En tecnología y mecánica , las especificaciones de tolerancia geométrica , mostradas en el dibujo técnico, tienen como objetivo controlar la geometría de la pieza a fabricar.
También se conoce como especificación de producto geométrico o especificación de producto geométrico , de ahí el término presupuesto de GPS . También hablamos de calificación ISO , la calificación se define por una serie de normas ISO .
Una pieza se fabrica para realizar funciones. Algunas funciones solo se cumplen si la pieza tiene una forma definida, lo que determina la forma en que está diseñada, dibujada. Sin embargo, el objeto fabricado real tiene defectos. El propósito de la puntuación funcional es definir defectos aceptables.
En el dimensionamiento funcional, distinguimos
El propósito de la clasificación GPS es eliminar ambigüedades en los planes. En particular, la organización de la empresa tiende cada vez más hacia la subcontratación (recurso a la subcontratación) y la internacionalización; la persona que debe interpretar el plan no necesariamente tiene los mismos hábitos que la persona que lo diseñó. La implementación de la calificación GPS es especialmente interesante en el contexto de grandes series, por el enfoque que se va a poner en marcha, en particular la formación de los diferentes actores y el control.
La noción de intercambiabilidad fue desarrollada por el general francés Jean-Baptiste de Gribeauval en 1765. Uno de los intereses en ese momento era poder intercambiar partes defectuosas de mosquetes y pistolas por repuestos recuperados de otras pistolas en el propio campo de batalla. Fue en este punto que las nociones de geometría ideal y realización imperfecta cobraron todo su significado. Se han ideado métodos para restringir las variaciones geométricas y verificarlas mediante medidores de entrada / salida.
El "principio de Taylor" aparece bajo la norma ISO / R 1938 de 1971, para luego convertirse en el "principio de sobre" que acaba de desaparecer para "el requisito de sobre" en las revisiones de las normas ISO 14405-1: 2010 (ISO 8015: 2006) e ISO 286-1: 2004.
A principios de la década de 1990, una primera observación sobre los estándares relacionados con la tolerancia y la metrología reveló las brechas y contradicciones. La razón proviene de los tres órganos diferentes responsables de estas cuestiones, los órganos:
Los estándares se desarrollan poco a poco sin una visión global. Para dar respuesta a la continuidad de la cadena de información del producto, desde su operador de especificación hasta su operador de verificación, se elabora una primera norma que establece un plan maestro de las normas y los trabajos a realizar, la norma FD CR ISO / TR 14638.,Diciembre de 1996. Este estándar establece una matriz de cadenas de estándares GPS generales, la matriz GPS. Por lo tanto, los estándares de especificación de productos ISO se convierten en estándares ISO-GPS.
La normalización es una actividad esencialmente técnica con vocación económica. F. Contet, durante la presentación del seminario: Calificación ISO: los nuevos estándares, ¿qué consecuencias? .Los estándares en cuestión son:
En Francia, la calificación GPS se introdujo en el programa de educación técnica (con “archivos GPS”) a mediados de la década de 1990 , a instancias de un inspector general, luego de un seminario nacional del 'IGEN.
Comenzamos con una pieza llamada "ideal". La idea general es comparar la pieza real fabricada con la pieza ideal. Por tanto, es necesario que realice comprobaciones, ya sea por medios convencionales - calibradores , micrómetros , mármoles , bloques y comparadores , calibres , calibres , ... - bien con una máquina de medición por coordenadas (CMM o "CMM Coordinate").
Considere una parte funcional de la pieza, por ejemplo, un orificio (orificio calibrado). El dimensionamiento dimensional definirá las variaciones admisibles del diámetro en comparación con la dimensión nominal, pero también puede ser necesario especificar, por ejemplo,
Tomemos el ejemplo de la perpendicularidad. Matemáticamente, podemos determinar fácilmente el ángulo que forma el eje de un cilindro con respecto a un plano. Pero aquí estamos en presencia de una superficie que se sabe que es cilíndrica, todavía decimos nominalmente cilíndrica, y una superficie que se sabe que es plana, pero que presenta irregularidades. Por tanto, es necesario, a partir de estas superficies imperfectas y no ideales, construir superficies perfectas y compararlas.
Hay varias formas de hacer esto, pero las normas en esta área se esfuerzan por permitir el mayor control posible por medios convencionales.
