El Dibujo mecánico se emplea en la elaboración de planos para la representación de piezas o partes de máquinas, maquinarias, vehículos como grúas, motos, aviones, helicópteros y máquinas industriales. Los planos que representan un mecanismo simple o una máquina formada por un conjunto de piezas, son llamados planos de conjunto; y los que representa un sólo elemento, plano de pieza. Los que representan un conjunto de piezas con las indicaciones gráficas, para su colocación, y armar un todo, son llamados planos de montaje.
3.1.-DIBUJO DE CONJUNTOS (REPRESENTACIÓN DE
OBJETOS, CORTES Y SIMPLIFICACIONES).
Se denomina dibujo de conjunto a la representación gráfica de un grupo de piezas que constituyen un mecanismo, una máquina o una instalación, realizada de modo que todos estos elementos aparecen montados y unidos, según el lugar que les corresponde, para
asegurar un correcto funcionamiento del órgano diseñado.
Ilustración 1 Trazado de una pieza mecánica.
En el proyecto de cualquier máquina o mecanismo se utilizan dibujos de conjunto, ya que en este tipo de dibujos, el proyectista aprecia mejor las relaciones existentes entre las diferentes piezas que componen el mismo, dando, a su vez, una imagen real del mecanismo proyectado.
Hay que tener presente que una pieza aislada carece de significado; en cambio, sí lo tiene dentro del mecanismo al que pertenece. Su forma, dimensiones, material, etc., dependen del conjunto, y, en último término, de la utilidad del mismo.
En este tipo de dibujos queda de manifiesto cómo múltiples elementos diferentes los cuales constituyen una unidad, en la que las partes adquieren el sentido del que carecen consideradas independientes, permitiendo observar la relación entre las diferentes partes o componentes, y cuál es la función específica de cada una. El diseño de la forma,
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dimensiones, material y demás características de cada componente depende de la función que deba desempeñar dentro del mecanismo o máquina.
DIFERENTES TIPOS DE DIBUJOS DE CONJUNTO. Dibujo de conjunto general:
Corresponde con la representación completa del mecanismo, máquina o instalación con todos sus elementos componentes montados.
Dibujo de subconjunto:
Los conjuntos formados por una gran cantidad de piezas, debido a su gran complejidad, se pueden descomponer en dibujos de subconjunto, representativo cada uno de ellos de una parte de la máquina o mecanismo.
En el dibujo de conjunto general se aprecia la relación, posición y concordancia entre los diferentes subconjuntos; mientras que cada uno de los dibujos de subconjunto muestra con claridad los diferentes elementos que lo forman.
FORMAS DE REPRESENTACIÓN DEL DIBUJO DE CONJUNTO
Perspectiva isométrica del conjunto:
La perspectiva isométrica representa las diferentes piezas que componen el conjunto, ocupando estas su posición normal de trabajo (conjunto montado).
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Ilustración 1 PERSPECTIVA ISOMETRICA.
Perspectiva isométrica “explosionada” o “estallada” del conjunto:
La perspectiva isométrica representa de igual manera las diferentes piezas que componen el conjunto tras sufrir estas un desplazamiento (conjunto desmontado). Recibe también el nombre de dibujo de montaje, ya que sirve de guía para realizar los trabajos de montaje del mecanismo a partir de las piezas sueltas.
Ilustración 2 PERSPECTIVA ISOMETRICA EXPLOSIONADA.
CORTES Y SIMPLIFICACIONES.
Los dibujos mecánicos deben dar una idea clara y precisa, no solo del exterior del objeto sino también de su estructura interior.
Cuando se dibujan piezas de construcción interior complicada, sus proyecciones tendrán un gran número de líneas ocultas las cuales complican el dibujo. Esta es la razón fundamental para la utilización de secciones y cortes.
Los cortes y las secciones permiten representar formas interiores, complicadas o no, de las piezas cuando sólo se tienen vistas de las mismas.
