Tolerancias geométricas y dimensiones

Instituto Tecnológico de Chihuahua
09
GD&T
Tolerancias geométricas
Índice
1. ¿Qué es GD&T?
2
2. ¿De dónde proviene la GD&T?
4
3. ¿Cuándo usamos la GD&T?
4
4. ¿Cómo funciona la GD&T?
5
5. ¿Qué es un datum?
9
5.1.
Datum primario
9
5.2.
Datum secundario
10
5.3.
Datum terciario
10
6. Tolerancias geométricas
12
6.1.
Conceptos generales de tolerancias geométricas
12
6.2.
Controles de orientación 13
6.2.1.
Paralelismo
13
6.2.2.
Perpendicularidad
13
6.2.3.
Angularidad
14
7. Localización
14
7.1.
14
Controles de localización
8. Controles de variación
14
9. Perfil de controles
15
10. Conclusion
16
11. Bibliografia
16
Página | 2 1. ¿Qué es GD&T?
Por sus siglas en ingles GD&T significa “Tolerancias Geométricas y
Dimensionales” el cual es un lenguaje simbólico usado para planos y modelos en
tres dimensiones para una descripción explicita geométrica nominal y sus variables
toleradas. (Wikipedia, 2009)
Para definir la variación permisible y posible tamaño en sus características
individuales y definir la variación tolerable entre estas mismas. (Wikipedia, 2009)
Es un lenguaje internacional utilizado en planos para describir de forma precisa
tamaño, forma, orientación y localización de las características de las diferentes
partes. También es una filosofía de diseño de dimensionamiento que lleva a los
diseñadores a definir una parte basándose en el funcionamiento del producto final o
en su ensamblaje. (Effective Training Inc, 2009)
1.1.
Ventajas de GD&T
La industria militar, la automotriz y muchas otras más han estado usando GD&T
por más de 40 años, debido a una razón muy sencilla:
Reduce costos.
Algunas de las ventajas que proporciona son:
Página | 3 •
Mejora comunicaciones.
GD&T puede proporcionar uniformidad en la especificación de dibujos y su
interpretación, reduciendo discusiones, suposiciones o adivinanzas. Los departamentos
de diseño, producción e inspección trabajan con el mismo lenguaje.
•
Mejora el diseño del producto.
Porque proporciona al diseñador mejores herramientas para “que diga
exactamente lo que quiere”. Segundo, por qué establece una filosofía en el
dimensionado basada en la función en la fase del diseño de la pieza, llamada
dimensionado funcional, que estudia la función en la fase del diseño y establece
tolerancias de la pieza basado en sus necesidades funcionales.
•
Incrementa tolerancias para producción.
Hay dos maneras por las que las tolerancias se incrementan con el uso de DTG.
Primero, bajo ciertas Condiciones DTG proporcionan tolerancias extras para la
fabricación de las piezas, que permiten obtener ahorros en los costos de producción.
segundo, basado en el dimensionado funcional, las tolerancias se asignan a la
pieza tomando en cuenta sus más grandes para fabricarla y se elimina la posibilidad de
que el diseñador copie tolerancias de otros planos o asigne tolerancias demasiado
cerradas cuando no hay alguna referencia para determinar tolerancias funcionales.
1.2. Desventajas
Sin embargo, hay algunos problemas con DTG. Uno es la carencia de centros
de capacitación, debido a que hay pocas escuelas o Institutos que proporcionen este
tipo de entrenamiento. Mucho del aprendizaje viene de personas que están
suficientemente interesadas en leer artículos y libros para aprender por si solos. Otro
problema es el gran numero de malos ejemplos sobre DTG en algunos dibujos
actuales. Hay literalmente miles de dibujos en la industria que tienen especificaciones
sobre dimensiones incompletas o no -interpretables, lo que hace muy difícil, aunque no
imposible, corregir e interpretar apropiadamente a los dibujos con DTG. (A., 2003)
2. ¿De dónde viene la GD&T?
El GD&T ha sido usado desde los años 40’s en Estados Unidos, este fue
desarrollado para solucionar los diferentes tipos de problemas que se han
Página | 4 presentado a lo largo de los años donde las compañías intentaban describir las
partes geométricas de sus productos; las empresas se percataron de la dificultad
que presentó la descripción de cuánta variación era tolerada en su pieza o
ensamblaje geométrico. Pero el error fundamental era que la interpretación de los
planos era diferente en cada compañía. Esto los llevó a tener errores de fabricación
y disminuir en aspectos de calidad.