Desarrollemos el ejemplo de la perpendicularidad de un taladro a una superficie. La figura de enfrente muestra
Consideramos la parte real, y “extraemos” la parte que nos interesa, aquí el aburrimiento; decimos que dividimos la habitación. La superficie de esta parte, que no es una superficie ideal, se llama el modelo de piel o modelo de piel . Luego, determinamos un objeto ideal a partir de este modelo de piel, aquí, el cilindro perfecto de mayor diámetro inscrito en el orificio. Desde un punto de vista de control, esto equivale a probar diferentes varillas - cilindros calibrados - de diámetro creciente y reteniendo la varilla más grande que ingresa al agujero, o bien utilizar un mandril de expansión ( escariador ).
Este cilindro ideal es el cilindro asociado con el orificio; tiene un eje y una superficie, aquí nos interesa su eje.
Luego, aislamos la superficie nominalmente plana y tomamos el plano tangente que tiene la dirección media del plano. Desde un punto de vista de control, esto equivale a colocar la pieza sobre una canica; desde un punto de vista matemático, determinamos el plano perfecto minimizando la desviación cuadrática de la superficie real (método de mínimos cuadrados, ver el artículo Regresión lineal ), y lo traducimos para que quede en el exterior de la materia. Este plano ideal es el plano asociado con la superficie real.
Queda por definir las orientaciones aceptables del eje en relación al plano. Para eso, se lleva la normal al plano, y se construye un cilindro teniendo por eje esta normal, y teniendo por diámetro la tolerancia, indicada en milímetros; esta es la zona de tolerancia (ZT) . El orificio es compatible si el eje del cilindro perfecto asociado se puede colocar completamente dentro de esta zona de tolerancia.
La perpendicularidad es una cuestión de ángulo, por lo que uno habría esperado que se definiera una tolerancia en grados, la zona de tolerancia habría sido un cono. Pero en el dimensionamiento GPS, las tolerancias siempre se indican en milímetros, las zonas de tolerancia son siempre formas extruidas (que tienen una sección transversal uniforme), con algunas excepciones (tolerancias de cualquier forma).
Entre los 14 principios, se aclaran los principios de independencia, invocación, elemento y dualidad.
El primer principio de tolerancia geométrica es el principio de independencia:
las tolerancias dimensionales y las tolerancias geométricas son independientes.Esto significa que una dimensión indica una tolerancia dimensional o una tolerancia geométrica. De hecho, las dimensiones se determinan localmente y no globalmente: consideramos la distancia entre puntos tomados de dos en dos, y no una envolvente que tenga que contener la superficie. Solo podemos establecer una dimensión dimensional si podemos verificar físicamente la distancia entre pares de puntos; por ejemplo, no se puede tolerar la distancia de un elemento en comparación con el eje de un agujero ya que este eje no tiene un punto material que permita la medición.
Hay algunas excepciones a este principio de independencia (ver más abajo ).
El principio de invocación permite llamar a todos los estándares ISO-GPS tanto a nivel de especificaciones macrogeométricas como a nivel de especificaciones microgeométricas. Es importante recordar que la escritura (dimensional, geométrica, rugosa, etc.) requiere el principio de invocación. Desarrollo importante a considerar en EMERGENCIA ...
La tolerancia se ocupa de los objetos geométricos, que son puntos, líneas y superficies. Nos distinguimos
A los objetos no ideales también se les llama “ modelo de piel” : no nos interesa el material, sino solo la forma de la superficie o de la línea, en la “piel” del objeto.
Objeto ideal | Objeto no ideal (modelo de piel) | |
---|---|---|
sirviendo como referencia | referencia especificada | referencia, elemento de referencia |
para caracterizar | elemento tolerado |
La tolerancia geométrica requiere "crear" objetos ideales o no ideales, ya sea del dibujo de definición o de la pieza real. Para ello definimos "operaciones", las principales son:
También se utilizan las siguientes operaciones:
Por tanto, desde el punto de vista del vocabulario, debemos distinguir claramente la "referencia", que es un elemento no ideal, de la "referencia especificada", que es un objeto ideal asociado a una referencia.
Las tolerancias de forma no requieren referencia. Por otro lado, para las demás tolerancias geométricas, se deben utilizar una o más referencias. Cuando hay varios, se llama “sistema de referencia” y el orden importa; el primero citado es la "referencia primaria", el segundo la "referencia secundaria" y así sucesivamente. Puede tener hasta seis referencias, pero la mayoría de las veces tiene de una a tres.
