En las industrias de ingeniería mecánica y fabricación de instrumentos, la intercambiabilidad de piezas y componentes significa que se puede instalar en la máquina un lote de piezas o componentes de la misma especificación sin selección ni reparación adicional (por ejemplo, reparación en banco) para cumplir con los requisitos de rendimiento especificado.
Para garantizar la intercambiabilidad de piezas en la producción mecánica, las dimensiones de las piezas de producción deben estar dentro de los límites de tolerancia deseados. Esto debería establecer un estándar uniforme para la forma, tamaño, precisión y rendimiento de un tipo de pieza. Los productos similares también deben tener una gradación de tamaño adecuada para reducir la serie de productos. Esta es la estandarización de productos. Así surgió el concepto de tolerancias y ajustes técnicos específicos.
¿Qué es la tolerancia técnica?
Supongamos que se está procesando una barra de metal de 100 mm de largo. Incluso si todas las barras tienen la misma forma, la precisión de fabricación de las barras no se puede lograr exactamente como 100,00 mm para todas las barras debido al tamaño y la orientación de las barras. Aunque los sitios de diseño y fabricación han trabajado para reducir tales variaciones, todavía no se pueden controlar a cero.
Esta desviación de tamaño y forma básicamente fluctúa hacia arriba y hacia abajo, siendo el valor objetivo el foco. Por lo tanto, el valor superior permitido y el valor inferior permitido del valor superior permitido se determinan en relación con el tamaño objetivo basándose en el uso de la varilla metálica. La diferencia entre estos dos valores (rango permitido) se llama “tolerancia”.
En resumen, la tolerancia es la desviación de las piezas en el proceso de procesamiento. Debido a los efectos de la desviación, se debe garantizar la precisión de los equipos de medición. Es la cantidad de desviación permitida para que una dimensión determinada logre un funcionamiento adecuado. Se califican las dimensiones de las piezas dentro del rango de tolerancia deseado. Las tolerancias técnicas incluyen tolerancia dimensional, tolerancia de forma y tolerancia de posición.
Tolerancia Dimensional
La tolerancia dimensional es la desviación permitida de un tamaño. Ésta es la base de la tolerancia técnica. El valor máximo permitido se llama dimensión máxima. El valor mínimo se llama dimensión mínima.
Tolerancia significa el valor de la diferencia algebraica entre el tamaño del límite superior máximo y el tamaño del límite superior mínimo, así como el valor de la diferencia algebraica entre la desviación superior y la desviación inferior.
La tolerancia es un valor numérico sin signos más o menos y no puede ser cero. Con un tamaño básico constante, cuanto menor sea la tolerancia dimensional, mayor será la precisión dimensional. La tolerancia especificada indica los requisitos de precisión de fabricación y refleja el grado de dificultad del mecanizado.
Tolerancia de forma
(1) Justicia
La rectitud es la condición en la que la forma real de un elemento recto en una pieza mantiene una línea recta ideal. También se le conoce como grado de rectitud. La tolerancia de rectitud es la desviación máxima que permitirá la línea real de la línea ideal. Es decir, en el dibujo especificado, la tolerancia de procesamiento de línea real permitida está limitada por el rango de tolerancia de desviación.
(2) Planitud
La planitud es la representación de la forma real de los elementos planos de la pieza para mantener el plano ideal. Esto comúnmente se llama nivel de planitud. La tolerancia de planitud es la desviación máxima que la superficie real permitirá respecto del plano. Es decir, en el dibujo, la tolerancia real del procesamiento de la superficie está limitada por el rango de tolerancia de los cambios permitidos.
(3) Circularidad
La circularidad es la condición en la que la forma real de los elementos de una pieza está a la misma distancia de su centro. El grado de redondez, como se le suele llamar. La tolerancia de circularidad es la desviación máxima permitida del círculo real del círculo ideal en la misma sección. Es decir, el rango de desviación especificado en el dibujo limita la tolerancia de mecanizado del círculo real.
(4) Cilindricidad
La cilindricidad se refiere al punto del contorno de la superficie cilíndrica de la pieza, manteniendo sus ejes equidistantes entre sí. La tolerancia de cilindricidad es la desviación máxima que permite el cilindro real de la superficie ideal del cilindro. Se especifica en el dibujo y se utiliza para limitar el rango permitido de tolerancia de mecanizado cilíndrico real.
(5) Perfil de una línea
El propósito de un perfil de línea es representar la curva de cualquier forma en un plano determinado de la pieza y mantener su forma ideal. La tolerancia del perfil de una línea es la desviación permitida del contorno real de una curva no circular. Es decir, se especifica en el dibujo para limitar el rango de desviación permitido por la tolerancia de procesamiento de curva real.
(6) Perfil de una superficie
Un perfil de superficie es una superficie de cualquier forma en la pieza para mantener su forma ideal. La tolerancia del perfil de una superficie es la desviación permitida del contorno real de una superficie no circular respecto del contorno ideal. Está especificado en el dibujo y sirve para limitar el área real de mecanizado de la superficie.
