UNEFA. Ingeniería Mecánica. Dibujo Mecánico
Prof. Egidio Verde
GUÍA DE AJUSTES Y
[
TOLERANCIAS.
]
Guía de Ajustes y Tolerancias
Introducción
La guía tiene por objeto ayudar al docente a simplificar el tiempo necesario a invertir en la explicación y comprensión por parte del estudiante del objetivo referente a ajustes y tolerancias.
Las tolerancias son medidas toleradas en ciertos componentes mecánicos para poder garantizar la intercambiabilidad de las piezas sin perdida apreciable de la calidad, pues sus dimensiones deben estar entre una banda de poca amplitud. La amplitud de ese intervalo le permite intercambialidad con otras piezas que tienen un campo de amplitud de tolerancia igual, mas cercano al límite mayor o menor según sea el tipo de movimiento relativo entre piezas ensambladas.
Para simplificar y normalizar las tolerancias de manera que no sea a capricho del fabricante sino en función del ensamble a realizar , estas son tabuladas para que tengan valores fijos de acuerdo a un campo de las dimensiones en particular donde se encuentre la medida. El sistema internacional de normas de ajuste y tolerancias es el Sistema ISO; este sistema se basa en 18 niveles de calidad y dentro de cada nivel de calidad hay una nom enclatura en letras que utiliza como subíndice el número de nivel de calidad donde se encuentra. Esa letra puede ser minúscula o mayúscula, siendo el primer caso usado en ejes y el segundo caso en agujeros.
Las letras del sistema ISO se refieren a cada una de los posibles ajustes relativos entre ejes y agujeros.
de piezas por medio de instrumentos de verificación conocidos, salvo que no haya otra forma de hacerlo; esto debido a que es lento y eso causaría que cuando se terminen de medir las piezas de la muestra y halla que parar para hacer correcciones por defe ctos ya se habrán producido una cantidad defectuosa que causaran perdidas económicas. Para evitar esto se utilizan incluso , por parte del operador de los equipos de fabricación, unos instrumentos de verificación rápidos que tienen materializadas las medidas y su respectivo campo de tolerancia máximo y mínimo, son llamados calibres “pasa” “no pasa”.
Estos calibres pueden ser o no normalizados por el Sistema ISO ya que hay medidas especiales que no necesariamente están dentro de los niveles de calidad de este sistema.
Tolerancias
Para abordar el tema de tolerancias es necesario de antemano conocer una serie de términos que se utilizan frecuentemente para poder entender lo que más adelante se plantea referente a los ajustes entre piezas mecánicas.
Definición de términos básicos:
Tolerancia: variación en torno a la dimensión nominal, dentro
del cual ha de quedar en la práctica cualquier valor de una producción, para que esta tenga calidad e intercambiabilidad. Intervalo dentro de la cual una medida es considerada aceptable para un fin determinado según lo exigido en el plano de esta.
Dimensión Efectiva: dimensión que posee en realidad el
elemento mecánico medido con instrumentos de medición dentro de los límites de precisión de estos.
Sistema de Tolerancia: conjunto de las normas que definen los
valores de las tolerancias y su posición, tanto para las piezas mecánicas como para los calibres de control.
Campo de Tolerancia: Error admitido en la fabricación de un
elemento mecánico, y representa la diferencia entre la dimensión máxima y la dimensión mínima entre las cuales se permite la variación.
Ajuste: es un sistema formado por dos piezas mecánicas de
dimensión nominal D, unidas entre sí, una interiormente a la otra y poseyendo determinados requisitos de movilidad y estabilidad. Movilidad relativa que existe entre dos piezas que ensamblan siendo una “hembra” y el otro “macho”. Esta movilidad puede ser: con juego, de transición o indeterminado y con interferencia.
Eje: para efecto de ajuste toda pieza que siendo macho
ensamble dentro de otra. Este puede ser una barra redonda, una chaveta, un bloque de corredora u otros.
Agujero: toda pieza hembra que sirva para el alojamiento de
una pieza con movilidad relativa. Este puede ser un taladro, un chavetero, una guía y otros.
Línea Cero: en una pieza mecánica corresponde a la línea que
Límite Superior: distancia comprendida entre línea cero y el
límite de la tolerancia por encima de esta.
Límite Inferior: distancia comprendida entre la línea cero y el
límite de la tolerancia por debajo de esta.
