Torres Hernández Francisco Javier Materia.- Diseño de Elementos de Máquinas. Horario.- lunes y miércoles miércoles de 17:00 a 19:00 h. Índice
Tolerancias Dimensionales y Ajustes Consideraciones generales Tolerancias dimensionales Tolerancias geométricas Símbolos para la indicación de las tolerancias geométricas. g eométricas. Rectángulo de tolerancia. Elemento controlado Elementos de referencia Especificaciones restrictivas Cotas teóricamente exactas Zonas de tolerancia Tolerancias normalizadas iso Grupos dimensionales Tolerancias fundamentales Normalización y normas iso Normalización Reseña histórica
La organización internacional de normalización Estructura interna de la iso Funciones y objetivos. Propósitos de la normalización. Objetivos de la normalización. Funciones de la normalización Clasificación de las normas. Publicaciones importantes de normas iso.
Posiciones de las tolerancias. Valores numéricos de las desviaciones desviaciones fundamentales para los ejes. Valores numéricos de las desviaciones fundamentales para los Agujeros Sistemas de ajuste Tipos de ajustes Utilización de los ajustes
Tolerancias Dimensionales y Ajustes.
CONSIDERACIONES GENERALES En el diseño de los productos industriales, la definición geométrica general de las piezas se realiza mediante la acotación. Las piezas individuales se pueden considerar como una combinación de formas geométricas primitivas y/o formas geométricas complejas. Las formas geométricas primitivas imitan prismas, cilindros, conos, toros, esferas etc. Las formas geométricas complejas son aquellas partes de las piezas que están delimitadas por superficies construidas partiendo de curvas B-spline, NURBS, etc. La acotación expresa el tamaño y la ubicación tridimensional de estas formas en la composición de la pieza. En el diseño manual se empieza con un croquis, en el cual las formas se definen según la capacidad de aproximación visual del autor. A continuación se realiza el dibujo a escala, acotado. En esta representación se intenta guardar una proporcionalidad entre la representación y la realidad. La mayoría de los diseños actuales se generan en entornos CAD y este método tiene como objetivo la creación de un modelo tridimensional. En este modelo, a veces llamado “virtual” las formas son perfectas. En la realidad no hay que olvidar que es imposible obtener formas perfectas. El grado de aproximación a la perfección depende de las exigencias funcionales de las piezas y también del coste límite de fabricación. Las piezas que más se aproximan a la forma perfecta suelen salir muy caras. TOLERANCIAS DIMENSIONALES Para poder clasificar y valorar la calidad de las piezas reales se han introducido las tolerancias dimensionales. Mediante estas y otro se establece un límite superior 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. En tecnologías de fabricación por arranque de material las piezas de la primera subdivisión podrían mejorar, mientras que las de la segunda subdivisión en general son irrecuperables. TOLERANCIAS GEOMETRICAS 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. Las siguientes figuras muestran tres casos donde una de las piezas puede ser correcta desde el punto de vista dimensional (diámetros de las secciones dentro de tolerancia) y no ser apta para el montaje: en el primer caso tendríamos un defecto de rectitud, en el segundo caso ca so tendríamos un defecto de coaxialidad, y en el tercer caso tendríamos un defecto de perpendicularidad. Vemos, pues, que en la fabricación se producen irregularidades geométricas que pueden afectar a la forma, posición y orientación de los diferentes elementos constructivos de las piezas.
Una tolerancia dimensional aplicada a una medida ejerce algún grado de control sobre desviaciones geométricas, por ejemplo: la tolerancia dimensional tiene efecto sobre el paralelismo y la planicidad. Sin embargo, en algunas ocasiones la tolerancia de medida no limita suficientemente las desviaciones geométricas; por tanto, en estos casos se deberá especificar expresamente una tolerancia geométrica, teniendo prioridad sobre el control geométrico que ya lleva implícita la tolerancia dimensional. Podríamos definir la tolerancia geométrica de un elemento de una pieza (superficie, eje, plano de simetría, etc) como la zona de tolerancia dentro de la cual debe estar contenido dicho elemento. Dentro de la zona de tolerancia el elemento puede tener cualquier forma u orientación, salvo si se da alguna indicación más restrictiva. 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; aún más, a partir de los acuerdos internacionales sobre símbolos para las tolerancias geométricas, los problemas de lenguaje están siendo superados. 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. 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. SIMBOLOS PARA LA INDICACION DE LAS TOLERANCIAS GEOMETRICAS La siguiente tabla presenta los símbolos utilizados para la indicación de las tolerancias geométricas según UNE 1121.