La ASME Y14.5M-1994 GD&T es el resultado de muchos años de experiencia
en industria, investigación y desarrollo por varios comités de estandarización. Este
es el último organismo de estandarización de tolerancias y dimensiones formado en
Estados Unidos desde 1946. (Advanced Dimensional Management LLC, 2009)
3. ¿Cuándo usamos la GD&T?
Dimensionamiento, tolerancia, dimensionamiento geométrico y tolerancias
específicas son utilizadas como se especifica a continuación:
•
Las dimensiones especificas definen la nominal, tanto modelada como su
intención geométrica; un ejemplo es el dimensionamiento básico
•
La tolerancia específica define la variación aceptable para la forma y
posibilidad de tamaño de las características individuales, y la variación
aceptable en la orientación y localización entre diversas características.
(Wikipedia, 2009)
4. ¿Cómo funciona la GD&T?
La GD&T se basa en una serie de reglas, normas y símbolos que rigen el
proceso con el que se llevan a cabo las operaciones, las reglas fundamentales que
se necesitan aplicar se numeran a continuación:
•
Todas las dimensiones deben tener una tolerancia tanto positiva como
negativa.
•
El dimensionamiento y tolerancia deben completar la definición
geométrica nominal y variaciones permisibles.
•
Los planos deben de definir todos los requerimientos de las partes
terminadas.
Página | 5 •
Las dimensiones deben de ser aplicadas a las características y arreglos
de tal forma que representen todas sus funciones.
•
Descripción de los métodos de manufactura deben de ser evitados. La
geometría debe de ser descrita sin definiciones explicitas del método de
manufactura.
•
Todas las dimensiones y tolerancias deben de ser arregladas a un
máximo de comprensibilidad y deben de ser aplicadas en líneas visibles y
entendibles.
•
Angulos de 90° deben ser representados con líneas (incluyendo sus
centros).
•
Las dimensiones y sus tolerancias son válidas solamente a una
temperatura de 20°C, al menos de que indique lo contrario.
•
Dimensiones y tolerancias aplican a todo lo largo, ancho y profundo de las
características.
(Wikipedia, 2009)
Página | 6 Página | 7 Interpretación
Paralelismo
Perpendicularidad
El eje del elemento es
perpendicular al plano de
referencia cuando está situado
dentro de un cilindro de eje
coincidente con el nominal y
diámetro la tolerancia
Inclinación
El plano debe estar situado
entre dos planos paralelos
entre
sí,
separados
la
tolerancia y que forman un
ángulo respecto al eje de
referencia igual a la cota
recuadrada especificada
Posición
El eje de cada taladro debe
estar situado dentro de un
cilindro de diámetro igual a la
tolerancia y eje situado en las
posiciones
"teóricamente
exactas".
Simetría
El plano medio del los elementos
definidos por la cota es simétrico
respecto al plano de referencia
cuando está comprendido entre dos
planos paralelos, simétricos respecto
a la referencia y separados la
tolerancia.
Oscilación parcial
Una sección recta cualquiera
de la figura se considera
redonda
cuando
está
totalmente comprendida en
una corona circular con una
diferencia de radios igual a la
tolerancia
TOLERANCIA DE POSICION
TOLERANCIA DE ORIENTACION
Indicación en dibujos
El eje del elemento es paralelo
al plano de referencia cuando
está situado dentro de un
cilindro de eje coincidente con
el nominal y diámetro la
tolerancia
TOLERANCIA
DE
OSCILACION
ELEMENTOS ASOCIADOS
Tipos de tolerancias
Página | 8 5. ¿Qué es un datum?
Página | 9 El datum es aquel que te provee el marco donde cada característica es
manufacturada y son los puntos críticos para todo dibujo industrial creado en la
producción. Partes, ensambles y procesos son cada vez más críticos para una
confiabilidad los métodos y prácticas que eran aceptables en el pasado ya no aplican
hoy en día.
El diseñador debe asegurarse el completo encaje, funcionamiento y
compatibilidad por claras especificaciones del diseño. Los datums deben de proveer
con claridad el requerimiento para una orientación propia.
Un datum es teóricamente una línea, superficie, punto, area o eje que es usado
como origen para dimensiones exactas. Estas regiones son consideradas perfectas
solamente como propósitos de orientación.
5.1. Datum primario
El datum primario es aquel que funcionalmente es la característica más crítica
de una pieza.
Esta es parte por parte una interfaz típica del área mayor cuando otras aéreas
están envueltas.
El datum primario característico debe tener contacto con el datum exacto teórico
en un mínimo de tres puntos pero no en una línea.
