O que é planicidade em GD&T e como ela é medida?

O dimensionamento e tolerâncias geométricas são um sistema padrão para comunicar tolerâncias técnicas e intenções de projeto por meio de desenhos técnicos. O símbolo de planicidade é um dos conceitos centrais em GD&T, comumente usado por designers para controlar superfícies planas.

Neste artigo, discutimos o que é planicidade em GD&T, o nome da planicidade, explicamos como medir a planicidade e apresentamos uma breve comparação entre retilinidade e planicidade.

O que é planicidade em GD&T?

Planicidade em GD&T é uma das muitas ferramentas de tolerância de engenharia disponíveis para projetistas controlarem o tamanho e a forma de seus projetos. A tolerância de planicidade é aplicável a superfícies cuja planicidade deve ser mantida dentro de certos limites para que a peça funcione corretamente. É um método comum de controlar a forma de uma superfície onde a planicidade é um requisito de projeto.

Por exemplo, as mandíbulas de um torno mecânico são retificadas com alta precisão para que possam agarrar as peças com força suficiente e aplicar força uniforme às superfícies agarradas. Se não estiverem planos, o cabo pode se soltar e danificar a peça devido à concentração de tensões.

Etiqueta e símbolo de planicidade

A planicidade no GD&T possui uma etiqueta de planicidade especial para indicar detalhes de tolerância de uma peça. Nesta seção, explicamos brevemente o controle de recurso para o símbolo de planicidade. Uma etiqueta de planicidade típica é mostrada na figura abaixo, mostrando a posição do símbolo e o valor da tolerância na estrutura de controle do recurso.

Nenhum ponto de referência é necessário para o símbolo de planicidade, como explicaremos na próxima seção. Portanto, a etiqueta contém apenas o símbolo de planicidade e o valor da tolerância.

Zona de tolerância de planicidade

A planicidade em GD&T possui uma zona de tolerância 3D definida por duas superfícies paralelas acima e abaixo da superfície de referência. Toda a superfície deve estar dentro destes dois níveis virtuais para que cumpra os requisitos de qualidade definidos.

A distância entre estes planos define a “aperto” da tolerância de planicidade. Com base na intenção do projeto, o projetista define um valor de tolerância de acordo com o nível de precisão exigido e define quanto espaço a superfície tem para desvios de sua verdadeira forma.

Conforme mencionado acima, o símbolo de planicidade não requer uma referência porque não controla o recurso referenciado em relação a um recurso de referência padrão. Ou seja, impõe uma forma independente de tolerância na superfície, independentemente da sua posição ou orientação em relação a outras características da peça.

Por exemplo, a figura a seguir indica a planicidade na superfície superior da peça. Tudo o que importa é quão plana é a superfície superior dentro da zona de tolerância de 0,1 polegada. Não importa se está inclinado em relação à superfície inferior da peça.

Como aplicar planicidade em GD&T?

Existem diversas maneiras de aplicar planicidade em GD&T, com pequenas diferenças entre cada opção. Embora a planicidade seja uma ferramenta de GD&T fácil de usar, ao projetar peças com diferentes geometrias e requisitos de qualidade, pode ser útil compreender as diferentes aplicações.

Planicidade em uma superfície

Esta é a aplicação mais comum do símbolo de planicidade. É o mesmo descrito acima. A zona de tolerância de planicidade da superfície consiste em dois planos paralelos acima e abaixo da superfície.

Neste caso, a etiqueta de planicidade aponta diretamente para uma superfície plana ou está em uma linha de extensão da superfície de referência.

Não há restrição quanto ao posicionamento da superfície plana para que o símbolo de planicidade seja aplicável. A superfície referenciada pode ser inclinada, dentro de uma fenda, ou mesmo descontínua conforme imagem abaixo.

Planicidade em um plano médio derivado (DMP)

A planicidade em um DMP é outra maneira de usar a planicidade em GD&T. Neste caso, o símbolo de planicidade é aplicado a um recurso de tamanho e não a uma superfície. O recurso de controle é o DMP virtual do recurso de tamanho referenciado. Isto tem muitas aplicações práticas, especialmente com componentes empilhados.

Outro ponto a ter em mente ao usar o símbolo de planicidade em um DMP é que os modificadores Máxima Condição de Material (MMC) e Menor Condição de Material (LMC) também se aplicam a ele. O rótulo de planicidade na imagem a seguir inclui o símbolo modificador MMC ().

No exemplo acima, de acordo com a tolerância, a espessura da peça deve estar na faixa de 0,995-1,005 em todos os pontos. No entanto, devido à exibição de planicidade com o modificador MMC, a forma geral da peça (curvatura, ondulação no DMP) ainda pode variar em até 0,01.

Portanto, a zona de tolerância funcional real (no jargão GD&T “Condição de limite virtual”) é 0,005 + 0,01 = 0,015. Leva em consideração os desvios de tamanho e forma.

Planicidade local por unidade

A tolerância de planicidade local às vezes é definida separadamente no desenho quando os requisitos de planicidade local diferem dos requisitos gerais de planicidade da superfície. Isto acontece nos casos em que a superfície de referência é muito grande e difícil de controlar ou quando a planicidade local é um requisito funcional.

Por exemplo, elementos de vedação como anéis de vedação não precisam ser completamente planos em geral, mas ainda assim precisam ser muito planos em pequenas áreas locais para garantir uma vedação eficaz.

