Tolerancias Geométricas Figura 6.11 Bono de referencia= tamaño del gage-tamaño efectivo de la envoltura Aplicaciones de referencias tridimensionales en condición MMC Eje de referencia primario, en MMC Cuando un cilindro es designado como referencia primaria en MMC, un escantillón fijo puede usarse como simulador de referencia. El tamaño de este simulador es igual a la condición MMC del detalle referencia (o en ciertos casos, el peor caso de envoltura). El eje de referencia corresponde con el del simulador. Dependiendo del tamaño efectivo del detalle referencia, un bono de referencia puede estar disponible. La figura 6.12 muestra dos ejemplos de lo anterior; primero para un detalle referencia externo y luego para un detalle referencia interno. 102 AME de la referencia A Bono de referencia posible Ø 12.8 0.0 Ø12.6 (MMC) 0.2 Ø12.4 0.4 Ø12.2 0.6 Ø12.0 (LMC) 0.8
Tolerancias Geométricas Figura 6.12 Plano central como referencia primaria, MMC Cuando un detalle 3D formado por planos paralelos es designado como referencia primaria en MMC, un escantillón fijo puede usarse como referencia simulada. El tamaño de este simulador es igual a la condición MMC del detalle referencia ( o en ciertos casos, el peor caso de envoltura). El plano central de referencia corresponde con el plano central del simulador. Dependiendo del tamaño efectivo del detalle referencia, un bono de referencia puede estar disponible. La figura 6.13muestra dos ejemplos de lo anterior; primero para un detalle referencia interno y luego para un detalle referencia externo. 103
Tolerancias Geométricas Figura 6.13 Eje referencia secundario, MMC Cuando una pieza es orientada por una superficie y localizada mediante un cilindro, es frecuente que dichos detalles sean designados como referencias,como se ilustra en la figura 6.14, donde la superficie es referencia primaria y el eje es referencia secundaria en condición MMC. Entonces aplican las siguientes condiciones: • La superficie de referencia primaria tendrá como mínimo tres puntos de contacto. • La referencia simulada correspondiente al hueco tendrá que ser fija en su diámetro, (el peor caso de envoltura) ya que está especificada en condición MMC. • El eje referencia es el correspondiente a la referencia simulada. • El eje referencia es perpendicular a la referencia primaria. • Dependiendo del tamaño de envoltura efectivo para el hueco cilíndrico, un bono de referencia puede estar disponible. 104
Tolerancias Geométricas Si existe una relación de posición angular para el orificio de 14 mm, es necesario agregar una referencia terciaria, como se verá en un caso más adelante. Figura 6.14 1.Para el dibujo de abajo, dibuje la diferencia simulada para establecer la referencia plana B y el eje referencia A. 105
Tolerancias Geométricas 2. De acuerdo con el marco de control mostrado, dibuje la referencia simulada necesaria para establecer las tres referencias especificadas A, B y C. 3. Describa el significado de Detalles Referencia Coaxiales. 4. Para esta pieza, complete los marcos de control especificando las referencias de acuerdo con las siguientes Instrucciones: • El eje del orificio 12.2 es la referencia B. • La referencia C es el plano central de la ranura recta. • La referencia D es el patrón de dos orificios iguales. • El plano central de la anchura 38.6 es la referencia E. • La referencia F es el eje del orificio del costado. 106
Tolerancias Geométricas CAPÍTULO 7 TOLERANCIAS DE ORIENTACIÓN Objetivos de este capitulo • Interpretar el control de perpendicularidad • Interpretar el control de angularidad • Interpretar el control de paralelismo Los controles involucrados en la orientación de un detalle se utilizan cuando otros controles no son suficientes para que la pieza funcione o intercambie adecuadamente por motivo de las características que los tres controles de orientación proveen. 107