El orden de las referencias muestra similitudes con el isostatismo en el posicionamiento de piezas (MiP). A la hora de acotar el dibujo, el diseñador debe tener en cuenta cómo se va a fabricar y comprobar la pieza, para que las referencias correspondan a las superficies y aristas utilizadas para el posicionamiento.
Referencia primariaLa referencia principal, posiblemente una referencia única, es una superficie plana o un cilindro:
El eje en cuestión es el primer eje del sistema de coordenadas .
Referencia secundariaEs posible que necesite una referencia secundaria. Si la referencia principal es un plano, entonces
Es posible que necesite una referencia terciaria. Si tres referencias son planos, entonces la referencia terciaria actúa como un punto de apoyo: no define una dirección, sino solo un origen.
Área común, referencia común
La indicación de la dimensión en el dibujo de definición sigue un formalismo riguroso.
Las referencias se indican mediante una letra en un recuadro, conectada al elemento de referencia mediante una línea delgada unida al elemento mediante un triángulo negro sólido. Hay dos casos:
Asimismo, si la flecha de dimensión geométrica está alineada con la flecha de dimensión dimensional, el elemento tolerado es el elemento del medio; si la flecha de dimensión geométrica no está alineada, se tolera el elemento designado.
El dimensionamiento de un elemento se compone de varios marcos sucesivos que incluyen:
El mismo elemento puede incluir varias coordenadas GPS, por ejemplo, una dimensión de ubicación y orientación; las dimensiones se indican una debajo de la otra.
La línea de dimensión apunta al elemento tolerado o a una línea de extensión de una dimensión dimensional de este elemento.
Las dimensiones dimensionales que juegan un papel en la clasificación GPS de un elemento están encuadradas.
Respecto al ejemplo opuesto, para la clasificación GPS (imagen inferior):
La clasificación de GPS ocupa más espacio que la clasificación "tradicional", pero elimina todas las ambigüedades.
Las tolerancias de forma no utilizan ninguna referencia; las zonas de tolerancia no están restringidas ni en posición ni en orientación (principio de independencia).
Debe hacerse una distinción entre las tolerancias de forma y la rugosidad , consulte el artículo Estado de la superficie .
RectitudEl caso especial de la rectitud.
Cualquier línea de la superficie designada, paralela al plano de proyección, debe estar entre dos líneas paralelas separadas por el valor de la tolerancia.
CircularidadEl caso particular de la circularidad.
El perfil (¡que esperamos sea bastante cercano a la forma circular!) Debe estar entre dos círculos concéntricos y coplanares cuya diferencia de radio sea menor o igual al valor de tolerancia. La circunferencia interior es la circunferencia más grande inscrita en el perfil, mientras que la circunferencia exterior es la circunferencia más pequeña circunscrita en el perfil.
LlanuraEl caso especial de la planitud.
Hablaremos de una "superficie plana", siendo un "plano" un objeto que se extiende hasta el infinito. Para una superficie real, hablamos de una "superficie considerada plana" o de una "superficie nominalmente plana".
La superficie del plano tolerado debe estar entre dos planos paralelos separados por el valor de la tolerancia dada.
CilindricidadEl caso particular de la cilindricidad.
La superficie tolerada debe estar entre dos cilindros coaxiales cuyos radios difieran del valor de la tolerancia. El cilindro exterior es el cilindro circunscrito más pequeño.
Las tolerancias del perfil pueden requerir una referencia, pero esta no es obligatoria.
Cualquier línea o perfil de líneaEl caso general de la forma de cualquier línea.
Cualquier superficie o perfil de superficieEl caso general de la forma de una superficie cilíndrica.
El caso general de la forma de una línea circular.
Cualquier superficieEl caso general de la forma de cualquier superficie.
InclinaciónEl caso general de inclinación.
La tolerancia de la superficie se incluye en una zona de tolerancia definida por dos planos paralelos distantes del valor de la tolerancia. La zona de tolerancia está restringida solo en orientación.
ParalelismoEl caso particular del paralelismo.
La tolerancia de la superficie se incluye en una zona de tolerancia definida por dos líneas rectas paralelas distantes del valor de la tolerancia y paralelas al plano de referencia. la zona de tolerancia está restringida solo en la orientación.