RECTANGULO DE TOLERANCIA. 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:
● Símbolo de la característica a controlar. ● Valor de la tolerancia expresa da
acotado lineal.
en las mismas unidades utilizadas para el
Este valor irá precedido por el símbolo ø si la zona de tolerancia es circular o cilíndrica. ELEMENTO CONTROLADO El rectángulo de tolerancia se une el elemento controlado mediante una línea de referencia terminada en flecha, en la forma siguiente: ● Sobre el contorno del elemento o en su prolongación (p ero
no como continuación de una línea de cota), cuando la tolerancia se refiere a la línea o superficie en cuestión.
una línea de cota, cuando la tolerancia se refiere al eje o plano de simetría del elemento en cuestión. ● Como prolongación de
● Sobre el eje, cuando la tolerancia se refiere al eje o plano de simetría de todos
los elementos que lo tienen en común.
ELEMENTOS DE REFERENCIA Cuando el elemento a controlar se relacione con una referencia, esta se identifica con una letra mayúscula colocada en un recuadro que va unido a un triángulo de referencia. La misma letra que identifica la referencia se repite en el rectángulo de tolerancia.
Si el rectángulo de tolerancia se puede unir directamente al elemento de referencia, la letra de referencia puede omitirse.
El triángulo y la letra de referencia se colocan:
contorno (pero claramente separada de la línea de cota), cuando el elemento de referencia es la propia línea o superficie que define dicho contorno. ● Sobre el contorno del elemento o en una prolongación del
● Como una prolongación de la línea de cota cuando el elemento de referencia es
el eje o plano de simetría del elemento en cuestión.
● Sobre el eje o plano de simetría cuando la referencia es el eje común o plano de
simetría de todos los elementos que lo tengan en común.
● Un sistema de referencias múltiples consiste en varios elementos de referencia.
Si las referencias deben ser aplicadas en un determinado orden, las letras mayúsculas de referencia deberán ser colocadas en recuadros contiguos, en el mismo orden en que se tengan que aplicar.
determinado orden, las letras mayúsculas de referencia deberán de colocarse juntas en el último recuadro del rectángulo de tolerancia. ● Si las referencias múltiples no deben ser aplicadas en un
● Una referencia común formada por dos elementos de referencia se identifica con
dos letras separadas por un guión.
ESPECIFICACIONES RESTRICTIVAS Indicaciones restrictivas sobre la forma del elemento dentro de la zona de tolerancia, deberán indicarse al lado del rectángulo de tolerancia.
Cuando sea necesario especificar más de una tolerancia a un elemento, se darán las especificaciones en rectángulos colocados uno sobre otro.
Cuando la tolerancia se aplica a una longitud parcial, en cualquier posición, el valor de dicha longitud debe añadirse detrás del valor de la tolerancia, separado por una barra inclinada. Igualmente, si en lugar de una longitud, se refiere a una superficie, se usa la misma indicación. En este caso la tolerancia se aplica a cualquier línea de la longitud indicada, en cualquier posición y cualquier dirección.
Cuando una especificación referida a un elemento completo deba ser complementada con otra referida a una parte de él, esta última deberá colocarse debajo de la anterior, en otro recuadro.
Si la tolerancia se aplica a una parte concreta del elemento, deberá dimensionarse con la ayuda de cotas y una línea gruesa de trazo y punto. Del mismo modo, cuando se toma como referencia solamente una parte de un elemento, deberá dimensionarse con la ayuda de cotas y una línea gruesa de trazo y punto.
COTAS TEÓRICAMENTE EXACTAS En el caso de tolerancias de posición, orientación o forma de un perfil, las cotas que determinan respectivamente la posición, orientación o forma teóricamente exactas, no deben ser objeto de tolerancia. Tales dimensiones se colocan dentro de un recuadro.
ZONAS DE TOLERANCIA De acuerdo con la característica objeto de la tolerancia y de la forma en que esté acotada, la zona de tolerancia puede ser una de las siguientes: ● La superficie de un círculo. ● La superficie comprendida entre dos círculos concéntricos. ● La superficie comprendida entre dos rectas paralelas o dos líneas equidistantes. ● El espacio interior a un cilindro. ● El espacio comprendido entre dos cilindros coaxiales. ● El espacio comprendido entre dos planos paralelos o dos superficies
equidistantes. ● El espacio interior a un
paralelepípedo.
TOLERANCIAS NORMALIZADAS ISO Introducción El Comité Internacional de Normalización ISO, constituido por numerosos países, estudió y fijó el método racional para la aplicación de las tolerancias dimensionales en la fabricación de piezas lisas. En dicho estudio se puede considerar: a) Una serie de grupos dimensionales. b) Una serie de tolerancias fundamentales. c) Una serie de desviaciones fundamentales. GRUPOS DIMENSIONALES
Las medidas nominales se han reagrupado en una serie de grupos dimensionales con el fin de: ● Reducir el número de herramientas, calibres y demás elemen tos
constructivos
utilizados en la fabricación. ● Evitar el cálculo de tolerancias y desviaciones para cada medida nominal.