Tolerancias Geométricas Los controles de orientación se muestran en la figura 7.1, donde la primera fila muestra la forma perfecta en cada caso, y la fila inferior muestra piezas con defectos de orientación. Figura 7.1 Control de perpendicularidad Ángulos de 90° implícitos Cuando dos líneas de un dibujo se muestran formando un ángulo de 90°, este valor está implícito, y su tolerancia se especifica en el recuadro o en una nota, como en la parte alta de la figura 7.2. Este método funciona en algunos casos,pero tiene dos deficiencias: a. La zona de tolerancia tiene forma de abanico, y se incrementa conforme se aleja del origen como se observa en las figuras de abajo. b. Se carece de una referencia o datum, por lo que la inspección se puede realizar de dos maneras diferentes, como se ve también en la parte baja de la figura, afectando las relaciones funcionales entre las dos caras. 108
Tolerancias Geométricas Figura 7.2 Para evitar estas deficiencias es preferible utilizar la tolerancia de perpendicularidad, que se describirá en las páginas siguientes. Además, el control de perpendicularidad sirve también indirectamente para controlar la planicidad de la superficie dentro de ciertos límites. Definición: perpendicularidad es la condición de una superficie, plano central oeje que se encuentra formando 90° exactamente con respecto a un eje o un plano de referencia. Algunos controles geométricos como la posición, el cabeceo y el perfil pueden limitar indirectamente la perpendicularidad, pero no esinspeccionada. Si se desea inspeccionar esta característica deberá existir uncontrol, con una tolerancia menor que la que pudieran proporcionar los controles indirectos. Perpendicularidad aplicada a una superficie La pieza que se representa en la figura tiene dos referencias de perpendicularidad. La cara controlada es la de la izquierda y su zona de tolerancia es perpendicular a las caras A y B. Son efectivos los siguientes conceptos: 109
Tolerancias Geométricas • La forma de la zona de tolerancia está formada por dos planos paralelos que son perpendiculares a las dos referencias, separados una distancia equivalente al valor de la tolerancia. • Todos los elementos de la superficie controlada deben estar dentro de la zona de tolerancia. • La zona de tolerancia también controla la planicidad de la superficie controlada. • El peor contorno de la superficie no es afectado. En este texto se manejan dos tipos de zonas de tolerancia: El espacioentre dos planos o el espacio dentro de uncilindro, pero existe un tercer tipo que está limitado entre dos líneas paralelas, utilizado en casos no muy comunes. No está explicado en este texto. Figura 7.3 110
Tolerancias Geométricas 111 Perpendicularidad: Una tolerancia de perpendicularidad especifica: 1. Una zona de tolerancia definida por dos planos paralelos perpendiculares a un plano de referencia dentro de la cual debe encontrarse la superficie de un detalle o el plano central de un detalle, como en los dos ejemplos de la derecha. En el segundo ejemplo existe bono de tolerancia por el modificador MMC y se puede utilizar un escantillón fijo para verificar la perpendicularidad. Figura 7.4 2. Una zona de tolerancia definida por dos planos paralelos perpendiculares a un eje de referencia dentro de la cual debe de esta página 3. Una zona cilindrica de tolerancia perpendicular a un plano de referencia dentro de la cual debe encontrarse el eje de un detalle, como en los dos ejemplos de la derecha. En ambos, el detalle tolerado es cilíndrico en condición MMC y la referencia es un plano. 4. Una zona de tolerancia definida por dos líneas rectas paralelas perpendiculares a un plano o un eje de referencia dentro de la cual debe encontrarse un elementode la superficie. El ejemplo que se ilustra a la derecha es un ejemplo, con perpendicularidad radial.
