Tolerancias de Ingeniería: Tipos, Reglas y Ajustes de Componentes Explicados

En la industria de ingeniería mecánica y fabricación de instrumentos, la intercambiabilidad de piezas y componentes se refiere a que un lote de piezas o componentes de la misma especificación pueden instalarse en la máquina sin ninguna selección o reparación adicional (como reparación de banco) para cumplir con los requisitos de rendimiento especificados.

Para satisfacer la intercambiabilidad de piezas en la fabricación mecánica, la dimensión de las piezas de producción debe estar dentro de los límites de tolerancia deseados. Esto debe estipular un estándar unificado para la forma, tamaño, precisión y rendimiento de un tipo de pieza. Productos similares también necesitan dimensionamiento razonable, para reducir la serie de productos, esto es la estandarización del producto. Así, surgió el concepto de tolerancias de ingeniería especificadas y ajustes.

¿Qué es la Tolerancia de Ingeniería?

Supongamos que se mecaniza una varilla metálica de 100 mm. Incluso si todas las barras pretenden mecanizarse en la misma forma, no toda la precisión de fabricación de las barras puede mecanizarse exactamente a 100,00 mm debido al tamaño y orientación de las barras. Aunque los sitios de diseño y fabricación han trabajado para reducir tales desviaciones, aún no pueden controlarse a cero.

Esta desviación de tamaño y forma básicamente fluctúa arriba y abajo con el valor objetivo como centro. Por lo tanto, el valor superior permisible y el valor inferior permisible del valor superior permisible relativo al tamaño objetivo se determinan basándose en el uso de la barra metálica. La diferencia entre estos dos valores (rango permitido) se conoce como "tolerancia".

En resumen, la tolerancia es la desviación de las piezas en el proceso de procesamiento, la precisión del equipo de medición porque el impacto de la desviación debe existir. Es la cantidad de variación permitida para cualquier dimensión dada para lograr la función adecuada. Las dimensiones de las piezas dentro del rango de tolerancias deseado son calificadas. Las tolerancias de ingeniería incluyen tolerancia dimensional, tolerancia de forma y tolerancia de posición.

Tolerancia Dimensional

La tolerancia dimensional es la cantidad de variación permitida en un tamaño. Es la base de la tolerancia de ingeniería. El valor máximo permitido se llama dimensión máxima. Y el valor mínimo se llama dimensión mínima.

La tolerancia es el valor absoluto de la diferencia algebraica entre el tamaño límite máximo superior y el tamaño límite mínimo superior, así como el valor absoluto de la diferencia algebraica entre la desviación superior e inferior.

La tolerancia es un valor numérico sin signo más o menos y no puede ser cero. En el caso de tamaño básico constante, cuanto menor sea la tolerancia dimensional, mayor será la precisión dimensional. La tolerancia especificada indica el requisito de precisión de fabricación y refleja el grado de dificultad de mecanizado.

Tolerancia de Forma

(1) Rectitud

La rectitud es la condición en que la forma real de un elemento recto en una pieza mantiene una línea recta ideal. También se conoce como grado de rectitud. La tolerancia de rectitud es la variación máxima permitida por la línea real contra la línea ideal. Es decir, en el dibujo dado para limitar el rango de variación de tolerancia de procesamiento permitido por la línea real.

(2) Planicidad

La planicidad es la representación de la forma real de los elementos planos de la pieza para mantener el plano ideal. Esto se conoce comúnmente como grado de planicidad. La tolerancia de planicidad es la cantidad máxima de variación permitida por la superficie real contra el plano. Es decir, en el dibujo dado para limitar el rango de cambios de tolerancia de procesamiento permitido por la superficie real.

(3) Circularidad

La circularidad es la condición en la que la forma real de los elementos de una pieza está a igual distancia de su centro. El grado de redondez, como a menudo se le llama. La tolerancia de redondez es la variación máxima permisible del círculo real contra el círculo ideal en la misma sección. Es decir, el rango de variación dado en el dibujo para limitar la tolerancia de mecanizado del círculo real.

(4) Cilindricidad

La cilindricidad se refiere al punto en el contorno de la superficie cilíndrica en la pieza, y mantiene su eje a igual distancia. La tolerancia de cilindricidad es la variación máxima permitida por el cilindro real frente a la superficie del cilindro ideal. Es decir, dado en el dibujo, usado para limitar el rango permitido de tolerancia de mecanizado del cilindro real.

(5) Perfil de Línea

El perfil de una línea representa la curva de forma arbitraria en el plano dado de la pieza y mantiene su forma ideal. La tolerancia de perfil de línea es la variación permisible del contorno real de una curva no circular. Es decir, dado en el dibujo, para limitar el rango de variación permitido por la tolerancia de procesamiento de la curva real.

(6) Perfil de Superficie

El perfil de una superficie es una superficie de forma arbitraria en la pieza para mantener su forma ideal. La tolerancia de perfil de superficie es la variación permisible del contorno real de una superficie no circular al contorno ideal. Es decir, dado en el dibujo, usado para limitar el rango de procesamiento de la superficie real.