(Puncochar, 1997)
5.2. Datum secundario
Página | 10 Característica de datum que sitúa la pieza dentro del marco de referencia de
datum después del datum primario. El datum secundario es la segunda
característica que contacta un posicionador o superficie durante el ensamble.
5.3. Datum terciario
Característica de datum que sitúa la pieza dentro del marco de referencia de
datum después del datum secundario.
(Tec-Ease, Inc, 1997 – 2008)
6. Tolerancias geométricas
Página | 11 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 (UBA). Dentro de la zona de tolerancia el elemento puede
tener cualquier forma u orientación, salvo si se da alguna indicación más restrictiva.
(UBA).
6.1.
Conceptos generales de tolerancias geométricas
Las tolerancias geométricas pueden ser: tolerancias de forma, de orientación, de
posición y de oscilación.
Las tolerancias de orientación, situación y oscilación limitan las desviaciones
relativas de orientación y/o situación entre dos o más elementos.
La especificación de una tolerancia geométrica es siempre debida a exigencias
de tipo funcional.
Las características de las tolerancias geométricas se representan en planos por
símbolos normalizados. Estos símbolos se clasifican según: si los elementos son
aislados, si los elementos están asociados.
(UBA)
6.2.
Controles de orientación
Orientación es el término general usado para describir la relación angular entre
características. Los controles de orientación incluyen paralelismo, perpendicularidad,
angularidad, y, en algunos casos perfil. Todos los controles de orientación deben de
tener una referencia. (Mariano Hoyos Terrazas, 2008)
Página | 12 6.2.1. Paralelismo
Paralelismo: es la condición de una superficie o plano central, equidistante en
todos sus puntos de un plano base, también paralelismo es el estado de un eje
equidistante, a lo largo de su longitud, de uno o más planos o ejes de referencia.
Especificando, el paralelismo de una superficie plana, en una vista donde la superficie
a ser controlada aparece como una línea, el recuadro de la característica de control
esta unido a la superficie por medio de una línea. Este recuadro de control contiene el
símbolo de paralelismo, una tolerancia numérica, y por ultimo una letra dato. (Mariano
Hoyos Terrazas, 2008)
6.2.2. Perpendicularidad
Es la condición de una superficie, eje, o plano central que está a un ángulo de
90 a un plano base o a un eje base. Especificando perpendicularidad de una superficie
plana. En una vista en la que la superficie a ser controlada aparece como una línea, el
recuadro de la característica de control esta unido a la superficie por medio de una
línea. El recuadro de la característica de control contiene el símbolo de
perpendicularidad, una tolerancia numérica y por ultimo una letra dato. (Mariano Hoyos
Terrazas, 2008)
Especificando perpendicularidad de un eje cuándo controla la perpendicularidad
de una característica de control de tamaño, el recuadro de la característica de control
está asociado con el tamaño de la dimensión de la característica que está siendo
controlada. Si la característica de control es un cilindro, la tolerancia numérica es
usualmente precedida por un símbolo de diámetro. (Mariano Hoyos Terrazas, 2008)
6.2.3. Angularidad
Es la condición de una superficie, eje, o plano central a un ángulo especificado
excepto los planos paralelos o perpendiculares a un plano o eje base.
Especificando angularidad de una superficie plana en una vista donde la superficie a
ser controlada aparece como una línea, el recuadro de la característica de control es
unido a la superficie por medio de una línea, esta debe tocar la esquina del recuadro de
la característica de control. El recuadro de la característica de control contiene el
Página | 13 símbolo de angularidad, la tolerancia numérica y por ultimo una letra dato. (Mariano
Hoyos Terrazas, 2008)
7. Localización
La función más importante del control de localización es localizar las características
relativas a un plano base y a algún otro. (Mariano Hoyos Terrazas, 2008)
7.1. Controles de localización
El control de localización es uno de los más versátiles de todos los controles
geométricos. Los controles de localización y orientación de características de tamaño
permiten la aplicación de la condición de material máximo y la condición de material
mínimo. Un ejemplo en particular de este control geométrico es cuando se especifica
una zona de tolerancia proyectada para un barreno que atraviesa de lado a lado, se
debe colocar un circulo P en el recuadro de característica de control después del
símbolo de la condición de material y especificar altura máxima así como dirección
dibujando y dimensionando una gruesa línea junto a una extensión de la línea central.