Tolerancias Geométricas Figura 7.5 Verificación con escantillón funcional En la figura de esta página un control de perpendicularidad que contiene modificador MMC es aplicado a un cilindro. Este tipo de control usualmente se utiliza para asegurar la función de ensamble, y aplican las siguientes condiciones: • La zona de tolerancia es un cilindro perpendicular a la referencia, con un valor equivalente al diámetro. • El bono de tolerancia es permitido. • El peor caso de contorno es afectado • Un escantillón fijo se utiliza para inspeccionar ' Cuando se calcula el bono en estas condiciones, la envoltura efectiva AME es orientada respecto a a la referencia primaria. Nótese que el gauge este fabricado a la condición virtual. Figura 7.8 112
Tolerancias Geométricas Una aplicación común de la perpendicularidad aplicada a un cilindro es para controlar una referencia secundaria relativa a ala referencia primaria. Inspección de la perpendicularidad en una cara plana La figura 7.3 estudiada varias páginas atrás muestra una pieza con control de perpendicularidad. Para inspeccionar la pieza se hacen tres verificaciones separadas: El tamaño 3D, el contorno según la regla # 1 y la perpendicularidad. En este método de inspeccionar la perpendicularidad se utiliza una escuadra de precisión y una laina de 0.2 mm, que es la tolerancia aceptada. Se ponen en contacto las dos superficies procurando que sus respectivas bases se mantengan en apoyadas en la superficie de la mesa. Enseguida se hace el intento de introducir la laina o alambre de precisión por diferentes lugares; si se logra introducirlo es que hay un hueco más grande que la tolerancia y por lo tanto no cumple con al especificación. Esta escuadra tiene orificios para indicadores de carátula. Colocando varios indicadores que se ponen en ceros con ayuda de un bloque patrón, se puede también determinar el defecto de perpendicularidad. En las siguientes páginas se verán otros métodos de inspección. 113
Tolerancias Geométricas Figura 7.9 Requisito conforme a dibujo. Método de medición 1. Empuje el pedestal con la placa de detención y el medidor de calibre contra un cuadrado cilíndrico sobre la placa de superficie y ponga el medidor de carátula en cero. 2. Ponga el producto con la superficie de referencia A sobre la placa de superficie. 3. Empuje el producto contra la placa de detención del pedestal de manera que el medidor de carátula esté midiendo el punto B2 y registre la lectura. 4. Repita la operación No. 3 para los otros 7 puntos de medida. 5. Determine la desviación como el valor máximo de las dos lecturas en cada superficie. 114
Tolerancias Geométricas Figura 7.10 *) Para consultar el significado de este requisito, vea la sección 2.8.1. D2 Figura 7.11 115
Tolerancias Geométricas Resultado de medida Pieza número Resultados de medida en µm Desviación de medida en µm Evaluación Punto de medida I 2 3 4 Correcto Incorrecto (ejemplo) B C D E 0 0 0 0 +8 -4 +5 -12 0 0 0 0 +5 -9 -8 -9 8 9 8 12 X X X X B C D E Angularidad Definición: Angularidad es la condición de una superficie, eje o plano central de que se encuentre a un ángulo especificado (diferente de 90°) respecto a un planoo eje de referencia. La tolerancia de angularidad es la distancia entre dos planos paralelos, inclinados en un ángulo especificado respecto a un plano o eje de referencia dentro de la cual debe encontrarse una superficie, eje o plano central. En el ejemplo de esta página la superficie angular deberá estar totalmente dentro de la zona de tolerancia, que se encuentra a 45° (dimensión básica) respecto al plano de referencia A. 116
Tolerancias Geométricas Figura 7.12 Zonas de tolerancia para angularidad de acuerdo a los límites dimensionales En las siguientes figuras los planos que limitan la superficie tolerada contactan dicha superficie de distinta manera: los dos dibujos de la izquierda están en el límite dimensional mayor, mientras que los otros dos están en el límite dimensionalmenor; en cualquier caso, la tolerancia de angularidad queda comprendida dentrola tolerancia dimensional de modo que los cuatro casos son aceptables. La tolerancia de angularidad sirve también para controlar la planitud cuando se trata de superficies planas como la de este ejemplo. 117