Diferencia Superior: diferencia entre la medida máxima (límite
superior) y la línea cero.
Diferencia inferior: diferencia entre la medida mínima (límite
inferior) y la línea cero.
Juego: movilidad existente en un ensamble de una pieza
respecto a la otra.
Juego máximo: diferencia entre la dimensión máxima del
agujero y la mínima del eje.
Juego mínimo: diferencia entre la dimensión mínima del agujero y la máxima del eje.
Juego Efectivo: diferencia entre las dimensiones efectivas del agujero con respecto a la dimensión efectiva del eje.
Apriete máximo: diferencia entre la dimensión mínima del agujero y la dimensión máxima del eje.
Apriete mínimo: diferencia entre la dimensión máxima del agujero y la dimensión mínima del eje.
Apriete Efectivo: diferencia entre las dimensiones efectivas del agujero con respecto al eje.
Formas de representar una tolerancia dimensional
Tomando en consideración el siguiente ejemplo vamos a ver dos tipos de tolerancias: unilateral y bilateral.
Si la medida es 50 mm con una variación de 0,5 mm por debajo y por encima de ese valor se dice que la tolerancia es bilateral y se representa así:
Esto quiere decir que podría adquirir cualquier valor comprendido entre 49,50 mm y 50,50 mm, para calcularlo se procede así:
Tolerancia mayor (TM) – tolerancia menor (tm) = campo de tolerancia (CT).
+0,5 – (-0,5) = 1 mm.
Cuando el valor es por ejemplo 50 -0,25, esto quiere decir que la
tolerancia es unilateral y que está comprendida entre 49,75 mm y 50,00 mm, donde el campo de tolerancia es hacia abajo: el campo de tolerancia es: Ct = 0 – (-0,25) = 0,25 mm
También se podría presentar como: 50+0,30, esto quiere decir que la tolerancia es unilateral y positiva donde el mínimo valor es 50 mm y el máximo es 50,30 mm. El CT = + 0,30 – (-0) = 0,30mm.
Grados de calidad ISO.
ITO1, ITO, IT1, IT2, IT3, IT4... IT16, siendo el más preciso ITO1 y el más basto el ITI6. Cada uno de estos grados de calidad, por grupos, está destinado a usos puntuales como ahora se describe:
ITO1 al IT5 para agujeros e ITO1 al ITO4 para ejes en calibres de control y mecánica extra-precisa.
IT6 al IT11 para agujeros e IT5 al ITII para ejes en mecánica precisa.
IT12 al IT16 para trabajos bastos (laminado, trefilado, estampado, otros)
Unidades de tolerancias IT.
Las unidades de tolerancia IT vienen dadas por la fórmula:
√
i = tolerancia en micras
D = diámetro de la pieza en milímetros.
El término D/1000 tiene en cuenta las incertidumbres de medición, que crecen proporcionalmente al diámetro D; en realidad, tal término tiene valor apreciable para D superior a 80 mm.
Calidad 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Multip. 7i 10i 16i 25i 40i 64i 100i 160i 250i 400i 640i 1000i 1600i 2500i
Puesto que la función i = f (D) toma infinitos valores al variar D, para limitar el número de los calibres se recurre a serie de grupos de dimensiones, para cada uno de los cuales i permanece constante e igual a la medida geométrica entre dos valores i que corresponden a las dimensiones extremas de cada grupo. Establecida la importancia o valor de la tolerancia, es preciso fijar su posición respecto de la línea cero. Tal posición está determinada por una de las diferencias, la superior y la inferior. Las posiciones de las tolerancias se designan con letras: mayúsculas para los agujeros, minúsculas para los ejes.
Las letras de la letra A a la H designan agujeros cuyas tolerancias están todas por encima de la línea del cero: las dimensiones admisibles y las efectivas son, por consiguiente, todas mayores que la dimensión nominal. Las letras de K a la Z designan agujeros cuya dimensión mínima es menor que la nominal.
Análogamente las letras de a a la h designan ejes cuya dimensión máxima es menor que la nominal (tolerancias todas por debajo de la línea del cero), y las letras k a la z designan ejes cuya dimensión máxima es mayor que la nominal. Las zonas de tolerancias se indican, por lo tanto, con una letra y con un número; la letra da la posición de la tolerancia, el número la calidad de fabricación, o sea el valor de la tolerancia.
inferior, superior o igual a cero, o sea coincidente con la línea cero. Al formar una serie sistémica de ajustes es conveniente referirse a uno de los elementos, al eje o al agujero, con posición de la tolerancia constante. En el Sistema Eje Único se adopta, comúnmente, como referencia al eje con letra h; por lo tanto, agujeros con letras desde A a H permite realizar ajustes móviles, desde J a N ajuste indeterminado y de P a Z ajuste de apriete.
