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Diseo de Elementos de Mquina I

Normas, Tolerancias y Ajustes

Normas Comprensin Clasificacin Planeacin Dimensiones Material Calidad

Procedimiento Aptitud para la aplicacin Ensayo Condiciones de entrega y seguridad

Normas

NOM

Direccin General de Normas, emite la Norma Oficial Mexicana

ISO

Organizacin Internacional de Estndares(Internacional Standards Organization), del cual nuestro pas es miembro,.

Algunos de organismos americanos que emiten normas. ASA ASTM ANSI American Standards Association, American Society for Testing Materials, American National Standard Institute,

AISIAGMA ASME SAE AWS API

American Institute for Steel and Iron,American Gear Manufacturers Association, American Society of Mechanical Engineers, Society of Automotive Engineers, American Welding Society, American Petroleum Institute.

En la Republica Federal de Alemania existe el Deutsches Institut fr Normung (Instituto Alemn para la Normalizacin) DIN, el cual tiene carcter general, y emite normas en todas las ramas

Grupos de Normas

Normas bsicas. Normas de diseo. Normas de calidad. Normas de clculo. Normas de entrega. Normas de ensayo. Normas de seguridad. Normas de material. Normas de planeacin. Normas de construccin, etc.

TOLERANCIAS Y AJUSTES Una tolerancia es la variacin permisible de dimensiones claves de piezas mecnicas. Se debe especificar la tolerancia para cada dimensin, considerando como va a funcionar y cmo se va a fabricar.

Se puede ensamblar dos o ms piezas, ya sea con un ajuste de holgura que permita un movimiento relativo libre, o con un ajuste de interferencia, donde las dos piezas se deben presionar una contra otra y, en consecuencia, no se movern durante el funcionamiento del dispositivo

TOLERANCIAS Y AJUSTES Tolerancia: Indica la desviacin permisible de una dimensin respecto del tamao bsico especificado.

Ajuste: Indica las holguras permisibles entre las piezas acopladas en un aparato mecnico que deba ensamblarse con facilidad. Indica la cantidad de interferencia que existe cuando la pieza interna debe ser mayor que la pieza externa. Los ajustes de Interferencia se realizan para asegurar que las piezas acopladas no se muevan una en relacin con la otra.

Tolerancias y Ajustes

Errores de fabricacin pueden ser:

De dimensin

De forma

De posicin

De superficie

Tolerancias de dimensin La dimensin del campo de tolerancia est dada por la diferencia de la desviacin mayor y la desviacin menor de la dimensin, a esta magnitud se le denomina Calidad ISO Esta calidad es la dimensin caracterstica para el escalonamiento de los campos de tolerancia, cuya amplitud es un mltiplo de la unidad de tolerancia i, definida por:

i 0.45 3 D 0.001 DDonde i esta en m, yD es el dimetro de la pieza en milmetros.

Tolerancias de dimensin Se utilizara la siguiente terminologa en el estudio de este tipo de Problemas: Flecha/eje: elemento macho del acoplamiento. Agujero: elemento hembra en el acoplamiento. Dimensin: Es la cifra que expresa el valor numrico de una longitud o de un ngulo. Dimensin nominal: (dN para flechas, DN para agujeros): es el valor terico que tiene una dimensin, respecto al que se consideran las medidas limites. Dimensin efectiva o real:(de para flecha, De para agujeros): es el valor real de una dimensin, que ha sido delimitada midiendo sobre la pieza ya construida.

Tolerancias de dimensin Dimensiones limites: (mxima, dM para flechas, DM para agujeros; mnima, dm para flechas, Dm para agujeros): son los valores extremos que puede tomar la dimensin efectiva. Desviacin o diferencia: es la diferencia entre una dimensin y la dimensin nominal. Diferencia efectiva: es la diferencia efectiva entre la medida efectiva y la dimensin nominal. Diferencia superior o inferior: es la diferencia entre la dimensin mxima/mnima y la dimensin nominal correspondiente ds/di para flechas Ds/Di para agujeros. Diferencia fundamental: es una cualquiera de las desviaciones limites (superior o inferior) elegida convenientemente para definir la posicin de la zona de tolerancia en relacin a la lnea cero.

Tolerancias de dimensin

Lnea de referencia o lnea cero: es la lnea recta que sirve de referencia para las desviaciones o diferencias y que corresponde a la dimensin nominal.

Tolerancia (t para flechas, T para agujeros): es la variacin mxima que puede tener la medida de la pieza. Viene dada por la diferencia entre las medidas limites, y coincide con la diferencia entre las desviaciones superior e inferior.Zona de la tolerancia: es la zona cuya amplitud es el valor de la Tolerancia Tolerancia fundamental: es la tolerancia que se determina para cada grupo de dimensiones y para cada calidad de trabajo.