Tolerancias Geométricas Figura 7.13 Cuando existe un control de angularidad aplicado a una superficie, tiene vigencia lo siguiente: • La zona de tolerancia es el espacio entere dos planos paralelos, orientada con respecto a un plano referencia con un ángulo básico. • Todos los elementos de la superficie deben encontrarse dentro de la zona de tolerancia. • La zona de tolerancia también limita la planicidad de la superficie. • El peor contorno no se ve afectado, contrario a lo que sucede cuando se trata de detalles 3D. Algunos controles geométricos como la tolerancia de posición, el cabeceo total y el perfil pueden limitar indirectamente la angularidad, pero no es inspeccionada. Si se desea inspeccionar esta característica deberá existir un control, con una tolerancia menor que la que pudieran proporcionar los controles indirectos. Inspección de la angularidad en una superficie plana La angularidad puede inspeccionarse con una mesa de senos como la mostrada en la figura. Se establece un patrón de altura por medio de los bloques o galgasde precisión de manera que la mesa quede inclinada el mismo ángulo que la superficie controlada, luego con un indicador de carátula se inspecciona la superficie para ver si sus elementos están dentro de la zona de tolerancia. En la figura se muestran también los modificadores aceptados en el marco de control. En la siguiente página se muestra la distribución de bloques para un juego de 81 piezas, en pulgadas. 118
Tolerancias Geométricas ANGULARITY (APPLIED TO A SURFACE) Figura 7.16 Distribución de bloques patrón, juego de 81 piezas en pulgadas 9 PIEZAS DE .1001, .1002, .1003............ 1009 in 49 PIEZAS DE .101, .102, .103 ............149 19 PIEZAS DE .050, .100, .150 ...........950 4 PIEZAS DE 1, 2,3 Y 4 PULGADAS Distribución de bloques patrón, juego de 49 piezas en milímetros 1 PIEZA DE 1.1005 mm 20 PIEZAS DE 1.01, 1.02, 1.03 .........1.20 20 PIEZAS DE 1, 2, 3 .....20 8 PIEZAS DE 30, 40, 50 ..... 100 Para cualquiera de los dos juegos cuando se trata de formar una columna de determinada altura, el procedimiento de selección consiste en escoger primero la pieza que coincide con el último decimal, se resta su valor al total, y así consecutivamente hasta completar el valor. 119
Tolerancias Geométricas Control de angularidad para un cilindro hueco Precediendo al dibujo de esta pieza se muestran los modificadores aceptados en el control geométrico de angularidad para un orificio cilíndrico. Figura 7.17 Inspección de angularidad con un patrón de ángulo. En esta inspección se utiliza un patrón de angularidad para poner en cero el indicador de carátula, cuyo vástago debe tener una posición perpendicular a la superficie controlada, dicho de otro modo, su inclinación corresponde con el ángulo complementario. Ya puesto en cero el indicador se coloca la pieza de producción apoyada en la base de la misma manera que se hizo con la pieza patrón. Las figuras de la siguiente página complementan la explicación. 4.4.9.1 Angularidad *) Requisito conforme a dibujo. 120
Tolerancias Geométricas Método de medición. 1. Empuje el pedestal con la placa de detención y el medidor de carátula contra la pieza reguladora sobre la placa de superficie y ponga elmedidor de carátula en cero. 2. Ponga el producto con la superficie de referencia A sobre la placa de superficie, empújelo contra la placa de detención del pedestal y registre la lectura. 3. Determine la desviación que es igual a la lectura en el punto de medición B2. Preparación de prueba Figura 7.18 Estudio de método de medida y puntos de medida Figura 7.19 Número de pieza Resultados de medida en mm Desviación de medida Evaluación B1 B2 Correcto Incorrecto 121
Tolerancias Geométricas en mm (pieza ajustada) (ejemplo) 0 0 0 -0,05 0,05 1 2 3 4 5 Prueba de especificación legal para un control de angularidad Se deben satisfacer las siguientes condiciones: • Una o más planos de referencia, un eje referencia o plano de referencia deben aparecer en el marco de control. • Los modificadores deben aparecer solo cuando se trata de detalles 3D. Cuando se trata de una superficie no deben aparecer. • Un ángulo básico debe especificarse relativo a las referencias. • El valor de la tolerancia debe ser menor que la de otros controles quelimitan la perpendicularidad, tales como cabeceo total, posición, concentricidad o perfil, ya que el control de angularidad es un refinamiento de otras tolerancias. La gráfica de flujo que se muestra a continuación sirve para establecer la legalidad de un control de angularidad. Aplica para referencias en condición RFS solamente. 122