>3 >6 >10 >18 >30 >50 >80 >120 >180 >315 >400 >500 >630 >800 >1000 >1250 >160 ≤3
≤6 ≤10 ≤18 ≤30 ≤50 ≤80 ≤120 ≤180 ≤250 ≤ 400 ≤500 ≤630 ≤800 ≤1000 ≤1250 ≤1600 ≤200
Según lo anterior, a las diferentes medidas nominales comprendidas dentro de un grupo dimensional se les aplican las mismas tolerancias y desviaciones fundamentales. TOLERANCIAS FUNDAMENTALES Tolerancia Fundamental (IT). En el sistema de tolerancias y ajustes, una cualquiera de las tolerancias de este sistema. Grado de tolerancia. En el sistema de tolerancias y ajustes, conjunto de tolerancias consideradas como corresponde a un mismo grado de precisión para todas las medidas nominales. Se han previsto 20 grados de tolerancia, designados por las siglas IT 01, IT 0, IT 1, ..., IT 18, representativos de la amplitud de la tolerancia, desde la más fina hasta la más basta, cuyos valores numéricos están calculados para cada grupo de medidas nominales, constituyendo las tolerancias fundamentales del sistema. Según se observa en la tabla de tolerancias fundamentales, para una determinada medida nominal, la magnitud de la tolerancia fundamental aumenta al hacerlo también el grado de tolerancia, es decir, disminuye la precisión; a su vez, para un
determinado grado de tolerancia, la magnitud de la tolerancia fundamental aumenta al hacerlo también la medida nominal. La amplitud de la tolerancia aplicable a una dimensión, que por razones de fabricación ha de ser la mayor posible, dependerá del uso o servicio que vaya a prestar la pieza a fabricar, a cuyo efecto se establecen los 20 grados de tolerancia. Como guía orientativa se establece la siguiente clasificación: ● Los grados de tolerancia IT01 a IT4 para ejes y los grado s
de tolerancia IT01 a IT5 para agujeros, están destinados a piezas de la mecánica de precisión (calibres, mecanismos de relojería, etc.). ● Los grados de tolerancia IT5 a IT12 para ejes y los grado s
de tolerancia IT6 a IT12 para agujeros, están destinados a piezas de la mecánica general que han de ajustar. ● Los grados de tolerancia superiores a IT1 2,
tanto para ejes como para agujeros, están destinados para piezas o elementos aislados y que no requieren, por tanto, de una exactitud dimensional tan precisa.
Normalización y normas iso La estructura de las sociedades y del comercio a nivel mundial, ha planteado a lo largo de su historia la necesidad del mejoramiento continuo en lo referente a los productos, bienes de servicios, que tienen un destino común cual es la inmensa cantidad de consumidores. Esta necesidad se basa primordialmente en lo referente al mejoramiento de los procesos tecnológicos y productivos, con la finalidad de optimizar los recursos disponibles, que pueden ser materiales, equipos y maquinaria, humanos. El instrumento fundamental para lleva a cabo estas políticas, es la creación de una nueva estructura organizativa a nivel internacional, cuyo fin principal es la
adopción de la cultura empresarial dedicada al cumplimiento de la normalización y su finalidad es la de homogenizar la producción, para hacer de los estándares de calidad una filosofía en todas las organizaciones productivas. Normalización La normalización hoy en día juega un papel importante en la mayoría de las actividades de los seres humanos, en el campo del sector privado es un soporte muy efectivo al impulsar a constituir estándares internacionales de calidad, a nivel público o estatal su desempeño es de vital importancia al dotar al estado de suficientes instrumentos de control en las políticas relacionadas con el medio ambiente, la salud, la agricultura y particularmente el sector dé los consumidores. Por normalización se entiende el proceso de formulación, elaboración, la aplicación y mejoramiento de las normas existentes que se aplican a las diversas actividades económicas, industriales o científicas, con el objeto de ordenarlas y mejorarlas. Los propósitos principales de la normalización son la simplificación, la unificación y la especificación. Reseña histórica Por los años de 1906 se inicia la normalización internacional en el campo de la electrotecnia, mediante la creación de la lnternational Electrotechnique Committee (IEC), Comisión Internacional de Electrotécnica. Posteriormente en 1926 se crea la Intemational Standardization Associates (ISA), Federación Internacional de Asociaciones Nacionales de Normalización, pero fue disuelta en 1942 por la amenaza de guerra circundante en Europa. El 14 de octubre dé 1948 se reunieron en Londres los sesenta y cuatro (64) delegados de veinticinco (25) países, con la finalidad de crear una nueva organización de normalización con carácter internacional, creando la International Organization for Standardization (ISO), Organización Internacional de
Normalización. La palabra ISO no es un acrónimo de su nombre en ingles, los fundadores de la organización escogieran su nombre para ser utilizado universalmente.
Organismos de normalización internacional.- Los organismos encargados de la Normalización Internacional son los siguientes:
ASME (American Society of Mechanical Engineers): Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos. CEE: Comisión de reglamentación para Equipos Eléctricos. CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique): Comité Européo de Normalización Electrotécnica.
