DIBUJO MECÁNICOAJUSTES, TOLERANCIAS Y ACABADOS

IntroducciónCuando se desea fabricar una pieza cualquiera, se tiene el conocimiento del tamaño de la misma. Esta podrá ser un poco más grande o más chica, pero si cumple su finalidad y guarda ciertas características que la hacen aceptable, está resuelto el problema. Es decir que se tolera que dicha pieza no guarde medidas exactas a las previstas. Cuando se fabrican piezas en forma aislada para un conjunto, se trata de darle a éstas las medidas convenientes a fin de que el conjunto pueda funcionar. Pero cuando se fabrican piezas en serie, donde por ejemplo se deben fabricar una gran cantidad de ejes de una vez por razones de economía y rapidez, y por otro lado deben fabricarse los bujes o cojinetes para esos ejes, tanto éstos como los bujes deberán cumplir ciertos requisitos a fin de que al asentar o ajustar unos con otros, puedan funcionar y prestar el servicio requerido, indistintamente del eje y buje que encajen.Estos requisitos se refieren muy especialmente a las medidas que deben tener o guardar cada pieza a fin de que cualquier eje pueda funcionar con cualquier buje indistintamente, es decir, que exista intercambiabilidad.Para que ello ocurra, como es imposible prácticamente lograr la medida “nominal”especificada o deseada prevista de antemano, se admiten pequeñas diferencias, estableciendo límites, dentro de los cuales se toleran dimensiones mayores o menores que las nominales, es decir, se adoptan medidas máximas y mínimas a éstas, debiendo la pieza construida encontrarse comprendida entre estos valores.

Por lo tanto, se hace necesario establecer algunos conceptos para la fabricación de piezas en serie.Medida nominal (N): es la medida básica a la cual se refieren las diferencias. Es la medida de partida en la ejecución de una pieza. Es decir la cota o línea de cero del dibujo.Medidas límites: son las medidas mayor y menor que la nominal toleradas o permitidas.Medida máxima (Max): es la medida límite mayor que la nominal.Medida mínima (Min): es la medida límite menor que la nominal.Tolerancia (T): es la diferencia entre la medida máxima y la medida mínima:T = Max-Min.

4.1 AJUSTES

Entendamos por ajuste como la interferencia u holgura que resulta de ensamblar dos componentes entre sí, permitiéndonos clasificarlos en tres tipos:

Ajuste con holgura. Ajuste indeterminado. Ajuste con interferencia.

De otro modo se denomina ajuste a la relación mecánica existente entre dos piezas que pertenecen a una máquina o equipo industrial, cuando una de ellas encaja o se acopla en la otra.

Ajuste con holgura.Cuando una pieza tiene que encajar en otra, previamente deben conocerse las medidas de ambas. Para simplificar diremos que son agujeros las piezas que contienen y ejes las contenidas. Se dice que el ajuste con holgura es cuando el diámetro del agujero es mayor que el diámetro del eje.

Este tipo de ajuste se utilizará siempre que las piezas que lo componen tengan que deslizarse o girar una dentro de la otra. Para la buena elección del mismo, es necesario tener en cuenta la precisión de guía del eje, el estado de las superficies de ajuste, la clase de lubricante y la temperatura que adquirirá en el funcionamiento.

Juego mínimo (Jmin):En un ajuste con juego, es la diferencia positiva entre la medida mínima del agujero y la medida máxima del eje.

Jmin = Dm-dMJuego máximo (Jmax):En un ajuste con juego, es la diferencia positiva entre la medida máxima del agujero y la medida mínima del eje.

Jmax = DM-dm

Ajuste con interferencia.Ajuste con interferencia es cuando el diámetro del agujero es menor que el diámetro del eje, también es llamado ajuste fijo o con apriete.Este tipo de ajuste se elegirá para piezas que sea necesario asegurarse, que han de quedar íntimamente unidas entre sí, pudiendo necesitar o no seguro contra el giro y deslizamiento. Para la adopción acertada de este ajuste es necesario tener en cuenta principalmente: el aprieto que ha de tener el ajuste, el espesor de las paredes, ver si el eje es hueco o no, resistencia del material empleado y estado de las superficies de ajuste.

Apriete mínimo (Amin):

En un ajuste con aprieto, es la diferencia positiva entre la medida mínima del eje y la medida máxima del agujero, antes del montaje de las piezas.

Amin = dm – DMApriete máximo (A max): En un ajuste con aprieto, es la diferencia positiva entre la medida máxima del eje y la medida mínima del agujero, antes del montaje de las piezas.

A max = dM – Dm

Ajuste indeterminado.Ajuste indeterminado es un tipo de ajuste en el que la diferencia entre las medidas efectivas de agujero y eje puede resultar positivo o negativo dependiendo de cada montaje.

Este tipo de ajuste se elige para piezas que sea necesario determinar bien su posición y que requieren efectuar montajes y desmontajes con relativa frecuencia: piñonesintercambiables, poleas en sus ejes, etc. Para una elección acertada de este ajuste es necesario tener en cuenta, principalmente, la frecuencia del montaje y desmontaje.