A planicidade local pode ser definida por unidade de comprimento ou área na superfície. Abaixo estão alguns exemplos. A superfície deve estar dentro dos limites de tolerância local para todas as zonas locais possíveis. Por exemplo, se houver uma tolerância de planicidade de 0,01 por ⌀25, não deverá haver zonas circulares locais ⌀25 na superfície onde a tolerância de 0,01 for excedida.

Como medir a planicidade usando diferentes métodos?

A próxima pergunta a ser respondida é como medir a planicidade. Uma vez fabricada a peça, ela segue para o departamento de qualidade junto com seu desenho técnico, onde um especialista em controle de qualidade avalia se a tolerância de planicidade é atendida ou não.

Existem inúmeras maneiras de medir a planicidade com vários graus de precisão. Nesta seção discutimos os principais métodos e os comparamos em termos de precisão, esforço e tempo.

Altímetro

Um método comum para avaliar a planicidade em GD&T é usar um medidor de altura. O operador coloca a parte inferior da peça em três colunas de igual altura. O operador então ajusta a altura dessas colunas para simular um plano completamente plano.

O ponteiro do altímetro é então movido sobre a superfície e seu desvio é monitorado durante todo o processo. Se o desvio da agulha permanecer dentro da tolerância de planicidade, a peça passou no teste de qualidade.

Este é o método padrão de medição de planicidade e geralmente é preciso para fins gerais de engenharia. Porém, o operador deve prestar atenção a algumas coisas. Em primeiro lugar, deve ser garantida a planicidade da montagem de três pontos. Caso contrário, a medição seria imprecisa devido à inclinação resultante da superfície de referência.

Como a peça também repousa sobre três pilares, algumas partes dela ficam suspensas no ar, como uma ponte. Por esta razão, geometrias delicadas, como folhas finas, podem dobrar-se sob a gravidade ou sob o efeito do altímetro. Isso também levaria a uma medição incorreta.

Placa de superfície

Este método é semelhante ao descrito acima, mas a peça repousa sobre uma placa de superfície. A placa de superfície geralmente é uma mesa plana de granito, pois oferece boa estabilidade térmica e amortecimento.

Uma vez que o relógio comparador esteja colocado com segurança, ele é deslizado de forma semelhante pela superfície e seu desvio é monitorado.

Mesmo neste cenário, existe um problema potencial que os profissionais de qualidade precisam resolver. A própria placa de medição deve ser plana e devidamente alinhada. Se a laje estiver inclinada, o medidor de altura medirá o paralelismo entre o fundo da laje e a superfície de referência, o que não atende às especificações de tolerância de planicidade.

Portanto, a placa de medição deve ser particularmente plana e horizontal para garantir uma medição precisa.

Máquina de medição por coordenadas (CMM)

As máquinas de medição por coordenadas são os dispositivos mais precisos para medir planicidade em forma e posição (GD&T). Ao contrário dos dois métodos anteriores, eles são automatizados, precisos e independentes da orientação da camada. Além disso, as máquinas de medição por coordenadas são compatíveis com software CAD, proporcionando aos engenheiros mais flexibilidade e conveniência ao realizar inspeções de qualidade.

Uma máquina de medição por coordenadas funciona escaneando a superfície em vários pontos e criando uma nuvem de pontos 3D. O número de medições depende do tamanho da peça e do nível de precisão necessário. O software da máquina de medição por coordenadas avalia então a nuvem de pontos para verificar a tolerância de planicidade. O software pode utilizar diversos algoritmos para esse cálculo. Os dois métodos mais comuns são o algoritmo de plano de melhor ajuste e o algoritmo de zona mínima.

Para o plano de melhor ajuste, o algoritmo ajusta o melhor plano possível aos pontos cartesianos coletados e então calcula o desvio máximo desse plano em relação aos pontos extremos de ambos os lados. Este valor serve como um valor de tolerância de planicidade.

No método da zona mínima, o algoritmo adapta dois planos paralelos e mais próximos possíveis de toda a nuvem de pontos. Esses planos definem a zona de tolerância e a distância entre eles é a planicidade da superfície.

Diferenças entre planicidade e retidão

Os símbolos de retidão e planicidade em GD&T são frequentemente confundidos. Suas aplicações são bastante semelhantes, então a confusão é natural. Essencialmente, a planicidade em GD&T é a versão 3D da retilinidade.

Nesta seção, fornecemos uma comparação entre retidão e tolerância para ajudar os designers a compreender melhor esses conceitos ao projetar produtos.

WayKen garante GD&T para seus projetos de edição

Concluindo

Planicidade em GD&T é um conceito importante em engenharia de projeto que fornece aos engenheiros uma ferramenta para definir requisitos críticos de produção. Este artigo explica o símbolo de planicidade, a etiqueta de planicidade e as diferentes maneiras de usá-los.

Perguntas frequentes

Quais padrões são usados ​​para aplicar planicidade usando GD&T?

ASME Y14.5 é o padrão GD&T mais comum para tolerâncias, incluindo planicidade. Ele contém diretrizes para aplicação de planicidade, seus casos de uso e notas.

A planicidade pode ser usada para avaliar pilhas de tolerância?

A planicidade é usada regularmente para controlar pilhas de tolerância. É usado para refinar a tolerância de tamanho de recursos empilhados e ajuda a manter o comprimento total da pilha.

É necessário um ponto de referência para planicidade?

Nenhum ponto de referência é necessário para o símbolo de planicidade.