Tolerancia de posición
La tolerancia de posición se refiere a la cantidad total de cambio permitido por la posición de cada elemento en relación con el punto de referencia. Es otro parámetro de tolerancia técnica importante.
(1) Tolerancia direccional
La tolerancia direccional se refiere a la desviación total en dirección que permite la referencia en relación a cada elemento. Dicha tolerancia incluye el paralelismo, la perpendicularidad y la angularidad.
(2) Tolerancia del sitio
La tolerancia posicional es el rango total de desviaciones en una posición que permite correlacionar elementos reales con la referencia. Este tipo de tolerancia incluye concentricidad, simetría y posición.
(3) Tolerancia a la desviación
Una tolerancia de desviación es un valor de tolerancia específico basado en un método de prueba específico. La tolerancia a la concentricidad se puede dividir en concentricidad y concentricidad total. La tolerancia de las formas y posiciones anteriores se denomina colectivamente dimensionamiento y tolerancia geométrica (GD&T).
Tolerancia general
En los dibujos técnicos, estas dimensiones no especificadas, además de la tolerancia para ciertas dimensiones y características, a menudo se requieren para cumplir con ciertos estándares. Tomemos como ejemplo nuestra norma de tolerancia internacional DIN ISO 2768 de uso común: la tolerancia dimensional general es m, la tolerancia de forma es K. Y el método de marcado es ISO 2768-mK. A continuación se muestra una tabla de niveles de tolerancia dimensional lineal para su referencia.
Reglas básicas
Regla #1: Regla del sobre
Este es un requisito para que la tolerancia dimensional y GD&T estén relacionados entre sí. La tolerancia real del miembro de dimensión de la regla envolvente debe ser igual al límite máximo de la entidad. es decir, su dimensión de función externa no excede la dimensión máxima de la entidad. Y su subdimensión no excede la dimensión mínima de la entidad.
Regla #2 Regla de Independencia
El principio de independencia es que cada tamaño y forma especificada en el dibujo es independiente de su ubicación y debe cumplir con sus propios requisitos. Este es el principio básico que debe seguir la relación entre la tolerancia dimensional y la tolerancia de forma.
Regla #3: Tolerancia de la regla de posición
Para la tolerancia de posición, cuando las entidades de dimensión son puntos de referencia, se debe especificar S, L o M en el marco de tolerancia de la entidad.
Regla #4: Diferente de la Regla de Tolerancia de Posición
Para todo excepto una tolerancia posicional, el RFS se aplica a la tolerancia, la referencia de referencia o ambas si no se especifica ningún modificador. MMC debe especificarse en el tablero de control de recursos cuando sea apropiado y deseado.
Adecuado para
En ensamblajes mecánicos, la relación entre un orificio del mismo tamaño básico y la zona de tolerancia del eje se denomina ajuste. Dado que los tamaños reales del orificio y del eje son diferentes después del montaje, pueden producirse juegos o interferencias. En el ajuste de orificio a eje, la diferencia algebraica entre el tamaño del orificio menos el tamaño del eje es un espacio si es positivo y un exceso si es negativo.
La coordinación se divide en tres categorías dependiendo de las diferencias en los vacíos o interrupciones:
Ajuste flojo
El rango de tolerancia del orificio es mayor que el rango de tolerancia del eje y cada par de orificios conectados al eje da como resultado un ajuste flojo (incluido un juego mínimo de 0).
Ajuste de presión
El rango de tolerancia del orificio está por debajo del rango de tolerancia del eje y cualquier par de orificios que coincidan con el eje proporcionarán un ajuste de interferencia (incluido un espacio libre mínimo de 0).
Sobreajuste
La tolerancia del orificio se superpone a la tolerancia del eje, de modo que un par de orificios se ajustan al eje sin apretar o a presión.
La esencia de seleccionar el nivel de tolerancia apropiado es resolver adecuadamente la contradicción entre los requisitos operativos de los componentes de la máquina y el proceso y costo de mecanizado. El principio al seleccionar el nivel de tolerancia es acordar un nivel de tolerancia inferior al máximo posible, siempre que se cumplan los requisitos de aplicación de las piezas.
Los requisitos para el mecanizado de precisión deben coordinarse con las posibilidades de producción. En otras palabras, se deben utilizar tecnologías de proceso, tecnología de ensamblaje y equipos existentes de bajo costo. Sin embargo, si es necesario, se deben adoptar estrategias para mejorar la precisión de los equipos y mejorar el método para garantizar la precisión de los productos.
Es muy importante seleccionar el rango de tolerancia aceptable para el tamaño apropiado. En muchos casos, esto determina el rendimiento operativo, la vida útil y la confiabilidad de los componentes apropiados. Y al mismo tiempo, afecta los costos de fabricación de piezas y la eficiencia de la producción.