4.2 TOLERANCIASEntendamos por tolerancia a la variación en torno al valor ideal o esperado, dentro del cual ha de quedar el elemento. En la práctica al fabricar una pieza, la interacción entre la herramienta de corte y los materiales durante el proceso de mecanizado dificulta obtener unamedida exacta de forma repetitiva, por lo que se necesita cierta tolerancia para que aun no siendo perfectas las piezas ajusten sin forzarlas.

Tolerancia es la diferencia entre la medida máxima y la medida mínimaT = Max-Mi

Con fijar el valor de la tolerancia no es suficiente, por lo que se deben establecer también los valores de esa tolerancia respecto a la medida nominal y en ese sentido se pueden establecer diversas situaciones:

La diferencia que existe entre la medida máxima y la medida nominal se llama diferencia superior

(Ds): Ds = CM - C. La diferencia que existe entre la cota mínima y la cota nominal se llama diferencia inferior (Di):

DI = Cm - C.

La técnica de precisión está basada justamente en la tolerancia, clasificándolas para cada clase de trabajo, a fin de poder asignar en cada caso la que le corresponde según las condiciones de funcionamiento o la finalidad del trabajo.

Tolerancia que caracteriza la forma y disposición de superficiesLa forma, así como la disposición mutua de las superficies de una pieza fabricada prácticamente siempre tienen desviaciones de lo que estaba previsto en el dibujo, al diseñar la estructura de la pieza.. Las desviaciones límites de la forma y disposición de las superficies (Tolerancia) se establecen por normas. En los dibujos estas se indican con designaciones convencionales (signos) o en forma de texto que se pone en los requerimientos técnicos. Los signos según las normas GOST se dividen en tres grupos:

Tolerancia dimensional.Las tolerancias dimensionales fijan un rango de valores permitidos para las cotas funcionales de la pieza. 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.

Tolerancia de formaLa tolerancia de forma es la configuración geométrica de la pieza. 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.La indicación de las tolerancias geométricas en los dibujos se realiza por medio de unrectángulo dividido en dos o más compartimientos, los cuales contienen de izquierda a derecha la siguiente información.

Tolerancia de posición.La tolerancia de posición es cuando hay más de una pieza o simple mente la pieza contiene segmentos y estos se acoplaran a otros, marcando la posición de una con respecto a la otra.para tolerancias de posición deberán especificarse S, L, o M en el cuadro de control respecto al valor de la tolerancia, referencia o ambos según sea aplicable.

Además de los símbolos de las características geométricas hay cinco símbolos modificadores usados en GD&T. Los primeros tres son MMC, LMC y RFS. El cuarto símbolo es para la zona de tolerancia proyectada. El último símbolo es conocido ampliamente como diámetro. Todos los símbolos se basan en la norma ANSI.Y14.5M-1994.

4.3 INTERCAMBIABILIDADDesde el punto de vista de la producción industrial, la especificación mediante tolerancias es compatible con el principio de intercambiabilidad que constituye la base de la producción en serie. El diseño se efectúa de forma que las tolerancias especificadas aseguren la intercambiabilidad de elementos análogos en conjuntos más complejos sin alterar la funcionalidad de los mismos. Desde un planteamiento clásico, no es necesario que para ello se establezcan unos valores “exactos” para las magnitudes críticas, sino que es suficiente que dichos valores vengan obligados a pertenecer a un intervalo de tolerancia, de mayor o menor valor según la aplicación y el grado de responsabilidad correspondiente.El constructor deberá de fijar de antemano las discrepancias de las dimensiones nominales de las piezas a fabricar y prever los límites de precisión admisibles durante la ejecución, compatibles con la naturaleza y características de funcionamiento de la vinculación, la posibilidad de su realización en función del equipo disponible y las necesarias condiciones económicas de obtención de piezas a costos razonables-De este modo se posibilita la tarea de fabricación y montaje de piezas de una manera racional y realizada por operarios, inclusive poco calificados.Llamaremos piezas intercambiables a las que pueden ser reemplazadas directamente, sin ningún ajuste posterior y sin que el influya en ello funcionamiento del mecanismo.La intercambiabilidad es de gran importancia para el usuario de una máquina, ya que posibilita el recambio rápido de la pieza a un costo relativamente bajo y con mano de obra corriente, en el peor de los casos deberá realizar la reparación un taller especializado pero se habrá evitado tener que remitir la maquina al fabricante, cosa prácticamente no viable, tratándose de elementos de importación o fuera del catálogo en el país de origen.

4.4 ACABADO SUPERFICIALLas superficies de las piezas al definir la separación del cuerpo del medio exterior o ser la parte por la que se unen a otras requieren un estudio cuidadoso ya que de su estado puede depender tanto el funcionamiento, como el rendimiento de una máquina o mecanismo, la duración, e incluso sus posibilidades de venta, al presentar un aspecto más o menos atractivo.