Un corte es una representación convencional, en la cual imaginamos que se ha cortado una pieza, por uno o varios planos. En él se permite observar detalles interiores de la pieza, lo que hace más fácil la interpretación del dibujo.
Un corte, a diferencia de una sección, muestra la sección y la parte de la pieza situada detrás del plano secante (plano de corte)
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La disposición de los cortes se realiza siguiendo las reglas establecidas para las vistas, dependiendo de la dirección de observación. El sentido de observación se indica mediante flechas que apuntan al centro de los extremos regresados de las trazas de los planos de corte. Estos se identifican con las primeras letras mayúsculas del alfabeto, que se repiten en cada extremo de las trazas.
3.2.-DIBUJOS PARA PROCESOS DE FABRICACION Y
MATERIALES.
En Dibujo Técnico es preciso ofrecer un resultado gráfico mínimamente satisfactorio en todos los trabajos. Para llegar a él, se ha de adquirir el hábito de la precisión y la exactitud en el manejo de las distintas técnicas de trazado.
SISTEMAS DE REPRESENTACIÓN.
Nos parece oportuno insistir en los dos sistemas de representación actualmente en uso citados en la ISO (International Standar Organization): ISO(A) (americano) o del 3er. Cuadrante e ISO (E) (europeo) o del 1er. Cuadrante. De acuerdo a las tendencias futuras se iría aplicando con más frecuencia la representación mediante la representación ISO(A) debido a que ofrece ciertas ventajas que luego analizaremos. Veamos como nacen:
Simbología (se exige en todo plano).
Ilustración 4 REPRESENTACION DE LA SIMBOLOGIA.
Representación de vistas principales. A. Representación en ISO(E)
B. Ubicación: AB13 // plano vertical
Se aplica para caras oblicuas a los planos de proyección.
Veamos el ejemplo de una superficie de un tubo acodado con dos bridas:
Representación ISO (E)
Márgenes y cuadro de referencia.
Los dibujos de conjunto se realizan por lo general en hojas tamaño A2 ó A3, para los dibujos de detalle generalmente se emplea el tamaño A4.
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En la figura 2a) se muestran las dimensiones para los márgenes y la ubicación del cuadro de referencia en tamaños de papel A4 y en la figura 2b) la ubicación del cuadro de referencia y de la lista de materiales para tamaños superiores
Ilustración 5 MARGENES PARA FORMATO A4.
Escalas.
No siempre se puede dibujar una pieza a su tamaño real, por ejemplo las piezas de un reloj, los circuitos de un microchip, etc. Por el contrario hay piezas también demasiado grandes para poder ser dibujadas a tamaño real, por ejemplo, la estructura de un avión, las partes de una locomotora o simplemente el plano de una ciudad. Surge entonces la necesidad de utilizar una escala adecuada para su representación y pueden ser de ampliación o de reducción, recomendándose las siguientes:
A Tamaño real Esc.1:1
De Ampliación Esc. 2:1, 5:1, 10:1, 50:1.
De Reducción Esc. 1:2, 1:5, 1:10, 1:50, 1:100.
Tipos de línea.
Los rasgos distintivos de las líneas que forman una parte permanente del dibujo son las diferencias en grueso y en construcción. Las líneas deben ser claramente visibles y forman un contraste bien definido con las demás líneas. Este contraste es necesario cuando el dibujo deba de ser claro y fácil de comprender. Todas las líneas deben ser nítidas y obscuras a fin de tener una buena reproducción. Cuando se hacen revisiones o se añade algo nuevo a un dibujo ya existente, los gruesos y las densidades de las líneas deben de coincidir con el trabajo original. Las líneas gruesas se utilizan para representar las aristas visibles de un objeto, las interrupciones cortas, líneas espectrales y las líneas de repetición. Las líneas delgadas se utilizan para líneas de extensión, cotas, ejes, interrupciones largas, y rayados de sección. Las líneas extra gruesas se utilizan para las líneas de planos cortantes.
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De acuerdo a la proyección ortogonal, las vistas son los elementos básicos para la representación de un objeto según una dirección y un sentido. Del número infinito de direcciones según las cuales puede observarse un objeto se han seleccionado tres.