(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)
8. Controles de variación
Variación es un control de superficie. Controla superficies construidas alrededor de
un eje base y superficies construidas ortogonalmente a un eje base. Variación controla
varias características de superficies de revolución tales como coaxialidad y circularidad,
como aquella superficie que es hecha girar sobre su eje base. (Mariano Hoyos
Terrazas, 2008)
Variación es una tolerancia compuesta usada para controlar la relación funcional de
uno o más características de una parte a un eje base. La variación circular aplica para
cualquier elemento circular sobre la superficie de una parte construida ya sea alrededor
de su eje base o perpendicularmente a su eje base, mientras la parte es hecha girar
360º alrededor de ese eje base. (Mariano Hoyos Terrazas, 2008)
La tolerancia de variación circular se aplica por separado a cada elemento de línea
circular en cada posición de medida y fácilmente puede ser aplicado a conos y perfiles
curvos construidos alrededor de ejes base. Cuando es aplicado a superficies a 90º de
su eje base la variación circular controla variaciones en perpendicularidad de
elementos circulares a su eje base, es decir la variación total controla la oscilación.
(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)
Página | 14 La variación total es un control compuesto que aplica para todos los elementos
sobre la superficie de una parte ya sea alrededor de su eje base o perpendicular a su
eje base, así como su parte es girada 360º alrededor de su eje base. (Mariano Hoyos
Terrazas, 2008)
Donde aplicado a superficies construidas a alrededor de un eje base, la variación
total controla la combinación de coaxialidad, circularidad, rectitud, angularidad, y perfil
de las variaciones de la superficie. (Mariano Hoyos Terrazas, 2008)
Cuando se especifica una variación el recuadro de control esta unido a la superficie
controlada con un líder. El recuadro de característica de control consiste en un símbolo
de variación, la tolerancia numérica y por ultimo una referencia. Ya que la variación es
un control de superficie, no aplican las condiciones de materiales, por consiguiente, en
efecto, la variación se aplica en independientemente de la característica de tamaño.
9. Controles de perfil
Perfil es un control de superficie. Es una herramienta de tolerancia poderosa y
versátil, puede ser usada para controlar solo forma y tamaño a una característica o el
tamaño, forma, orientación, y localización de una característica de forma irregular. La
tolerancia de perfil controla la orientación y la posición de rasgos con formas insólitas.
El perfil es el contorno de un objeto. (Mariano Hoyos Terrazas, 2008)
Conclusión
La GD&T nos ayuda a tener un lenguaje más universal que podemos entender sin
importar el país en el que estemos ya que es un sistema que facilita la comprensión de
la tolerancias geométricas y dimensionales, es muy importante que se apliquen estos
estándares porque ayudan, junto con otros parámetros, a reducir imperfecciones en las
piezas. Nos ayuda a obtener una mejor forma en la producción de las piezas, ya sea
con la linealidad, paralelismo, la funcionalidad o posición, simetría y otros términos de
los que ya hemos hablado con anterioridad.
Página | 15 Entonces al tener una referencia por medio de los datums podemos obtener una
mayor exactitud en las medidas y con esto una mejor aceptación de la pieza que
requerimos, ya sea para seguir con alguna otra parte en el proceso u otra utilización
que le demos.
Hay una seria de normas que rigen el buen funcionamiento como lo es la ASME
Y14.5M-1995 que nos sirve para los dibujos y las tolerancias en dos dimensiones.
Ciertas piezas exigen tolerancias muy pequeñas, entonces entre menos tolerancias
aceptemos de acuerdo a la necesidad o destino que vaya a tener la pieza es más
minucioso el trabajo que se le debe aplicar y por lo tanto es más costoso la
elaboración, por lo tanto tenemos que tener un buen estudio de en qué partes podemos
aceptar tolerancias menos exigentes para minimizar y equilibrar los costos.
Bibliografía
A., P. R. (Junio de 2003). Recuperado el 31 de agosto de 2009, de http://www.icicm.com/files/CurTolGeom.pdf
Advanced Dimensional Management LLC. (2009). Advanced Dimensional Management LLC. Recuperado el 31 de 08 de 2009, de http://www.advanceddimensionalmanagement.com/gdt_justification.php
Effective Training Inc. (01 de 07 de 2009). Effective Training Inc. Recuperado el 31 de 08 de 2009, de http://www.etinews.com/gdt_glossary.html
Puncochar, D. E. (1997). Interpretation of geometric dimensioning and tolerancing, Volumen 357 . En D. E. Puncochar, Interpretation of geometric dimensioning and tolerancing, Volumen 357 (pág. 116). Industrial Press Inc. 1990.
Wikipedia. (31 de 08 de 2009). Wikipedia. Recuperado el 31 de 08 de 2009, de http://en.wikipedia.org/wiki/Geometric_dimensioning_and_tolerancing
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