Como consecuencia de lo anterior es necesario establecer en los planos de proyecto y fabricación los requerimientos tecnológicos a aplicar sobre las superficies para hacer que el producto que se está diseñando o construyendo responda a las condiciones de funcionamiento y duración esperadas, todo ello dentro de un precio competitivo.

Importancia de acotar una superficieLas características de superficies se controlan aplicando los valores que se desean a los símbolos de textura de superficies, ya que la textura de superficie de una parte de una pieza afecta directamente en su desempeño, por lo tanto hay que especificar con precisión a cual zona se le debe da dar un tratamiento especial, pero para poderlo hacer debemos de saber cuál es la manera correcta de acotar un dibujo

Tipos De Superficies Superficies de apoyo. Tienen contacto con otras partes fijas. Sirven de apoyo

para el mecanismo. Superficies funcionales. Estas se encuentran en movimiento con otras

superficies y tienen deslizamiento relativo. Superficies libres. No tienen contacto con otras superficies y cumplen con una

función estética.

Irregularidades superficialesConsiderando la superficie de una pieza como el lugar geométrico de los puntos que separan los pertenecientes a la pieza de los exteriores a la misma; si una superficie se corta por un plano normal a la misma, se obtiene una curva llamada perfil de la superficie. Es a partir de este perfil donde se examinan los distintos defectos de la superficie.

RugosidadLa rugosidad de una superficie es una característica mensurable, con base en las desviaciones de la rugosidad según se definió antes. El acabado de la superficie es un término más subjetivo que denota la suavidad y calidad general de una superficie.

Ondulación

Se produce como efecto de las holguras y desajustes que existen en las maquinas y herramientas que se emplean para trabajar su superficie, vibraciones, flexión del material, desgaste de la bancada de la máquina-herramienta, tensiones internas del material, etc. La limitación de este tipo de irregularidad se consignará en los dibujos mediante la correspondiente tolerancia geométrica de forma (planicidad, cilindricidad, etc.).

Representando el acabado superficial una parte importante del costo de producción de una pieza, la elección de los procedimientos adecuados para la satisfacción de los requerimientos funcionales adquiere una gran importancia y se hace necesario para el proyectista tener conocimiento de los sistemas de acabados y de los métodos empleados, para satisfacer cada una de las necesidades a cubrir.

Se utilizan los siguientes símbolos para definir e identificar cada tipo de superficie:

De acuerdo con la norma ISO 1302-1978, las especificaciones del acabado superficial deberán colocarse en relación con el símbolo básico como se muestra a continuación:

4.5 ENSAMBLES Y DESPIECES

ENSAMBLEEl ensamble mecánico implica el uso de diferentes métodos de sujeción para sostener piezas. En la mayoría de los casos, los métodos de sujeción implican el uso de componentes de equipo separados, llamados sujetadores, que se agregan a las partes durante el ensamblado. En otros casos, el mecanismo de sujeción implica el formado o reformado en uno de los componentes que se van a ensamblar y no se requieren sujetadores separados.

DESPIECEEs el que representa las piezas aisladas con todas las medidas y especificaciones necesarias para su completa ejecución.En el dibujo de despiece cada pieza se dibujará con el mínimo número de vistas, cortes y detalles necesarios para la perfecta definición de la pieza.

En el dibujo de despiece hay que indicar todos los detalles y datos técnicos para su realización como son:

Dimensiones. Signos superficiales y tratamientos específicos. Tolerancias, materiales, identificación, etc.

Las piezas normalizadas (tornillos, tuercas, arandelas, etc.) no deben dibujarse, basta designarlas en la lista de despiece.El despiece puede efectuarse en el mismo plano del conjunto, en otro plano separado o incluso utilizando un solo plano para cada una de las piezas que lo constituyen.

Planos de conjunto y de despieceTodo dibujo de conjunto lleva su lista de piezas, y todo dibujo de despiece lleva la lista de las piezas dibujadas en ese plano.Cuando se hayan utilizado múltiples planos para realizar el dibujo de conjunto y despiece, e incluso la lista de piezas vaya en un plano separado, el orden en el que se colocaran estos planos será el siguiente:

Lista de despiece Plano de conjunto Planos de despiece; ordenados estos últimos según la sucesión de las marcas

de cada pieza.

MaterialesEntre la información necesaria que hay que especificar en la lista de elementos está el tipo de material con el que van a fabricarse las piezas, especialmente en el caso de aquellas piezas no comerciales.

Si se trata de un material normalizado, debe utilizarse la designación convencional normalizada:

Designación Simbólica: expresa normalmente las características físicas, químicas o tecnológicas del material y, en algunos casos, otras características suplementarias que permitan su identificación de forma más precisa.

Designación Numérica: expresa una codificación alfanumérica que tiene un sentido de orden o de clasificación de elementos en grupos para facilitar su identificación. En este caso la designación no tiene ningún sentido descriptivo de las características del material.