Ilustración 6 DENOMINACION DE LAS VISTAS.
3.3.-DIBUJO ISOMETRICO Y DIBUJO ESQUEMATICO.
Los dibujos isométricos son un tipo de dibujo en perspectiva, en la cual se trata de representar un objeto en 3 dimensiones, mostrando 3 de sus caras. La característica principal de los isométricos es que sus 3 caras principales aparecen deformadas en la misma proporción. Además las líneas o ejes principales del objeto se dirigen en ángulos de 30, 90 y 150 grados con respecto a la horizontal. Por estas razones el dibujo de isométricos es rápido, simple y efectivo cuando se trata de dar una idea de la apariencia que tendrá el objeto que estemos diseñando. Como se trata de un dibujo
descriptivo e ilustrativo, no se acostumbra dibujar las líneas ocultas, ejes ni acotado.
Isométricos
Los isométricos son un caso especial de dibujos en perspectiva, conocidos Como proyecciones axonometrías, obtenidos cuando el observador está colocado En dirección inclinada con respecto a las caras principales del objeto (cuando El observador se ubica inclinado con respecto a los ejes principales o cuando el Objeto se coloca inclinado dentro de la caja de cristal), de tal manera que las Líneas, planos
principales y ángulos del objeto aparecen deformados. El vocablo isométrico proviene de las raíces ISO que significa igual y métrica Que significa medida. Un dibujo isométrico tiene por característica que sus líneas Principales tienen igual medida que el objeto real, o sea que la deformación de Las líneas principales es la misma.
Proyecciones axonometrías: proyección isométrica
En las vistas principales de un objeto, también llamadas proyecciones principales, el observador se ubica ortogonalmente al objeto, esto es, se ubica perpendicularmente a las caras principales: Frontal, Superior y Lateral del objeto, de tal forma que dichas caras
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aparecen en las vistas con su forma y tamaños verdaderos. Las caras o lados del objeto que se encuentran inclinados aparecen deformadas y su forma no es la verdadera. En el caso de las proyecciones axonometrías el objeto está ubicado en forma inclinada con respecto al observador por lo que en ninguna de las vistas el objeto se ve en su verdadera forma, o sea se ve deformado (algunas distancias se ven menores de lo que realmente son).
Tomemos como ejemplo el cubo que se muestra en la figura anterior, cada una de las vistas aparece como un cuadrado, cuya forma y tamaño corresponden a la verdadera forma de la cara del cubo que representan.
Si dentro de la caja de cristal se cambia de posición al cubo, rotándolo 45 grados alrededor del eje A-A según se muestra en la figura (a), se obtiene una nueva serie de vistas del objeto, en las cuales las caras del objeto no son paralelas a los ejes principales. A este tipo de vistas se les conoce como proyecciones axonometrías.
En estas nuevas vistas, mostradas en la figura (b) se observa que en la vista frontal ahora aparecen 2 caras: la frontal y la lateral, pero esta vez aparecen deformadas en sus dimensiones horizontales y no así en sus dimensiones verticales: la deformación es desigual.
Si se realiza una nueva rotación, pero esta vez alrededor del eje B-B, según se indica en la figura 3 (a) se obtiene una nueva proyección axonometría. Si se observa la vista frontal de la figura 3 (b), se puede ver que en dicha vista aparecen las 3 caras del objeto, lo que da la ilusión de tridimensionalidad; pero esta vez todas las líneas, planos y ángulos que forman el objeto aparecen deformados. A esta proyección axonometría en particular se le conoce como proyección isométrica y tiene la peculiaridad de que todas sus líneas principales están deformadas la misma cantidad (reducidas a cerca de 4/5 de su tamaño real) y dichas líneas principales forman ángulo de 30, 90 y 150 grados con la horizontal, de modo que los ángulos rectos de las aristas se ven agudos en unos Casos y obtusos en otros.