COPANT: Comisión Panamericana de Normas Técnicas.
EURONORM: Organismo de normalización de la Comunidad Europea.
IEC (Internacional Electrotechnical Comisión): Comisión Internacional de Electrotécnica. ISO (Internacional Organization for Standardization): Organización Internacional de Normalización. ITU (Internacional Telecomunications United): Unión Internacional de Telecomunicaciones.
La organización internacional de normalización. La ISO es un organismo internacional compuesta por los representantes de los cuerpos normativos nacionales (Organismos de Normalización), compuesta por noventa (90) países, con un perfil administrativo de carácter no gubernamental. Esta federación de representantes nacionales actúa con oficinas delegadas de la ISO y son las encargadas de la normalización en cada país, en la Tabla No. 1 se presentan algunos Organismos Nacionales de Normalización.
La ISO es un órgano consultivo de la Organización de las Naciones Unidas (ONU), que tiene su sede en Ginebra (Suiza), cuya función principal es la de contribuir al fomento y desarrollo internacional de la normalización, para facilitar el intercambio mundial de productos, bienes y servicios, mediante la colaboración científica, tecnológica y técnica en el campo administrativo, industrial y económico, manteniendo La ISO contactos con las universidades, centros científicos y tecnológicos. Estructura interna de la iso. Su estructura interna está compuesta por un Consejo de la Organización encargado de la aprobación de los proyectos de normas, subordinados a éste se han creado ciento setenta y seis (176) comités permanentes llamados Comités Técnicos ISO (ISO/TC) cuya función es la de estudiar los principios científicos de la normalización, a cada Comité Técnico se le adjudica un número de orden y un nombre que refleja el perfil y la especialización a que se dedica. En los comités técnicos se encuentran subordinados seis cientos treinta y un (631) Subcomités Técnicos (ISO/TCSC) creados según la especialización específica de cada disciplina, estos subcomités están divididos en mil ochocientos treinta (1 830) Grupos de Trabajo de acuerdo a cada especialidad. En los Comités y Subcomités Técnicos tienen asiento cada uno de los países que conforman esta organización, y representan el punto de vista de los fabricantes, vendedores, profesionales de la ingeniería, laboratorios de pruebas, servicios públicos, gobierno, organizaciones científicas de investigación, grupos de usuarios y consumidores, en todo el mundo. Funciones y objetivos. Las funciones y objetivos de la ISO son las siguientes:
La elaboración, discusión y presentación de los proyectos de normas técnicas internacionales. Facilitar la utilización de las nuevas normas para ser empleadas internacionalmente y en la esfera local de. cada nación. Coordinar para los países miembros as recomendaciones necesarias para la unificación de criterios de . las .normas ISO nacionales en cada país. Elaboración de las normas internacionales con el apoyo, participación y aceptación de todos sus miembros. Colaborar activamente con organizaciones internacionales dedicadas a la promulgación de la normalización.
Propósitos de la normalización. En la normalización se establecen e implementan reglas en un campo especifico de un sector económico, con el objeto de lograr la optimización en ese sector productivo y cumpliendo con los requisitos de calidad en sus procesos, de seguridad para el productor y el consumidor. En la normalización se emplean los documentos elaborados por las entidades rectoras a nivel internacional o nacional, elaborados sobre determinada disciplina del conocimiento, que pueden ser de estricto cumplimiento. Estos documentos son las llamadas Normas, que establecen un conjunto de reglas, disposiciones y requisitos de normalización, metrología y control de calidad. Objetivos de la normalización Los objetivos principales de la normalización son:
Propender por mantener y aumentar la calidad, en los procesos tecnológicos y productivos de la economía. Contribuir al desarrollo de las industrias mediante el progreso científico, tecnológico, en sus actividades del campo de la producción, en el campo de los bienes y servicios.
Proteger en todos los campos al consumidor primario de bienes y servicios. Coadyuvar para crear las condiciones tecnológicas necesarias y adecuadas para el desarrollo de productos que cumplan las exigencias de calidad y competitividad en los mercados internacionales. Facilitar el intercambio comercial a nivel local e internacional. Desarrollar los renglones económicos de la producción y distribución de productos, del sector productivo de bienes y servicios.
Funciones de la normalización. Las funciones básicas de la normalización son:
Establecer las especificaciones de calidad de las materias primas que intervienen en la elaboración de los productos terminados. Establecer y difundir las especificaciones de calidad en la prestación u ofrecimiento de las diferentes empresas de servicios. Desarrollar métodos y medios confiables para la evaluación de la calidad en la producción. Dictaminar los requisitos, procedimientos y métodos en las compañías de proyectos, manufacturas de productos, para el aseguramiento de la calidad. Implementar la uniformidad, tipificación en los equipos y. Maquinaria especializada utilizada en los procesos productivos. Desarrollar sistemas de documentación, codificación e información, que sean eficientes y estables para todos los procesos. Implementar terminologías, valores normalizados en el campo científico y tecnológico.
