancia de Perpendicularidad para los incrementos de tamaño del Feature controlado. Diámetro actual del Feature Tolerancia de Perpendicularidad .255 __________ .250 __________ .245 __________
CONCLUSIÓN Actualmente debido a la globalización, y a que la tecnología se ha desarrollado, el mercado mundial ha aumentado sus expectaciones en productos, equipos de trabajo, repuestos, piezas, etc 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.
DUDAS, PREGUNTAS COMENTARIOS
Gracias! CALMET S.A de C.V CALIBRACION Y METROLOGIA INDUSTRIAL Av. Lázaro Cardenas 1308 Col Niño Artillero Monterrey, Nuevo León, C.P. 66420 Eliud.elizondo @calmet.com.mx
[email protected] +52 (81) 8351-0368