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Usando estas características de la proyección isométrica y ampliándola de forma que los lados midan lo mismo que su tamaño natural, se obtiene el dibujo isométrico, que consiste en un dibujo en perspectiva en la que cada línea principal se dibuja sobre o paralela a los ejes ubicados a 30, 90 y 150 grados con. Respecto a la horizontal y cada recta en esa dirección se transporta en su tamaño verdadero.
Tal como se definió, un dibujo isométrico es un dibujo pictórico axonométrico para el cual el ángulo entre cada eje, en proyección, es igual a 120 grados y se hace uso de una escala natural La figura muestra un dibujo isométrico, en el que el punto de observación se encuentra por encima de la parte superior el objeto. En este, los ejes están a 30 grados con la horizontal se dibujan arriba de la horizontal.
En un dibujo isométrico, solo pueden medirse longitudes reales a lo largo de las rectas isométricas, que son paralelas a los ejes isométricos. Cualquier línea que no sea paralela a un eje isométrico recibe el nombre de línea o recta no isométrica Las líneas no isométricas incluyen las líneas oblicuas e inclinadas y no pueden medirse de manera directa. En lugar de hacer esto, deben crearse por localización de sus puntos extremos. Los planos que no son paralelos a ningún plano isométrico reciben el nombre de planos no isométricos.
DIBUJO ESQUEMATICO
El Dibujo esquemático o esquema es la representación simbólica de los elementos de una máquina o instalación.
3.4.-CALCULO DE TOLERANCIAS DIMENSIONALES,
GEOMETRICOS Y AJUSTES.
Consideraciones generales
En el diseño de los productos industriales, la definición geométrica general de las piezas se realiza mediante la acotación. Las piezas individuales se pueden considerar como una combinación de formas geométricas primitivas y/o formas geométricas complejas. Las formas geométricas primitivas imitan prismas, cilindros, conos, toros, esferas etc. las formas geométricas complejas son aquellas partes de las piezas que están delimitadas por superficies construidas partiendo de curvas b-spline, nurbs, etc. la acotación expresa el tamaño y la ubicación tridimensional de estas formas en la composición de la pieza. En el diseño manual se empieza con un croquis, en el cual las formas se definen según la capacidad de aproximación visual del autor. A continuación se realiza el dibujo a escala, acotado. En esta representación se intenta guardar una proporcionalidad entre la representación y la realidad. La mayoría de los diseños actuales se generan en entornos cada y este método tiene como objetivo la creación de un modelo tridimensional. En este modelo, a veces llamado “virtual” las formas son perfectas. En la realidad no hay que olvidar que es imposible obtener formas perfectas. El grado de aproximación a la perfección
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depende de las exigencias funcionales de las piezas y también del coste límite de fabricación. Las piezas que más se aproximan a la forma perfecta suelen salir muy caras.
TOLERANCIAS DIMENSIONALES
Para poder clasificar y valorar la calidad de las piezas reales se han introducido las tolerancias dimensionales. Mediante estas se establece un límite superior y otro inferior, dentro de los cuales tienen que estar las piezas buenas. Según este criterio, todas las dimensiones deseadas, llamadas también dimensiones nominales, tienen que ir acompañadas de unos límites, que les definen un campo de tolerancia. Muchas cotas de los planos, llevan estos límites explícitos, a continuación del valor nominal.
Todas aquellas cotas que no están acompañadas de limites dimensionales explicitas tendrán que cumplir las exigencias de las normas de Tolerancias generales (DIN 16901 / 1973, EN22768-2 / 1993 etc.) que se definen en el campo del diseño, en la proximidad del cajetín. Después del proceso de medición, siguiendo el significado de las tolerancias dimensionales las piezas industriales se pueden clasificar en dos grupos: Buenas y Malas. Al primer grupo pertenecen aquellas piezas, cuyas dimensiones quedan dentro del campo de tolerancia. Las del segundo grupo se pueden subdividir en Malas por Exceso de material y Malas por Defecto de material. En tecnologías de fabricación por arranque de material las piezas de la primera subdivisión podrían mejorar, mientras que las de la segunda subdivisión en general son irrecuperables.