Clasificación de las normas. El objetivo principal de las normas ISO es el de orientar, coordinar, simplificar y unificar a nivel internacional el intercambio comercial e industrial, para obtener una mayor eficiencia y productividad en todos los campos de la actividad económica,
en la normalización se puede establecer la siguiente clasificación general de las normas. 1. Ámbito de Aplicación.
Nacional.- Conjunto de organismos nacionales de normalización de cada país.
Normas para el sector industrial
Normas para las empresas
Normas para los organismos nacionales
Internacional.normalización. 2. Contenido.
Conjunto
de
organismos
internacionales
de
Científico
Definiciones de magnitudes
Designaciones de la simbología matemática matemática
Designaciones de notaciones científicas
Industrial
Normas de calidad: Definen las características de un producto o proceso Normas dimensionales: Definen las dimensiones, tolerancias, formas, etc., de un producto. Normas orgánicas: Afectan a sus aspectos generales (color de las pinturas, dibujos, acotaciones, etc.)
Normas de Trabajo: Ordenan los procesos productivos. 3. Forma de Aplicación.
Obligatorias
Voluntarias
Las Normas ISO son creadas para satisfacer necesidades en los campos económico, financiero, industrial y técnico, administración, comercio y servicios, siendo el resultado de un consenso internacional emanado de los diferentes Comités Técnicos creados para tal fin. Hasta el momento se tiene un número
definido de estos, que se pueden identificar según la especialidad de su dedicación en la Tabla No. 2. NUMERO DE ORDEN
ESPECIALIZACION
ISO/TC
1
Roscas
ISO/TC
3
Ajustes y tolerancias
ISO/TC
4
Rodamientos
ISO/TC
8
Construcciones navales
ISO/TC
10
Principios generales de dibujo
ISO/TC
12
Magnitudes, unidades, símbolos, factores y tablas de conversión
ISO/TC
17
Acero
ISO/TC
20
Aeronáutica y vehículos espaciales
ISO/TC
23
Maquinaria agrícola y tractores
ISO/TC
28
Productos de petróleo
ISO/TC
33
Refractarios
ISO/TC
46
Documentación
ISO/TC
47
Química
ISO/TC
52
Recipientes metálicos para alimentos
ISO/TC
68
Normalización de aspectos bancarios
ISO/TC
69
Métodos estadísticos
ISO/TC
76
Equipos de transfusión para uso médico
ISO/TC
82
Equipos para minería
ISO/TC
83
Equipos gimnásticos y deportivos
ISO/TC
85
Energía nuclear
ISO/TC
97
Computadores y proceso de información
ISO/TC
104
Contenedores para transporte de mercancía
ISO/TC
106
Productos y materiales odontológicos
ISO/TC
112
Tecnología del vacío
ISO/TC
137
Tamaños de zapatos
ISO/TC
146
Pureza del aire
ISO/TC
147
Pureza del agua
ISO/TC
150
Implantaciones para la cirugía
ISO/TC
176
Administración de calidad genérica
Las Normas ISO representan un modelo constituido por reglas cuyo fin primordial es el de definir las características técnicas de un producto, uso u objeto, para que pueda ser utilizada internacionalmente en el campo industrial, de comercio y servicios. Publicaciones importantes de normas iso. Los diferentes Comités Técnicos Especializados de la ISO, realizan estudios y publicaciones sobre los diferentes campos del conocimiento, han publicado mas de 8 000 normas internacionales e informes técnicos. Algunos ejemplos de las normas técnicas más importantes a nivel internacional se tienen en la Tabla. NORMA
ORDEN
CATEGORÍA ESTÁNDARES
ISO
216
Medidas de papel
ISO
639
Nombres de Lenguas
ISO
690:1987 Regula las referencias bibliográficas
ISO
690-2
Citas de Documentos Electrónicos
ISO
1000
Metrología, Sistema Internacional de Unidades
ISO / IEC 1539-1
Lenguaje de Programación Fortran
ISO
2108
Número internacional normalizado para libros
ISO
3166
Códigos de Países
ISO
3297
Número internacional normalizado de publicaciones
ISO
3901
Código internacional normalizado para grabaciones
ISO
4217
Código de Divisas y monedas internacionales
ISO
7811
Técnicas de grabación en Tarjetas de Identificación
ISO
8601
Representación del Tiempo y la Fecha
ISO
8859
Codificaciones de caracteres que incluye ASCII
ISO
8859-1
Codificaciones de las Lenguas originales de Europa Occidental
ISO / IEC 8652:199 Lenguaje de Programación Ada 5 ISO
9000
Familia de Normas de la Administración de los Sistemas de Calidad
ISO
9899
Lenguaje de Programación C
ISO
10012
Aseguramiento Metrológico
ISO
10279
Lenguaje de Programación Basic
ISO
10646
Conjunto de Caracteres Universales
ISO / IEC 12207
Tecnología de la Información
ISO
14000
Estándares de Gestión Medioambiental en entornos de producción
ISO
15693
Estándar para Tarjetas de Vecindad
ISO
15707
Código internacional normalizado para obras musicales y literarias
ISO / IEC 17025
Requisitos generales relativos a la competencia de Acreditación de los Laboratorios de Ensayo y Calibración
ISO
Apertura de Documentos
26300
POSICIONES DE LAS TOLERANCIAS El sistema de tolerancias normalizadas ISO establece una serie de posiciones de la tolerancia con respecto a la línea cero, fijadas por medio de fórmulas empíricas dependientes de la medida nominal. Para poder satisfacer las necesidades corrientes de ajustes, se ha previsto para cada grupo dimensional toda una gama de desviaciones, las cuales definen la posición de las tolerancias con respecto a la línea cero. Las notaciones para las desviaciones son las siguientes:
‒
ES: desviación superior del agujero.