El Sistema Agujero Único se adopta como referencia al agujero la letra H; se tienen, por consiguiente, ajustes móviles con ejes desde a hasta
h, ajustes indeterminados con ejes desde j hasta n, y ajustes apretados con ejes desde p a la z.
Cualidades del Sistema de tolerancias ISO
Este sistema de tolerancias es el resultado de estudios hechos a nivel internacional, para unificar los posibles sistemas existentes y posibilitar de este modo la intercambiabilidad.
Conceptos del sistema
1. Temperatura de referencia
Para la medición se ha adoptado la temperatura de 20 °C
2. Unidades del Sistema
En dimensiones se usa el milímetro (mm) y en tolerancias la micra (µm).
El cálculo de la misma vienen los diámetros de 1 a 500 mm formando grupos
4. Unidad de tolerancia
El cálculo de la misma viene determinado por la fórmula:
√
5. Calidades de tolerancias
En el sistema ISO, para cada grupo de diámetros hay establecidas 18 calidades de tolerancia distintas.
Denominadas en orden ascendente IT01, IT0, IT1, IT2, IT3... El conjunto de tolerancias dentro de una calidad se llama “serie de tolerancias fundamentales”. A partir de la calidad 5 las series de tolerancias están escalonadas en el producto de la unidad de tolerancia “I” por un múltiplo que está establecido en unas tablas.
Ejemplo: dentro de un grupo de diámetros con distintas calidades tendremos un abanico de tolerancias que será distinta en cada calidad.
Ilustración 2 Serie de tolerancias fundamentales
Para cualquier grupo de diámetros las calidades 01 a 4, están previstas en ejes y de 01 a 5, en agujeros y destinadas a las construcciones de calibres.
Los calibrados de 4 a 11 en ejes y de 5 a 11 en agujeros, están previstos para montajes de piezas entre sí.
Los calibrados superiores a 11 tanto en ejes como en agujeros, están previstos para la elaboración de piezas bastas.
Normalmente en los ajustes la calidad del eje es mayor a la del agujero.
6. Posición de la zona de tolerancia
Con saber la calidad no nos queda dada la dimensión de la pieza. Solo tenemos las micras de tolerancias de ella.
Ilustración 3 Ubicación de H con respecto a linea cero.
Una vez estudiado esto podemos decir que la tolerancia queda definida por el VARLOR NOMINAL, seguido de la letra que nos indica la posición y por el valor numérico que indica la calidad.
50H7
Si tenemos que denominar un ajuste, queda definido por la MEDIDA NOMINAL, común a las dos piezas y por los símbolos respectivos.
50H6/n5
Sistemas de Ajustes ISO
la de los casquillos. Los denominamos respectivamente: “SISTEMA DE AGUJERO UNICO” o “SISTEMA DE EJE UNICO”.
El sistema de agujero único se emplea en la fabricación de herramientas, y el de eje único en mecánica de precisión, donde es más fácil hacer el agujero. En general es más difícil mecanizar un eje que un agujero.
Sistema de ajuste de “AGUJERO ÚNICO”
Es un conjunto de ajustes en el que los diferentes juegos o aprietes los conseguimos asociando a un agujero con una tolerancia constante, ejes con diferentes tolerancias.
En el sistema ISO el agujero base es el que tiene de diferencia inferior el valor cero y coincide con la posición H.
Ilustración 4 Sistema “agujero único”
Sistema de ajuste de “EJE ÚNICO”
En el sistema ISO el eje base es el que tiene de diferencia superior el valor cero y coincide con la posición de la letra h.
Ilustración 5 Sistema "eje único"
Empleo de ajustes
El sistema de ajuste ISO es utilizado para ajustes y producción de partes de recambio garantizando el ensamble perfecto a la hora del mantenimiento de un equipo.
Para la realización de partes, durante un proceso productivo se deben usar instrumentos que garanticen que las medidas del plano están dentro del campo de tolerancia de la pieza.