Tolerancia de Posición

La tolerancia de posición se refiere a la cantidad total de cambios permitidos por la posición del elemento particular relativo al dato de referencia. Es otro parámetro importante de la tolerancia de ingeniería.

(1) Tolerancia de Dirección

La tolerancia de dirección se refiere a la cantidad total de variación en la dirección permitida por el dato de referencia en relevancia a los elementos particulares. Tal tolerancia encarna paralelismo, perpendicularidad y angularidad.

(2) Tolerancia de Ubicación

La tolerancia de ubicación es el rango completo de variaciones en una posición que se permiten para correlacionar los elementos reales con la referencia. Este tipo de tolerancia incluye concentricidad, simetría y posición.

(3) Tolerancia de Desviación (Runout)

Una tolerancia de desviación es un elemento de tolerancia que se da sobre la base de un método de prueba específico. La tolerancia de desviación puede dividirse en desviación circular y desviación total. Las tolerancias de las formas y posiciones anteriores se denominan colectivamente Dimensionamiento Geométrico y Tolerancias (GD&T).

Tolerancia General

En dibujos mecánicos, aparte de la tolerancia para ciertas dimensiones y características, aquellas dimensiones no especificadas generalmente requieren seguir ciertos estándares. Tomando nuestro estándar internacional de tolerancia de ingeniería comúnmente usado DIN ISO 2768 como ejemplo, la tolerancia dimensional general es m, la tolerancia de forma es K. Y el método de marcado es ISO 2768-mK. A continuación se muestra una tabla de niveles de tolerancia de dimensión lineal para referencia.

Reglas Fundamentales

Regla #1: Regla del Envelope (Envelope Rule)

Este es un requisito de que la tolerancia dimensional y GD&T están relacionadas entre sí. La tolerancia real del elemento dimensional con regla de envelope debe cumplir con el límite de entidad máxima. Es decir, su dimensión de función externa no excede la dimensión de entidad máxima. Y su dimensión parcial no excede la dimensión de entidad mínima.

Regla #2: Regla de Independencia

El principio de independencia es que cada tamaño y forma dado en el dibujo es independiente en posición y debe cumplir sus propios requisitos. Es el principio básico que la relación entre tolerancia dimensional y tolerancia de forma debe seguir.

Regla #3: Regla de Tolerancia de Posición

Para tolerancia de posición, cuando los elementos dimensionales son dato, S, L, o M deben especificarse en el marco de control de característica.

Regla #4: Regla Distinta a Tolerancia de Posición

Para otros que no sean tolerancia de posición, RFS se aplica con respecto a la tolerancia, referencia de dato, o ambos, donde no se especifica modificador. MMC debe especificarse en el marco de control de característica cuando sea apropiado y deseado.

Ajustes (Fits)

En ensamblajes mecánicos, la relación entre un agujero del mismo tamaño básico y la zona de tolerancia del eje se llama ajuste. Como el tamaño real del agujero y el eje es diferente después del ensamblaje, puede producir un juego o interferencia. En el ajuste del agujero y el eje, la diferencia algebraica del tamaño del agujero menos el tamaño del eje es un juego cuando es positivo y una interferencia cuando es negativo.

La coordinación se clasificará en tres categorías según las diferencias de los juegos o interferencias:

Ajuste con Juego (Clearance Fit)

La banda de tolerancia del agujero está por encima de la banda de tolerancia del eje, y cualquier par de agujeros emparejados con el eje se convierte en un ajuste con juego (incluyendo un juego mínimo de 0).

Ajuste con Interferencia (Interference Fit)

La banda de tolerancia del agujero está por debajo de la banda de tolerancia del eje, y cualquier par de agujeros emparejados con el eje se convierte en un ajuste con interferencia (incluyendo un juego mínimo de 0).

Ajuste de Transición (Transition Fit / Overfit)

La tolerancia del agujero se superpone en la tolerancia del eje, permitiendo que un par de agujeros se ajuste al eje, ya sea con juego o interferencia.

Selección del Nivel de Tolerancia Adecuado

La esencia de seleccionar el nivel de tolerancia adecuado es resolver adecuadamente la contradicción entre los requisitos de funcionamiento de los componentes de la máquina y el proceso de mecanizado y costo. El principio de elegir el nivel de tolerancia es decidirse por un nivel de tolerancia más bajo lo máximo posible bajo la premisa de cumplir los requisitos de aplicación de las piezas.

Los requisitos de mecanizado de precisión deben coordinarse con las posibilidades de producción. Es decir, se deben usar tecnología de proceso asequible, tecnología de ensamblaje y equipo existente. Sin embargo, si es necesario, es necesario adoptar estrategias para mejorar la precisión del equipo y mejorar el método para asegurar la precisión del producto.

Es muy vital elegir el nivel de tolerancia aceptable para el tamaño de ajuste. Como resultado, en varios casos, determinará el rendimiento operativo, vida útil y fiabilidad de los componentes de ajuste. Y al mismo tiempo, influye en el costo de fabricación de piezas y eficiencia de producción.