PerpendicularidadEl caso particular de la perpendicularidad.
La superficie debe estar entre dos planos Q perpendiculares al plano de referencia y separados por el valor de la tolerancia.
El caso general de la forma de cualquier línea.
La superficie tolerada debe estar entre las dos superficies que rodean todas las esferas de (Ejemplo: Ø 0.04) centradas en una superficie que tiene la forma geométrica teórica exacta (Superficie nominal).
Cualquier superficieEl caso general de la forma de cualquier superficie.
Especificación de ubicación (posicionamiento)El caso general de localización: el eje del agujero debe estar ubicado en una zona cilíndrica centrada perpendicular a A y posicionado por las dimensiones teóricas enmarcadas.
Coaxialidad / concentricidadLa coaxialidad / concentricidad se ha eliminado del código de la edición ASME Y14.5 2018. Su trabajo está cubierto por la tolerancia de posicionamiento.
El eje del cilindro cuya dimensión está conectada al marco de tolerancia debe estar incluido en una zona cilíndrica de diámetro igual al coaxial IT del eje de referencia.
SimetríaLa simetría se ha eliminado del código de la edición ASME Y14.5 2018.
Las tolerancias de descentramiento se aplican a superficies de revolución. Las tolerancias de descentramiento permiten expresar directamente los requisitos funcionales de superficies tales como: ruedas de fricción, rodillos guía, llantas, muelas abrasivas, salidas de ejes de motores eléctricos.
Latido únicoEl caso general del single beat
Excentricidad axial simpleLa zona de tolerancia está limitada, para cada posición radial, por dos circunferencias t situadas en el cilindro medidor, cuyo eje coincide con el eje de referencia.
Excentricidad radial simpleLa zona de tolerancia está limitada en cada plano de medición perpendicular al eje por dos círculos concéntricos a una distancia de t cuyo centro coincide con el eje de referencia.
Latido oblicuo únicoLa zona de tolerancia está limitada en cada cono de medición por dos circunferencias t separadas. Cada cono de medida tiene sus generatrices en la dirección especificada y su eje coincide con el eje de referencia.
Latido totalEl caso general del ritmo total.
Interpretación: La desviación radial total no debe exceder xx en ningún punto de la superficie especificada durante varias revoluciones alrededor del eje de referencia.
El requisito de la envolvente consiste en imponer que el objeto tolerado se incluya en una envolvente perfecta en el máximo de la tolerancia dimensional. Se indica con una E rodeada de Ⓔ colocada después del valor de la dimensión dimensional.
Requisito máximo de materialEl requisito del material máximo se reduce a considerar la capacidad de montaje de un sistema. La idea es que un defecto pueda compensar otro defecto, permitiendo aceptar piezas que, si se hubieran considerado los defectos de forma independiente, habrían sido rechazadas.
Considere, por ejemplo, un sistema de parte macho / parte hembra, la parte macho comprende dos protuberancias cilíndricas y la parte hembra dos taladros. Para que el sistema se pueda montar, cada pieza debe estar
Por tanto, existe una tolerancia de localización de un cilindro con respecto al otro, y una tolerancia dimensional en el diámetro.
Pero si un cilindro es más pequeño, hay más juego, lo que permite un error mayor en la localización. Pero entonces la dimensión geométrica ya no es independiente de la dimensión dimensional.
Luego trabajamos con una única zona de tolerancia que afecta a todo el cilindro: siempre que el cilindro esté completamente incluido en el ZT, independientemente de su diámetro exacto o de su ubicación exacta. Este ZT se obtiene considerando el material máximo, es decir la protuberancia de mayor diámetro o el orificio de menor diámetro.
El requisito máximo de material se indica con una M rodeada de Ⓜ colocada después de la dimensión dimensional.
Requisito mínimo de materialEl requisito mínimo de material se indica mediante una L Ⓛ cerrada colocada después del intervalo de tolerancia, dentro de un marco de tolerancia geométrica. Este requisito permite definir el intervalo máximo de tolerancia permitido, cuando las piezas son las más ligeras. Este cálculo se realiza cuando queremos comprobar las condiciones de resistencia. Este requisito, como el material máximo, permite hacer que el intervalo de tolerancia dependa de la evolución de una dimensión dimensional. Este tipo de escritura en los dibujos permite aceptar piezas más conformes que cumplan con los requisitos de resistencia.