Medir con instrumentos puede hacer que se incurran en errores tales como error de paralaje, de alineación, sistemáticos, por el operador, por ambiente, etc. Para minimizar estos factores que pueden hacer que las partes fabricadas sean rechazadas por estar fuera de especificaciones se recurre al uso de galgas que tienen materializada la medida con su respectiva tolerancia.
Esta elección la hace basándose en la experiencia adquirida en el taller y en los controles de fabricación En la elección de ejes y agujeros se debe partir siempre, por razones de economía, de tolerancias lo más amplias posibles, después si la aplicación es técnicamente imposible, se podrá pasar a elegir tolerancias más restrictivas.
Las normas recomiendan diferentes combinaciones basadas en la práctica y que cubren la mayoría de las necesidades.
Acotado de Tolerancias
Se puede acotar las tolerancias de dos formas:
Valor numérico: es decir, poniendo el valor de las diferencias.
Ilustración 6 Dos formas de acotado de tolerancias.
Abreviatura ISO: es condición indispensable, que el valor de las diferencias esté contenidas en las normas ISO
Ilustración 9 Acotado de eje
Ilustración 7 Acotado de un
agujero
mm. < 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 C a ra c te rí s ti c a s int e rn a
s H6 +6 0 +8 0 +9 0 +1 1 0 +13 0 +16 0 +19 0 +22 0 +25 0 +29 0 +32 0 +36 0 H7 +10
0 +12 0 +15 0 +18 0 +21 0 +25 0 +30 0 +35 0 +40 0 +46 0 +52 0 +57 0 H8 +14
0 +18 0 +22 0 +27 0 +33 0 +39 0 +46 0 +54 0 +63 0 +72 0 +81 0 +89 0 H9 +25 0 +30 0 +36 0 +43 0 +52 0 +62 0 +74 0 +87 0 +100 0 +115 0 +130 0 +140 0 H11 +60
0 +75 0 +90 0 +110 0 +130 0 +160 0 +190 0 +220 0 +250 0 +290 0 +320 0 +360 0 C a ra c te rí s ti c a s e x te rn a s .
g5 -2 -6 -4 -9 -5 -11 -6 -14 -7 -16 -9 -20 -10 -23 -12 -27 -14 -32 -15 -35 -17 -40 -18 -43 h5 0
-4 0 -5 0 -6 0 -8 0 -9 0 -11 0 -13 0 -15 0 -18 0 -20 0 -23 0 -25 j5 +2
-2 +2,5 -2,5 +3 -3 +4 -4 +4,5 -4,5 +5,5 -5,5 +6,5 -6,5 +7,5 -7,5 +9 -9 +10 -10 +11,5 -11,5 +12,5 -12,5 k5 +4
0 +6 +1 +7 +1 +9 +1 +11 +2 +13 +2 +15 +2 +18 +3 +21 +3 +24 +4 +27 +4 +29 +4 f6 -6
-12 -10 -18 -13 -22 -16 -27 -20 -33 -25 -41 -30 -49 -36 -58 -43 -68 -50 -79 -56 -88 -62 -98 g6 -2
-8 -4 -12 -5 -14 -6 -17 -7 -20 -9 -25 -10 -29 -12 -34 -14 -39 -15 -44 -17 -49 -18 -54 h6 0
-6 0 -8 0 -9 0 -11 0 -13 0 -16 0 -19 0 -22 0 -25 0 -29 0 -32 0 -36 j6 +3
-3 +4 -4 +4,5 -4,5 +5,5 -5,5 +6,5 -6,5 +8 -8 +9,5 -9,5 +11 -11 +12,5 -12,5 +14,5 -14,5 +16 -16 +18 -18 m6 +8 +2 +12 +4 +15 +6 +18 +7 +21 +8 +25 +9 +30 +11 +35 +13 +40 -15 +46 +17 +52 +20 +57 +21 p6 +12
+6 +20 +12 +24 +15 +29 +18 +35 +22 +42 +26 +51 +32 +59 +37 +68 +43 +79 +50 ++88 +56 +98 +62 e7 -14
-24 -20 -32 -25 -40 -32 -50 -40 -61 -50 -75 -60 -90 -72 -107 -85 -125 -100 -146 -110 -162 -125 -182 f7 -6
-16 -10 -22 -13 -28 -16 -34 -20 -41 -25 -50 -30 -60 -36 -71 -43 -83 -50 -96 -56 -108 -62 -119 h7 0
-10 0 -12 0 -15 0 -18 0 -21 0 -25 0 -30 0 -35 0 -40 0 -46 0 -52 0 -57 e8 -14
-28 -20 -38 -25 -47 -32 -59 -40 -73 -50 -89 -60 -106 -72 -126 -85 -148 -100 -172 -110 -191 -125 -214 f8 -6
-20 -10 -28 -13 -35 -16 -43 -20 -53 -25 -64 -30 -76 -36 -90 -43 -106 -50 -122 -56 -137 -62 -151 h8 0