Tolerancias de dimensin

Tolerancias de dimensin

Tolerancias de dimensin

Tolerancias de dimensin Las tolerancias dimensionales se pueden representar en los dibujos de varias formas: Con su medida nominal seguida de las desviaciones limites. Con los valores mximo y mnimo. Con la notacin normalizada ISO.

Pueden ser a su vez:

a) Bilaterales, cuando la dimensin de una pieza puede ser mayor o menor que la dimensin dada.b) Unilateral, cuando la dimensin de una pieza puede ser solo mayor, o solo menor, que la dimensin dada. ( se desva slo en una direccin respecto al tamao bsico

Tolerancias de dimensin Las unidades de las desviaciones son las mismas que las de la dimensin nominal. Normalmente sern milmetros. El numero de cifras decimales debe ser el mismo en las dos diferencias, salvo que una de ellas sea nula.

Tolerancias de dimensin Los smbolos ISO utilizados para representar las tolerancias dimensionales tienen tres componentes: Medida nominal. Una letra representativa de la diferencia superior en valor y en signo (minscula para eje, mayscula para agujero), que indica la posicin de la zona de tolerancia. Un numero representativo de la anchura de la zona de tolerancia (Calidad de la tolerancia).

Tolerancias de dimensin

Si los valores estn limitados en mximo y mnimo es suficiente con poner los valores limite.

Tolerancias de dimensin

Calidad de la tolerancia El sistema de tolerancias y ajustes ISA tiene como fundamento las siguientes premisas: 1o) La temperatura de referencia es de 20 C 2o) El Sistema ISO de tolerancias ( Norma ISO 286(I)-62) para dimensiones nominales comprendidas entre 0 y 500mm realiza una particin en grupos de dimetros dentro de cuyos limites las magnitudes nominales de las tolerancias permanecen constantes. Los dimetros incluidos son de 0 a 500mm. 3o) Dicha norma distingue dieciocho calidades (o dieciocho grados de tolerancia o clases de precisin) designados como IT01, IT0, IT1,, IT18, y se calcularon las tolerancias que se llaman fundamentales.

Tolerancias de dimensin

4o)Para cada grupo de dimetros y cada calidad, la tolerancia, llamada fundamental, permaneci constante.

5o)Las tolerancias fundamentales, para las calidades 5 a 16, se determinaron en funcin de la unidad de tolerancia internacionalLa calidad o ndice de calidad es un conjunto de tolerancias que se corresponde con un mismo grado de precisin para cualquier grupo de dimetros. Cuanto mayor sea la calidad de la pieza, menor ser la tolerancia. De esta forma, las calidades 01 a 3 para ejes y 01 a 4 para agujeros se usan para calibres y piezas de alta precisin. Las calidades 4 a 11 para ejes y 5 a 11 para agujeros, estn previstas para piezas que van a estar sometidas a ajustes. Por ultimo, las calidades superiores a 11 se usan para piezas o elementos aislados que no requieren un acabado tan fino.

Tolerancias de dimensin

Tabla I Magnitudes bsicas para los campos de tolerancia

Tolerancias de dimensin

Posicin de la zona de tolerancia. El sistema ISO de tolerancias define veintiocho posiciones diferentes para las zonas de tolerancia, situadas respecto a la lnea cero. Se definen mediante unas letras (maysculas para agujeros y minsculas para flechas), segn se muestra a continuacin:

Agujeros: A, B, C, CD, D, E, EF, F, FG, G, H, J, Js, K, M, N, P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZCFLECHAS/EJES : a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h, j, js, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc.

Tolerancias de dimensin

En la tabla II se muestran las diferencias fundamentales para ejes expresadas en micras. La diferencia fundamental es igual a la superior ds para las posiciones a hasta h, y la inferior di para las posiciones j hasta zc. La otra diferencia fundamental se puede calcular a travs de las relaciones:

Tabla II Dimensiones mnimas o posicin del campo de tolerancia

Tolerancias de dimensin

En la tabla III se muestran las diferencias fundamentales para agujeros expresadas en micras. La diferencia fundamental es la inferior Di para las posiciones A hasta H, y la superior Ds para las posiciones J hasta ZC. La otra diferencia fundamental se puede calcular a travs de las relaciones:

Tabla II Distancias mnimas o posicin de los campos de tolerancia para dimensiones internas o agujeros segn la definicin de la ISO

Tolerancias de dimensin Dado que para cada grupo de dimetros nominales se pueden elegir un numero elevado de zonas de tolerancia y de grados de calidad, se recomienda utilizar solamente algunas zonas de tolerancia, llamadas ZONAS DE TOLERANCIA PREFERENTES.