Tolerancias Geométricas Paralelismo Definición: Paralelismo es la condición de una superficie, un eje o un plano central de ser paralelo a una referencia. El control de paralelismo es la tolerancia que limita la variación permitida. Una tolerancia de paralelismo especifica: 1. Una zona de tolerancia definida por dos planos o dos líneas paralelas a un plano o eje de referencia dentro de la cual debe de encontrarse un plano o eje de un detalle, como se muestra en los dos ejemplos de esta página. Nótese como la condición MMC da la posibilidad de mayor tolerancia 2. Una zona de tolerancia cilíndrica paralela a un eje de referencia dentro de la cual debe encontrarse el eje de un detalle, como se muestra en los dosejemplos de esta página. Nótese como la condición MMC da la posibilidad de mayor tolerancia. 123
Tolerancias Geométricas 124
Tolerancias Geométricas Figura 7.21 Parelismo entre un eje y un plano Aquí tenemos otro ejemplo de un orificio controlado en su paralelismo respecto al plano de la base. Se incluye también un dibujo del escantillón utilizado para inspeccionar esta pieza, el cual contiene la referencia plana y el perno-gauge es fijo fabricado a condición virtual 0 = 10.1 mm. El control de paralelismo aplicado a una superficie no se afecta el peor caso de contorno (WCB) pero en un detalle 3D como es este caso es orientado en relación con los datums establecidos. 125
Tolerancias Geométricas Figura 7.22 Referencias coplanarias y no coplanarias simultáneas En ciertos casos dos superficies que son coplanarias sirven simultáneamente de referencia, como en el primer ejemplo de esta pagina. Nótese que las denominaciones ocupan la misma celda, separadas por un guion. En este caso el orden en que se escriben las letras no tiene importancia. En el segundo ejemplo las referencias no son coplanarias, pero controlan simultáneamente el paralelismo. 126
Tolerancias Geométricas 3.4.2 Paralelismo Figura 7.23 127
Tolerancias Geométricas Figura 7.24 128
Tolerancias Geométricas Inspección de paralelismo. Cuando la tolerancia de paralelismo se aplica a una superficie plana como en el ejercicio que sigue, controla la planitud, si la tolerancia para esta característica no está especificada. Esto significa que la planitud implícita en la superficie, deberá ser al menos tan buena como el paralelismo. También podemos ver la verificación de paralelismo con un indicador de carátula. Requisito conforme a dibujo Método de medida 1. Ponga la superficie de referencia de la pieza sobre tres bloques pequeños con la misma altura. 2. Pruebe la superficie de arriba con el medidor de carátula y determine las lecturas máxima y mínima. 3. Determine la desviación como la diferencia entre las lecturas máxima y mínima. Preparación de prueba Figura 7.25 129
Tolerancias Geométricas Paralelismo para el plano tangente El paralelismo controla la planicidad por refinamiento, pero cuando la planicidad de una superficie no es crítica no hay necesidad de utilizar el control de paralelismo ordinario. En tal caso se utiliza el modificador de plano tangente, que es el plano imaginario que toca los puntos más altos de la superficie, los cuales deben estar contenidos dentro de la zona de tolerancia. Este control hace la característica de paralelismo más económica que la ordinaria, y se aplica en piezas donde la planicidad no es mandataria. Dentro del marco de control geométrico vemos el modificador como una T encerrada en un círculo. Figura 7.29 Cuestionario capítulo 7 Las preguntas 1 a la 3 se refieren a la figura de esta página. 130
Tolerancias Geométricas 1. ¿Cuál es la forma y tamaño de la zona de tolerancia en el control de perpendicularidad? 2. Llene la tabla que aparece después de la figura. 3. Bosqueje y dimensione un escantillón de inspección para la pieza, sin considerar el patrón de orificios. If the actual size of dia. B is... The bonus tolerance possible is... The perpendicularity tolerance zone diameter would be... 52.0 51.9 51.8 4. Para cada marco de control mostrado, escriba una "C" cuando lo considere correcto, de lo contrario explique el defecto. 131
Tolerancias Geométricas 5. Mencione dos tipos comunes de zona de tolerancia para el control de angularidad. Las preguntas 6 a la 9 se refieren a la figura de la siguiente página 6. ¿Cuál es la forma y tamaño de la zona de tolerancia en el control de angularidad aplicado a la superficie C? Capítulo 8 Tolerancia de posición (top) Las tolerancias de localización son tres: Posición, concentricidad y simetría. Dedicamos este capítulo a la primera de ellas, porque su aprendizaje es 132