-14 0 -18 0 -22 0 -27 0 -33 0 -39 0 -46 0 -54 0 -63 0 -72 0 -81 0 -89 d9 -20
-45 -30 -60 -40 -76 -50 -93 -65 -117 -80 -142 -100 -174 -120 -207 -145 -245 -170 -285 -190 -320 -210 -350 e9 -14
-39 -20 -50 -25 -61 -32 -75 -40 -92 -50 -112 -60 -134 -72 -159 -85 -185 -100 -215 -110 -240 -125 -265 d11 -20
-80 -30 -105 -40 -130 -50 -160 -65 -195 -80 -240 -100 -290 -120 -340 -145 -395 -170 -460 -190 -510 -210 -570 h11 0
-60 0 -75 0 -90 0 -110 0 -130 0 -160 0 -190 0 -220 0 -250 0 -290 0 -320 0 -360 j11 +30
-30 +37 -37 +45 -45 +55 -55 +65 -65 +80 -80 +95 -95 +110 -110 +125 -125 +145 -145 +160 -160 +180 -180
Tolerancias Geométricas
Las tolerancias dimensionales de una pieza resultan insuficientes si no van acompañadas de las tolerancias geométricas, constituidas por irregularidades en la forma y posición de las superficies.
El principal objeto de este sistema de tolerancias es asegurar el funcionamiento satisfactorio y la intercambiabilidad de las piezas
Las maquinas herramienta al trabajar producen errores de forma y de posición, por ello las tolerancias geométricas pueden dividirse en:
Tolerancias Geometricas De Forma Y Tolerancias Geometricas De Posicion
Las de forma suelen hacer referencia a piezas consideradas
aisladamente. Las de posiciones a piezas que están asociadas con otras.
Ilustración 11 Tolerancias de posición. Símbolos utilizados.
Consignación en los dibujos.
Los símbolos y datos necesarios se inscriben en un rectángulo dividido en dos o tres recuadros. Estos recuadros se rellenan del siguiente modo:
• Símbolo de tolerancia
• Letra que identifique el elemento de referencia
El rectángulo se une al elemento al que se refiere la tolerancia. Colocación en la pieza:
Sobre la prolongación de la línea de cota si la tolerancia se refiere al eje o al plano medio de la pieza
El elemento de referencia se une al rectángulo por medio de una línea terminada en un triángulo equilátero lleno, cuya base se apoya según los criterios anteriores.
Cuando este triángulo no puede unirse al rectángulo se usa un cuadrado con letra mayúscula.
Hay que tener en cuenta la siguiente norma fundamental en la aplicación de las tolerancias de formar y de posición:
Contenido
Guía de Ajustes y Tolerancias ... 0
Introducción ... 1
Tolerancias ... 2
Formas de representar una tolerancia dimensional ... 5
Grados de calidad ISO. ... 6
Unidades de tolerancias IT. ... 7
Cualidades del Sistema de tolerancias ISO ... 9
Sistemas de Ajustes ISO ... 12
Empleo de ajustes ... 14
Tolerancias Geométricas ... 17
Tolerancias Geometricas De Forma Y Tolerancias Geometricas De Posicion ... 17
Ilustración 1 Diferentes calidades en una misma medida. ... 10
Ilustración 2 Serie de tolerancias fundamentales ... 11
Ilustración 3 Ubicación de H con respecto a linea cero... 12
Ilustración 4 Sistema “agujero único” ... 13
Ilustración 5 Sistema "eje único" ... 14
Ilustración 6 Dos formas de acotado de tolerancias. ... 15
Ilustración 7 Acotado de un agujero ... 15
Ilustración 8 Acotado de un ajuste ... 15
Ilustración 9 Acotado de eje ... 15
Ilustración 10 Ejemplos de defectos geométricos ... 17
Ilustración 11 Tolerancias de posición. Símbolos utilizados. ... 18