‒
EI: desviación inferior del agujero.
‒
Es: desviación superior del eje.
‒
Ei: desviación inferior del eje.
Desviación Fundamental. Desviación elegida para definir la posición de la tolerancia con respecto a la línea cero. Se adopta como desviación fundamental, la más próxima a dicha línea. Cada posición de la tolerancia viene simbolizada por una letra (a veces dos), minúsculas para los ejes y mayúsculas para los agujeros. Posiciones para los EJES. En el caso de ejes, las zonas de tolerancia situadas por debajo de la línea cero se indican con las letras a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h. La distancia de estas zonas de tolerancia a la línea cero va disminuyendo desde la posición a hasta la h. Por su parte, las zonas de tolerancia situadas por encima de la línea cero se indican con las letras k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc. La distancia de estas zonas de tolerancia a la línea cero va aumentando a umentando desde la posición k hasta has ta la zc. Las zonas de tolerancia situadas por encima y por debajo de la línea cero se indican con la letra j, posición asimétrica de la tolerancia con respecto a la línea cero, y js para la posición simétrica de la tolerancia con respecto a la línea cero. Para cada símbolo literal que define la posición de la zona de tolerancia, el valor absoluto y el signo de la desviación fundamental (desviación superior “es” para la s posiciones a á h y desviación inferior “ei” para las posiciones j á zc) se determinan mediante fórmulas empíricas, cuyos resultados se pueden consultar en la siguiente tabla. La otra desviación se deduce de la desviación fundamental (ver tabla) sumando o restando el valor absoluto de la tolerancia IT por medio de las relaciones algebraicas siguientes:
ei=es-IT óe s=ei+IT Observación: excepto para las posiciones j, js y k, los valores de las desviaciones fundamentales son independientes de la calidad de la tolerancia elegida y corresponden a la posición más próxima a la línea cero. VALORES NUMERICOS DE LAS DESVIACIONES FUNDAMENTALES PARA LOS EJES (valores en μm)
* Las desviaciones fundamentales a y b no deben utilizarse para ninguno de los grados de tolerancia normalizados en las medidas nominales inferiores o iguales a 1 mm. ** Las desviaciones fundamentales intermedias cd, ef y fg están previstas principalmente para la mecánica de precisión y relojería.
Posiciones para los AGUJEROS. En el caso de los agujeros, las zonas de tolerancia situadas por encima de la línea cero se indican con las letras A, B, C, CD, D, E, EF, F, FG, G, H. La distancia de estas zonas de tolerancia a la línea cero va disminuyendo desde la posición A hasta la H. Por su parte, las zonas de tolerancia situadas por debajo de la línea cero se indican con las letras K, M, N, P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC. La distancia de estas zonas de tolerancia a la línea cero va aumentando desde la posición J hasta la ZC. Las zonas de tolerancia situadas por encima y por debajo de la línea cero se indican con la letra J, posición asimétrica de la tolerancia con respecto a la línea cero, y Js para la posición simétrica de la tolerancia con respecto a la línea cero. Para cada símbolo literal que define la posición de la zona de tolerancia, el valor absoluto y el signo de la desviación fundamental (desviación inferior “EI” para las posiciones A á H y desviación superior “ES” para las posiciones J á ZC) se determinan mediante fórmulas empíricas, cuyos resultados se pueden consultar en las siguientes tablas. La otra desviación se deduce de la desviación fundamental (ver tablas) sumando o restando el valor absoluto de la tolerancia IT por medio de las relaciones algebraicas siguientes: EI=ES-IT ó ES=EI+IT Observación: Las posiciones de las tolerancias de los agujeros son simétricas respecto a la línea cero con las posiciones homónimas de los ejes; existen, sin embargo, algunas excepciones. VALORES NUMERICOS DE LAS DESVIACIONES FUNDAMENTALES PARA LOS AGUJEROS (valores en μm)
* Las desviaciones fundamentales A y B no deben utilizarse para ninguno de los grados de tolerancia normalizados en las medidas nominales inferiores o iguales a 1 mm. ** Las desviaciones fundamentales intermedias CD, EF y FG están previstas principalmente para la mecánica de precisión y relojería. SISTEMAS DE AJUSTE