Tolerancias Geométricas fundamental para comprender las otras dos. Empezaremos con definiciones que son muy importantes. Posición verdadera. Es la localización teóricamente exacta de un detalle 3D, definida con dimensiones básicas. Control de tolerancia de posición. Es una tolerancia geométrica que define la tolerancia de localización de un detalle 3D respecto a su posición verdadera. En algunos dibujos y notas del presente documento se abrevia TOP por sus iniciales en inglés. Cuando este control se especifica en base RFS sirve para definir la zona de tolerancia del centro, eje, o plano central de la envoltura efectiva (AME). Cuando este control se especifica en base MMC o LMC, sirve para definir el contorno (frecuentemente referido como condición virtual) que no debe ser violado por la(s) superficie(s) del detalle controlado. La siguiente figura es para que recordemos cómo se escriben los tres modificadores de dimensión. Figura 8.1 Ventajas del control TOP, comparado con tolerancias de coordenadas • Las tolerancias cilíndricas son 57% mas grandes, según se explicó en el capitulo 1. • Se permiten bonos de tolerancia y de referencia • Se previene la acumulación de tolerancias 133
Tolerancias Geométricas • Se utilizan escantillones o gauges funcionales. • Se protege la funcionalidad de la pieza. • Se abaten los costos de manufactura. Las dimensiones básicas definen la posición verdadera de los detalles 3D respecto a las referencias, pero en algunos casos hay dimensiones básicas de dostipos que están implícitas en un dibujo: a. Ángulos básicos de 90 grados implícitos, ya sea en patrones de detalles cuyas líneas de centros se muestran en ángulos rectos, o superficies dibujadas en ángulos rectos (ver el dibujo de la placa). b. Dimension básica cero implícita, ya sea líneas de centros o planos centrales de detalles 3D que se muestran alineadas con ejes referencia o planos centrales. La distancia entre estos ejes y planos es cero básica implícita, como se observa en la figura de la flecha. Cuando se utiliza un marco de control geométrico con referencias, la primera de ellas (primaria) controla la orientación del detalle controlado. En este ejemplo la cara A es la referencia primaria que sirve para orientar los orificios y la ranura. 134
Tolerancias Geométricas Figura 8.2 135
Tolerancias Geométricas En la pieza representada en esta figura la teoría del eje o plano central aplica. La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos separados una distancia equivalente al valor de la tolerancia. La orientación y localización del plano central de la envoltura efectiva AME está limitada por la tolerancia geométrica del TOP. Figura 8.7 136
Tolerancias Geométricas Aplicaciones comunes del TOP en condición RFS En ciertos casos la función de una pieza requiere que su TOP este aplicado en base RFS. La carta vista en la figura 8.3 es una guía para aplicaciones donde RFSes recomendado, pero el control de la pieza es mas estricto comparado con la condición MMC. También, la inspección del TOP es mas compleja. Siempre que un control TOP es aplicado en condición RFS, tienen vigencia las siguientes condiciones: • La zona de tolerancia aplica en el eje o plano central del detalle 3D. • El valor de tolerancia aplica sin importar el tamaño del detalle. • El requerimiento debe verificarse con un gauge ajustable. Localización de un patrón de orificios controlado por TOP en condición RFS. En ciertos casos se desea controlar un patrón de orificios con el TOP en condición RFS, como en el ejemplo de la figura 8.6 y también en la figura de la página opuesta. La localización del patrón está controlada relativamente a los bordes o caras de la pieza. Las siguientes condiciones aplican: • La forma de la zona de tolerancia es cilíndrica, y cada zona se localiza con dimensiones básicas. • Las zonas de tolerancia aplican en condición RFS, y también controlan la orientación de los orificios con relación a la referencia primaria del marco de control, ya que están en un ángulo básico implícito de 90 grados respecto a dicha referencia. • Aplica la regla #1 137
Tolerancias Geométricas Figura 8.8 138
Tolerancias Geométricas Localización de cilindros coaxiales controlada por TOP en condición RFS En ciertos casos es deseable la localización de cilindros coaxiales controlada por TOP en condición RFS. En esta pieza las siguientes condiciones tienen vigencia: • La forma de la zona de tolerancia es cilíndrica y aplica en condición RFS. • La dimensión que especifica la localización del eje respecto al eje referenciaes un cero básico implícito. • La zona de tolerancia también limita la orientación del diámetro tolerado con relación al eje referencia A. • No hay bono de referencia. • Aplica la regla # 1. Figura 8.9 Inspección del control TOP aplicado en condición RFS En la pieza que se representa aquí el eje está controlado en relación a las caras externas y aplican las siguientes condiciones: 139