Tolerancias de dimensin

Tolerancias ms comunes para dimensiones externas o flechas segn la definicin de la ISO.

Tabla 4.5 continuacin

Tolerancias ms comunes para dimensiones internas o agujeros segn la definicin de la ISO

Tolerancias de dimensin Ajustes: Se denomina ajuste a la diferencia entre las medidas antes del montaje de dos piezas que han de acoplar. Segn la zona de tolerancia de la medida interior y exterior, el ajuste puede ser: Ajuste mvil o con juego. Ajuste indeterminado o de transicin. Ajuste con apriete o de interferencia.

Tolerancias de dimensin Sistema Agujero Bsico: En este sistema se toma siempre como elemento fijo para el ajuste la posicin del agujero H, y a partir de ah, se usan los datos de Apriete Mximo, Apriete Mnimo, Tolerancia del Agujero y Tolerancia del Eje para obtener las diferencias inferiores mxima y mnima para la posicin del eje que verifican las condiciones del ajuste. (La flecha se ajusta en su tolerancia para conseguir el ajuste deseado)

Tolerancias de dimensin Sistema Eje Bsico: En este sistema se toma siempre como elemento fijo para el ajuste la posicin del eje h, y a partir de ah, se usa los datos de Apriete Mximo, Apriete Mnimo, Tolerancia del Agujero y Tolerancia del Eje para obtener las diferencias superiores mximas y mnimas para la posicin del agujero que verifican las condiciones del ajuste (Las tolerancias del agujero sern las que se ajusten:

Tolerancias de dimensin

Tolerancias de dimensin Apriete (A) es la diferencia entre las medidas efectivas de eje y agujero, antes del montaje, cuando esta es positiva, es decir, cuando la dimensin real del eje es mayor que la del agujero: A = de - De > 0

Tolerancias de dimensin Apriete mximo (AM) es el valor de la diferencia entre la medida mxima del eje y la medida mnima del agujero: AM = dM Dm Apriete mnimo (Am) es el valor de la diferencia entre la medida mnima del eje y la mxima del agujero: Am = dm DM

Tolerancias de dimensin Se llama tolerancia del Apriete (TA) a la diferencia entre los apriete mximo y mnimo, que coincide con la suma de las tolerancias del agujero y del eje: TA = AM - Am = T + t

Tolerancias de dimensin Juego (u Holgura) Se denomina juego (J) a la diferencia entre las medidas del agujero y del eje, antes del montaje, cuando esta es positiva, es decir, cuando la dimensin real del eje es menor que la del agujero: J = De - de > 0

Tolerancias de dimensin Juego mximo (JM) es la diferencia que resulta entre la medida mxima del agujero y la mnima del eje: JM = DM dm Juego mnimo (Jm) es la diferencia entre la medida mnima del agujero y la mxima del eje: Jm = Dm - dM

Tolerancias de dimensin Se llama tolerancia del juego (TJ) a la diferencia entre los juegos mximo y mnimo, que coincide con la suma de las tolerancias del agujero y del eje:

TJ = JM - Jm = T + t

Tolerancias de dimensin Se denomina ajuste indeterminado (I) o de Transicin a un tipo de ajuste en el que la diferencia entre las medidas efectivas de agujero y eje puede resultar positiva o negativa, dependiendo de cada montaje concreto: I = De - de < 0 o > 0 JM = DM - dm AM = dM Dm Se llama tolerancia del ajuste indeterminado (TI) a la suma del juego mximo y del aprieto mximo, que coincide con la suma de las tolerancias del agujero y del eje: TI = JM + AM = T + t

Teniendo en cuenta las posiciones y tamaos relativos entre las tolerancias de ejes y agujeros, se pueden dar tres casos:

Tolerancias de dimensin El valor del Juego mximo supera al Apriete mximo

Tolerancias de dimensin El apriete mximo es igual al juego mximo.

Tolerancias de dimensin El apriete mximo es superior al juego mximo.

Tolerancias de dimensin Para determinar los juegos limites se tendr en cuenta que: Se debe evitar todo exceso de precisin. Se debe adoptar siempre que sea posible mayor tolerancia para el eje que para el agujero. Se deben elegir las tolerancias de forma que las calidades del eje y del agujero no varen en mas de dos ndices. Se debe tener en cuenta la experiencia en ajustes anlogos. Montaje de las piezas

Tolerancias de dimensin Al fijar los juegos limites de un acoplamiento se deben tener en cuenta: Estado superficial. Naturaleza del material. Velocidad de funcionamiento. Naturaleza, intensidad, direccin, sentido, variacin y prioridad de los esfuerzos.