El concepto de ajuste puede definirse como el grado de acoplamiento entre dos elementos, cada uno con su tolerancia especifica. Por tanto, el estudio del acoplamiento de dos piezas requiere un estudio previo de la situación de la zona de tolerancia de eje y agujero (acoplamiento eje-agujero). Según las posiciones relativas de la zona de de tolerancia de eje agujero agujero podemos definir tres tipos de de ajustes (Figura 8.8):
TIPOS DE AJUSTES Ajustes móviles o con juego. Son ajustes con holgura, es decir, el eje gira libremente y sin rozamiento dentro del agujero. Para ello, el juego mínimo (Jmin), o diferencia entre la medida mínima del agujero y la máxima del eje debe ser positiva. El juego máximo (Jmax) se
determina como la diferencia entre la medida máxima del agujero menos la mínima del eje, y representa la holgura máxima que podremos obtener en el acoplamiento. Se denomina Tolerancia del Juego (TJ) a la diferencia entre el juego máximo y el juego mínimo, valor que coincide con la suma de las tolerancias de eje y agujero. Ajustes fijos o con apriete. Son ajustes en los que el eje entra en el agujero de forma forzada y con rozamiento, de tal forma que giran solidarios. Para ello, el aprieto a prieto mínimo (Amin), o diferencia entre la medida mínima del eje y máxima del agujero debe ser positiva. El aprieto máximo (Amax) se determina como la diferencia entre la medida máxima del eje y la mínima del agujero. Se denomina Tolerancia del Aprieto (TA) a la diferencia entre el aprieto máximo y el aprieto mínimo, valor que coincide con la suma de las tolerancias de eje y agujero. En este tipo de ajustes es necesario, dependiendo del apriete buscado, montar el acoplamiento a mano, con mazos, o incluso con una prensa. Cuando el apriete es muy elevado se opta por calentar alguna de las piezas antes del acoplamiento, o bien tallar un cono de entrada en el eje. Ajustes indeterminados. Son aquellos en los que el ajuste resultante al montar las piezas puede resultar con juego o con apriete. Se denomina Tolerancia del ajuste Indeterminado a la suma del juego máximo y aprieto máximo, valor que coincide con la suma de las tolerancias de eje y agujero. Como podemos deducir de lo expuesto hasta ahora, para conseguir un ajuste ejeagujero pueden emplearse una gran cantidad de combinaciones. Esto representa, a la vez que una ventaja, un ligero inconveniente, y es la falta de normalización de los sistemas de ajuste empleados en la fabricación de mecanismos. ISO percibe este problema y propone la utilización de sólo dos sistemas de ajuste, los
denominados de agujero único o agujero base, y de eje único o eje base. Estos sistemas de ajuste son una serie sistemática de acoplamientos objeto de determinadas combinaciones de zonas de tolerancia. Agujero único. Se emplea generalmente en la fabricación de máquinas, automóviles, herramientas, y es el más usado en la industria moderna. Esto es debido a que en el caso de agujero œúnico se mecaniza el eje para adaptarlo al tipo de ajuste deseado, fijando la posición de la zona de tolerancia del agujero de forma que su diferencia inferior sea cero, es decir, hablamos de una posición H (Figura 8.10,a). La mecanización de ejes mediante máquinas-herramienta es más fácil que la de agujeros, lo que permite entender la preferencia en el uso de este sistema de ajuste. Muchos elementos de máquinas vienen perfectamente normalizados en cuanto a su tolerancia, por ejemplo los rodamientos, por lo que sólo se determinar‡ la tolerancia necesaria en el mecanizado del eje que encaje en ellos. Eje único Se emplea en casos concretos de mecánica de precisión, o bien cuando hemos comprado en otra empresa elementos como pasadores, chavetas, etc., y no queremos retocarlos. El sistema de eje único fija la posición del eje de forma que su diferencia superior sea cero, es decir, situación h (Figura 8.10,b). Variando la zona de tolerancia del agujero mediante su mecanizado (posición y valor) podemos obtener los diferentes tipos de ajustes. Sistema mixto. Es un sistema en el que se evitan las posiciones H y h de agujero y eje, aunque sólo se recomienda cuando no se pueden emplear los sistemas de agujero o eje único.
Utilización de los ajustes. Algunas variables que es preciso tener en cuenta son: Material de las piezas.
Estado superficial. Es contradictorio el fabricar una pieza con una tolerancia muy baja, si vamos a mecanizar su superficie con una rugosidad muy alta.
Matriz de esfuerzos que va a soportar el acoplamiento.
Temperatura en reposo y en funcionamiento.