Tolerancias Geométricas • La forma de la zona de tolerancia es cilíndrica, y se localiza con dimensiones básicas relativas a los planos de referencia. • Las zonas de tolerancia aplican en condición RFS, y también controlan la orientación de los orificios con relación a la referencia primaria del marco de control, ya que están en un ángulo básico implícito de 90 grados respecto a dicha referencia. • Aplica la regla # 1 • No hay bono de referencia. • El peor caso de contorno se ve afectado (5.8) Figura 8.10 Cuando se inspecciona el orificio tres diferentes verificaciones deben realizarse: El tamaño del orificio, el contorno para la regla # 1 y el control TOP. 140
Tolerancias Geométricas Ya se han explicado los primeros dos; el control TOP requiere gauges o escantillones ajustables que provean lecturas de los detalles, tales como los instrumentos de medición por coordenadas (CMM); gauges especiales fabricados ex profeso; y desde luego, equipo convencional como boquillas, indicadores de carátula, medidores de altura y mandriles expandibles. En la figura se muestra un método de inspección: El marco de referencias simulado está formado por la mesa de inspección y los bloques laterales. Las tres superficies de contacto y su orden están indicadas en el marco de control geométrico. Una vez que están hechos los contactos en el marco simulado, se establece la localización del orificio. En el orificio se inserta el perno de precisión que, entre más justo, simulando así la envoltura efectiva AME del orificio. Enseguida se determina la ubicación del centro del perno de precisión, que deberá estar dentro de la zona de tolerancia. Figura 8.11 Aplicaciones comunes del control TOP en condición MMC La función de ensamble es muy común en diseño, por lo tanto es uno de los motivos más comunes para aplicar MMC, y cuando se desea que los bonos no 141
Tolerancias Geométricas vayan en detrimento de la funcionalidad. Cuando se aplica MMC se tiene un control más liberal que en base RFS. La tabla que se muestra es comparativaentre uno y otro. Siempre que se aplique MMC en el control TOP se presentan las siguientes condiciones: • La zona de tolerancia se considera como contorno. • Es permisible el bono de tolerancia y/o el bono de referencia. • El requerimiento puede verificarse con un gauge funcional En las aplicaciones MMC del control TOP existen dos formas de zonas de tolerancia comunes: Un contorno cilíndrico en condición virtual y un contorno de planos paralelos. El contorno a condición virtual es considerada comúnmente para el tamaño de un perno de precisión o bloques patrón. La localización del contorno de tolerancia está centrado con la posición verdadera del detalle 3D. MMC RFS Zona de tolerancia Una zona de contorno Una zona de eje o de plano central Bono de tolerancia Permisible No permisible Escantillón o gauge Funcional (fijo) Variable (ajustable) Figura 8.12 La localización de un orificio controlado con TOP en condición MMC En la pieza de esta figura el orificio esta controlado en relación con las caras externas de la pieza, y aplican las siguientes condiciones: • La forma de la zona de tolerancia es un contorno cilíndrico a condición virtual, y se localiza con dimensiones básicas relativas a los planos de referencia. 142
Tolerancias Geométricas • Las zonas de tolerancia aplican en condición MMC, y también controlan la orientación del orificio con relación a la referencia primaria del marco de control, ya que el eje y la referencia están en un ángulo básico implícito de 90 grados. • Aplica la regla # 1 • Se permite bono de tolerancia. Nótese que el máximo bono permitido es la diferencia entre las condiciones máxima y mínima de la envoltura efectiva AME. Figura 8.13 La localización de un patrón de orificios controlado por TOP en condición MMC. En ciertos casos es preferible aplicar estas condiciones para controlar un patrón de orificios. En esta figura el patrón es controlado respecto a las caras externas de la pieza, y aplican las siguientes condiciones: 143