Engrase.Desgaste. Geometra del conjunto.

Tolerancias de dimensin

Tolerancias de dimensin

Diferentes tipos de ajuste y sus aplicaciones

Tabla 4.7 continuacin

Juegos e interferencia correspondientes a algunos ajustes muy comunes

Figura 4.3 Relacin de costos de fabricacin con las cualidades ISO de fabricacin

Tolerancias de dimensin libre. Desviaciones permisibles en longitudes (valores en mm)

Tolerancias de forma, posicin y funcionamiento

Pieza se compone de partes o elementos con forma geomtrica bsica, es decir: cilindros, placas, etc.

Procesos de fabricacin no permiten la fabricacin de la pieza ideal en cuanto a dimensin y sobre todo en cuanto a la forma, se requiere el establecimiento de las tolerancias de forma, posicin y funcionamiento de los elementos geomtricos simples.

Ejemplo de piezas configuradas como la composicin de elementos geomtricos simples, tales como: cilindros, conos, esferas, cubos, placas, etc.

Tolerancias de forma, posicin y funcionamiento

DefinicinTolerancias de forma: espacio comprendido entre las dos lneas o superficies geomtricamente ideales colocadas en cada limite de tolerancia de dimensin. Las lneas limite definen la zona de tolerancia en la que el perfil real de la pieza se deber encontrar definido.

Tolerancias de posicin: Son tolerancias de direccin, de lugar o colocacin y de funcionamiento. Limitan las desviaciones permisibles en la posicin geomtrica ideal, que deben guardar entre si dos o mas elementos en la misma pieza

Tolerancias de forma, posicin y funcionamiento Relaciones entre las tolerancias de dimensin forma y posicin. 1. Con excepcin de casos especiales las tolerancias siempre son menores que las de dimensin. 2. Las tolerancias de forma o de posicin se indicarn, solamente cuando son indispensables para la satisfaccin de la funcin y para la fabricacin econmica. 3. En caso de que la funcin del elemento no acepte esta tolerancia implcita, definida por la tolerancia de dimensin por considerarse muy grande, entonces se deber especificar de manera adicional. 4. Las tolerancias de coaxialidad y simetra conservan su validez para ejes, o bien, para los intermedios. Pero estas tolerancias son independientes de las dimensiones nominales del elemento en cuestin. 5. La tolerancia de funcionamiento concntrico es la suma de las tolerancias de redondez y coaxialidad, de tal manera que, la desviacin permisible de coaxialidad es dependiente de la tolerancia establecida de funcionamiento concntrico y de la redondez existente

Vemos, pues, que en la fabricacin se producen irregularidades geomtricas que pueden afectar a la forma, posicin y orientacin de los diferentes elementos constructivos de las piezas.

Smbolos para las tolerancias de forma, posicin y funcionamiento

RECTANGULO DE TOLERANCIA

La indicacin de las tolerancias geomtricas en los dibujos se realiza por medio de un rectngulo dividido en dos o ms compartimentos, los cules contienen, de izquierda a derecha, la siguiente informacin: Smbolo de la caracterstica a controlar. Valor de la tolerancia expresada en las mismas unidades utilizadas para el acotado lineal. Este valor ir precedido por el smbolo si la zona de tolerancia es circular o cilndrica. Letra identificativa del elemento o elementos de referencia, si los hay.

ELEMENTO CONTROLADO

El rectngulo de tolerancia se une el elemento controlado mediante una lnea de referencia terminada en flecha, en la forma siguiente:

Sobre el contorno del elemento o en su prolongacin (pero no como continuacin de una lnea de cota),cuando la tolerancia se refiere a la lnea o superficie en cuestin.

Como prolongacin de una lnea de cota, cuando la tolerancia se refiere al eje o plano de simetra del elemento en cuestin.

Sobre el eje, cuando la tolerancia se refiere al eje o plano de simetra de todos los elementos que lo tienen en comn.

ELEMENTOS DE REFERENCIA

Cuando el elemento a controlar se relacione con una referencia, esta se identifica con una letra mayscula colocada en un recuadro que va unido a un tringulo de referencia. La misma letra que identifica la referencia se repite en el rectngulo de tolerancia.

Si el rectngulo de tolerancia se puede unir directamente al elemento de referencia, la letra de referencia puede omitirse.