Las tolerancias dimensionales fijan un rango de valores permitidos para las cotas funcionales de una pieza y afectan sólo a las dimensiones de la misma
Cotas funcionales:
La cota funcional es la que tiene una importancia esencial en la función o funciones asignadas a una pieza Se usan los términos eje y agujero, cuando se trata de una pareja de elementos que encajan entre sí, independientemente de la forma de la sección, aunque la mayoría está formada por elementos cilíndricos, pero no tienen por qué ser de revolución Por convenio, las variables y definiciones relativas a ejes se representan con minúsculas y todas las relativas a agujeros con mayúsculas
Dimensión:
Es la cifra que expresa el valor numérico de una longitud o un ángulo.
Dimensión nominal:
Es el valor teórico que tiene una dimensión, respecto al que se consideran las medidas límites (eje: dN, agujero: DN)
Dimensión efectiva:
Se le conoce como el valor real de una dimensión que es determinada midiendo sobre la pieza ya construida (eje: de, agujero: DE)
75 Dimensiones límites:
Son los valores extremos que puede tomar la dimensión efectiva (máxima en ejes: dM, o en agujeros: DM; mínima en ejes dm, o en agujeros Dm)
Línea cero:
Es la línea recta que sirve de referencia para las diferencias y que corresponde a la dimensión nominal
TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS
Las tolerancias geométricas se especifican para aquellas piezas que han de cumplir funciones importantes en un conjunto, de las que depende la fiabilidad del producto. Estas tolerancias pueden controlar formas individuales o definir relaciones entre distintas formas. Es usual la siguiente
Clasificación de estas tolerancias:
• Formas primitivas: rectitud, planificad, redondez, cilindricidad • Formas complejas: perfil, superficie
• Orientación: paralelismo, perpendicularidad, inclinación • Ubicación: concentricidad, posición
• Oscilación: circular radial, axial o total
Valorar el cumplimento de estas exigencias, complementarias a las tolerancias dimensionales, requiere medios metrológicos y métodos de medición complejos.
Símbolos para la indicación de las tolerancias geométricas
La siguiente tabla presenta los símbolos utilizados para la indicación de las tolerancias geométricas según UNE 1121
76 Rectángulo de tolerancia
La indicación de las tolerancias geométricas en los dibujos se realiza por medio de un rectángulo dividido en dos o más compartimentos, los cuales contienen, de izquierda a derecha, la siguiente información:
Símbolo de la característica a controlar.
Valor de la tolerancia expresada en las mismas unidades utilizadas para el acotado lineal. Este valor ira precedido por el símbolo o si la zona de tolerancia es circular o cilíndrica. Letra identificativa del elemento o elementos de referencia, si los hay.
Elemento controlado
El rectángulo de tolerancia se une el elemento controlado mediante una línea de referencia terminada en flecha, en la forma siguiente:
Sobre el contorno del elemento o en su prolongación (pero no como continuación de una línea de cota), cuando la tolerancia se refiere a la línea o superficie en cuestión.
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Como prolongación de una línea de cota, cuando la tolerancia se refiere al eje o plano de
simetría del elemento en cuestión.
Sobre el eje, cuando la tolerancia se refiere al eje o plano de simetría de todos los elementos que lo tienen en común.
Elementos de referencia
Cuando el elemento a controlar se relacione con una referencia, esta se identifica con una letra mayúscula colocada en un recuadro que va unido a un triángulo de referencia. La misma letra que identifica la referencia se repite en el rectángulo de tolerancia. Si el rectángulo de tolerancia se puede unir directamente al elemento de referencia, la letra de referencia puede omitirse.
78 INDICACION DE TOLERANCIAS GEOMETRICAS
En las siguientes tablas se presentan una serie de ejemplos de indicación e interpretación de tolerancias geométricas
ESPECIFICACION DE LAS TOLERANCIAS GEOMETRICAS
Zonas de tolerancia
De acuerdo con la característica objeto de la tolerancia y de la forma en que está acotada, la