Es un factor de importancia, debido a las dilataciones que va a experimentar el material. La alineación de los ejes de las piezas hembra y macho debe conocerse con exactitud, sobre todo en acoplamientos móviles. En este caso, el estudio de las tolerancias de forma y posición debe ser riguroso.
Todas estas variables suelen considerarse en conjunto, siendo de especial relevancia en ajustes móviles. En ajustes fijos deberemos tener muy en cuenta
los aprietes mínimo y máximo. El primero primero ser‡ empleado básicamente para el diseño de la resistencia a esfuerzos axiales y momentos de torsión, mientras que el segundo servir‡ como parámetro de entrada en el cálculo de las tensiones admisibles por el material (espesores, ejes huecos o macizos, longitud de la pieza hembra, etc.) y las necesidades de presión para el montaje y desmontaje del acoplamiento. En la tabla 8.6 se presentan algunas aplicaciones recomendadas de los ajustes.
Tipo de Ajuste
Agujero único Eje único Ag. Ej E j.
Cl ase
Caracter’ sti cas
Eje mplos de Apli cación
Montaje Montaje a presió—n sin
Casquillos y coronas de bronce, bronce,
Prensado
necesidad de seguro de
acoplamientosen acoplamientosen ex tremos de
giro
ejes, engranajes de m‡quinas quinas
Muy forzado. Montaje a
Montaje complicado
Casquillos de bronce,
Ag. Ej.
s6/r6
n7
k6
S7/
N7
Necesidad de seguro de martillo
giro
manguitos en cubos
Forzado medio.
Necesita seguro de giro y
Rodamientos, Rodamientos, discos de levas,
Montaje a martillo
de deslizamiento
poleas y volantes, manivelas
Forzado
Necesita seguro de giro y
Elementos de m‡áquinas áquinas
K7
Preciso o Fino H7
h6 j6
J7
h6
H7
g6
G7
ligero.
herramienta u otros con alta
Montaje
frecuencia de montaje
a mano
de deslizamiento
desmontaje
Deslizante
Necesidad de
Engranajes, Engranajes, piezas de má‡quinas quinas
Giratorio
Lubricaci—ón ón Juego
herramientas herramientas émbolos é mbolos de freno,
sin juego apreciable
peque–o de rodamientos
Giratorio f7
F8
bridas, anillos Cojinetes de bielas ruedas
Juego mediano con poco juego
dentadas, cajas de cambio Poleas fijas, manivelas
h9
H9
Deslizante
Sin l ubricaci— ubricaci—ón ón
acoplamientos acoplamientos desl izantes sobre ejes Piezas de motores, bombas, bombas,
e8 Nivel medio
E9
H8
Giratorio
Juego mediano
h9
ventiladores
d9
D10
c11
C11
Holgado
h11
H11
Deslizante
Giratorio
Mucho juego
Soportes de ejes Cojinetes de maquinaria maquinaria agr’ícola ícola
Piezas varias de maquinaria Ajustes ordinarios agrí’cola cola Ejes de movimiento l ongitudinal, d9
D10
H11
Giratorio
Juego mediano
h11
aros, palancas y manivelas desmontables Cojinetes de m‡áquinas áquinas
e11
E11
Holgado
Mucho juego domŽésticas ésticas Piezas de locomotoras, locomotoras,
a11
A11
Muy holgado
Juego muy amplio avellanados, taladro de tornillos
Conclusiones:
Nos damos cuenta que para realizar cualquier pieza mecanizada, fundida o elaborada por cualquier método es necesario tomar en cuenta las dimensiones de la pieza ya que sobre todo cuando interactúa con otras o forma parte de un mecanismo, es importante ya que puede interferir, con el correcto funcionamiento de la maquinaria. Sabiendo esto surgen organismos que ven la necesidad de estandarizan estas medidas, de desviación, que conocemos como tolerancias, se normalizan con la finalidad, de que la pieza sea donde quiera que sea fabricada, tenga las mismas especificaciones, y nos sea más sencillo comercializarla.
Se deben seguir normas de seguridad, que es lo más importante, y debemos tener en cuenta el ambiente donde nuestras piezas serán expuestas, es decir si estarán al intemperie, en cuartos aislados a que temperatura, deberán de trabajar, y en base a esto deberemos calcular nuestras tolerancias, por dilatación, contracción, tensión etc.
Para tener en cuenta, es el hecho de los tipos de ajustes, ya que dependerán de la aplicación que se le quiera dar, de igual manera deberemos tomar en cuenta las fuerzas a las que estarán sometidos, y en base a eso elegir lo mas barato y funcional posible.
Bibliografía:
GOMEZ NAPIER L.-Fundamentos de Normalización, Metrología y Control de Calidad VOEHL Frank.-ISO 9000 WIKIPEDIA, ORGANIZACIÓN INTERNACIONAL PARA LA ESTANDARIZACIÓN Budynas.- Diseño en Ingeniería Ingeniería Mecánica Shigley. www.google.com.. www.google.com