El tringulo y la letra de referencia se colocan:

Sobre el contorno del elemento o en una prolongacin del contorno (pero claramente separada de la lnea de cota), cuando el elemento de referencia es la propia lnea o superficie que define dicho contorno.

Como una prolongacin de la lnea de cota cuando el elemento de referencia es el eje o plano de simetra del elemento en cuestin.

Sobre el eje o plano de simetra cuando la referencia es el eje comn o plano de simetra de todos los elementos que lo tengan en comn.

Un sistema de referencias mltiples consiste en varios elementos de referencia. Si las referencias deben ser aplicadas en un determinado orden, las letras maysculas de referencia debern ser colocadas en recuadros contiguos, en el mismo orden en que se tengan que aplicar.

Si las referencias mltiples no deben ser aplicadas en un determinado orden, las letras maysculas de referencia debern de colocarse juntas en el ltimo recuadro del rectngulo de tolerancia.

Una referencia comn formada por dos elementos de referencia se identifica con dos letras separadas por un guin.

ESPECIFICACIONES RESTRICTIVAS Indicaciones restrictivas sobre la forma del elemento dentro de la zona de tolerancia, debern indicarse al lado del rectngulo de tolerancia.

Cuando sea necesario especificar ms de una tolerancia a un elemento, se darn las especificaciones en rectngulos colocados uno sobre otro.

Cuando la tolerancia se aplica a una longitud parcial, en cualquier posicin, el valor de dicha longitud debe aadirse detrs 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 indicacin. En este caso la tolerancia se aplica a cualquier lnea de la longitud indicada, en cualquier posicin y cualquier direccin.

Cuando una especificacin referida a un elemento completo deba ser complementada con otra referida a una parte de l, esta ltima deber colocarse debajo de la anterior, en otro recuadro.

Si la tolerancia se aplica a una parte concreta del elemento, deber dimensionarse con la ayuda de cotas y una lnea gruesa de trazo y punto. Del mismo modo, cuando se toma como referencia solamente una parte de un elemento, deber dimensionarse con la ayuda de cotas y una lnea gruesa de trazo y punto.

ESPECIFICACION DE LAS TOLERANCIAS GEOMETRICAS ZONAS DE TOLERANCIA De acuerdo con la caracterstica objeto de la tolerancia y de la forma en que est acotada, la zona de tolerancia puede ser una de las siguientes: La superficie de un crculo. La superficie comprendida entre dos crculos concntricos. La superficie comprendida entre dos rectas paralelas o dos lneas 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 paraleleppedo.

INDICACION DE TOLERANCIAS GEOMETRICAS En las siguientes tablas se presentan una serie de ejemplos de indicacin e interpretacin de tolerancias geomtricas.

TOLERANCIAS DE SUPERFICIE Dependiendo del grado de exigencias funcionales impuestas y de la funcin, que habr de satisfacer la pieza, se exige una cierta calidad en la superficie, es decir, se exige un cierto acabado Perfil de referencia.- es la lnea a la cual se refiere todas las desviaciones de forma en la superficie, y toca el perfil real en la cresta ms elevada Perfil base, es la lnea paralela al perfil de referencia desplazada hacia debajo de manera que alcance a tocar el punto ms inferior del perfil real Perfil medio, lnea que dentro del tramo de medicin, representa la lnea de referencia desplazada a la parte media del perfil real.

Dimensiones para la rugosidad

Profundidad de rugosidad mxima Rt Profundidad de aplastamiento Rp (Sum yi / I) Profundidad de rugosidad media Rz, Ra (Sum hi / I)

a) Valor de rugosidad media Ra b) Proceso de generacin de la superficie; tratamiento trmico y(o recubrimiento c) Longitud del tramo de medicin d) Direccin de la huella e) Sobredimensin necesaria para el trabajado posterior f) Otras dimensiones de rugosidad

No importa la forma de generar la superficie

Superficie NO debe ser generada por corte, sino por modelado, o estado original

Superficie debe ser generada por corte

Smbolos para establecer el sentido de la huella de un acabado superficial

Paralelo a la direccin de la vista en la que el smbolo esta dibujado. Por ejemplo rectificado longitudinal.

Perpendicular al plano de proyeccin de la vista en la que se encuentra el smbolo. Por ejemplo rectificado longitudinal

Cruzado con dos ngulos respecto de la lnea en la que se encuentra el smbolo. Por ejemplo bruido (X)

En muchas direcciones. Por ejemplo rectificado frontal o pulido. (M)

Aproximadamente concntrico al eje de la superficie sobre la que se encuentra el smbolo. Rectificado frontal centrado. (C)

En forma de roseta. Por ejemplo rectificado central rectificado