Tolerancias Geométricas • La forma de las zonas de tolerancia es un contorno a condición virtual, y se localiza con dimensiones básicas relativas a los planos de referencia. • Las zonas de tolerancia aplican en condición MMC, y también controlan la orientación de los orificios con relación a la referencia primaria del marco de control, ya que cada eje y la referencia están en un ángulo básico implícito de 90 grados. • Aplica la regla # 1 y se permite bono de tolerancia. 144
Tolerancias Geométricas Figura 8.15 145
Tolerancias Geométricas Rango de tolerancia proyectado Cuando el orificio o patrón de orificios de una pieza ensambla con pernos o salientes más largos que el espesor de la pieza, es conveniente incluir en el TOP un modificador de rango de tolerancia proyectado, para asegurar que el ensamble se realiza sin obstáculo. Este modificador es una letra P encerrada en circulo que aparece en la misma celda de la tolerancia. En el ejemplo de esta página tenemos un patrón de orificios en condición RFS. 2.17 Rango de tolerancia proyectado Figura 8.21 Medición del TOP con un calibrador especial para este propósito El calibrador que se muestra tiene un palpador cónico que se aloja en cada orificio, y un palpador plano que se apoya en las caras externas, obteniéndose así la dimensión efectiva sin hacer cálculos. La formula que se ve en el punto 6 se explica en la siguiente pagina. 4.4.10.3 Posición *) Requisito conforme a dibujo 146
Tolerancias Geométricas 1. Coloque el producto en el porta pieza para medir con la referencia A como primer referencia. 2. Después empuje el producto con la referencia B contra el detenedor como segunda referencia. 3. Como tercera referencia, empuje la referencia C contra un punto de apoyo del porta pieza para medir. 4. Sujete el producto con la placa de sujeción. 5. Determine con la ayuda de un calibre vernier centro a lado, la distancia de los agujeros a la cara lateral. 6. Determine, de acuerdo con la desviación en la dirección x y y la ubicación de la desviación de cada agujero como Jx2+y2 (ver la gráfica en apéndice 3). Nota: Tome en cuenta la constancia de porta pieza de 10mm en la dirección X y Y. Preparación de prueba Figura 8.22 Para consultar el significado de este requisito, ve la sección 2.10.4 La posición efectiva del eje de un orificio, con relación al eje de referencia se puede ubicar calculando el diámetro imaginario en cuya circunferencia se encuentra el eje. Si el diámetro calculado es menor que el diámetro de la zona de tolerancia, el orificio es aceptable y viceversa. En la figura 7.12, se observa el punto C que corresponde con el eje referencia, localizado por medio de dimensiones básicas en una posición teórica exacta. A un lado se localiza el punto P que corresponde con el eje efectivo, y cuyas coordenadas X, Y son resultado de la medición realizada, no importa si se hizocon un calibrador vernier o con una máquina de coordenadas. El radio R se calcula por el teorema de Pitágoras y el círculo donde se encuentra el eje tiene un diámetro doble del radio, es decir 147
Tolerancias Geométricas Figura 8.23 El signo que tengan las coordenadas X, Y no importa porque el cuadrado es positivo de cualquier manera. La tabla que aparece abajo nos permite ahorrar tiempo ya que permite localizar fácilmente el valor del diámetro. Los valores X, Y se pueden permutar con el mismo resultado. La carta que aparece en la siguiente página es para un cálculo aproximado. Coordinate Measurement to Diameter Tolerance Zone Determinación de desviación a partir de desviaciones en dos direcciones en ángulo recto entre sí 148
Tolerancias Geométricas Figura 8.24 149
Tolerancias Geométricas Estrategia de anotaciones al verificar un patrón de orificios La tabla que se muestra debajo del dibujo permite hacer un registro de los diámetros medidos y de las posiciones obtenidas por alguno de los métodos que se han comentado. Es importante medir cada uno de los diámetros para obtener elbono respectivo y anotarlo en la columna de tolerancia posicional especificada. AGUJERO NUMERO DIAMETRO MEDIDO LOCALIZACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS CONTROLADAS TOLERANCIA POSICIONAL COORDENADA X COORDENADA Y ESPECIFICADA z ESPECIFICADA MEDIDA DESVIACIÓN ESPECIFICADA MEDIDA DESVIACIÓN 1 2 3 4 Figura 8.25 Aquí tenemos un segundo ejemplo de anotaciones en la verificación del TOP. 150
Tolerancias Geométricas AGUJERO NUMERO DIAMETRO MEDIDO LOCALIZACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS CONTROLADAS TOLERANCIA POSICIONAL COORDENADA X COORDENADA Y ESPECIFICADA z ESPECIFICADA MEDIDA DESVIACIÓN ESPECIFICADA MEDIDA DESVIACIÓN 1 2 3 4 Figura 8.26 Cálculo de distancias mediante el apilamiento de tolerancias (tolerance stacks) 151