Instrucciones para el diseño de tolerancias

El diseño de tolerancia dimensional es fundamental para crear componentes que encajen bien y funcionen correctamente. Las tolerancias demasiado "flojas" producen demasiado margen de fabricación, lo que lleva a piezas mal medidas (y, por lo tanto, a menudo inutilizables; sin embargo, las tolerancias innecesariamente "ajustadas" exigen una precisión que puede generar aumentos en los costos, el tiempo de entrega y la complejidad.

Dominar el proceso de diseño para tolerancias de piezas puede ayudar a garantizar que:

• Las piezas encajan según lo planeado, lo que da como resultado productos finales hermosos y efectivos
• No está hundiendo costos en requisitos de mano de obra especiales e innecesarios
• Los errores de fabricación inevitables no harán que los componentes sean inútiles
• El desgaste ambiental natural no impedirá la funcionalidad

Hay muchos elementos a considerar al diseñar la tolerancia dimensional de un componente. Se debe tener en cuenta cada paso del proceso de fabricación porque todo, desde el material utilizado hasta el orden de montaje, podría contribuir a la tolerancia de la pieza.

Consejos para el análisis de tolerancia dimensional

Las tolerancias dimensionales ayudan a los ingenieros a comprender el margen de error de fabricación que puede enfrentar un componente antes de volverse inutilizable. Las tolerancias a menudo se miden en dimensiones X, Y y Z, pero se pueden aplicar a cualquier elemento, como la rugosidad de la superficie y la temperatura externa. Un "ajuste" es un tipo de tolerancia que determina cómo encajarán los componentes entre sí, como un eje que encaja en un agujero.

La mejor manera de determinar las tolerancias dimensionales y los ajustes es tomarse el tiempo para considerar profundamente todos y cada uno de los elementos de su componente. Considere todas las posibilidades de una pieza determinada y cómo los factores relacionados con la aplicación, los factores ambientales, los materiales y más pueden influir en la tolerancia de la pieza. Además, asegúrese de considerar cómo los procesos de fabricación de un determinado componente podrían afectar el ajuste o la holgura de sus tolerancias.

La optimización de sus tolerancias dimensionales implicará lograr un equilibrio deseable entre el rendimiento y la rentabilidad. Estas son algunas sugerencias para tener en cuenta al diseñar las tolerancias de fabricación:

Determina qué proceso de fabricación utilizarás

Diferentes métodos de fabricación requieren, y pueden lograr, diferentes tolerancias. Cumpla siempre con las mejores prácticas de diseño para la capacidad de fabricación (DFM) para garantizar que el diseño de la pieza no solo esté optimizado para su uso final, sino que también se adapte bien al método de fabricación dado.

Considere sus materiales

Los diferentes tipos de materiales tienen diferentes niveles de precisión, consistencia y tasas de contracción. Por ejemplo, el latón es altamente soldable pero bastante susceptible al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Utilice una tabla de selección de materiales y consulte a su fabricante para seleccionar el material que mejor se ajuste a los requisitos del proyecto y se adapte a todas sus tolerancias.

Tomar en cuenta el apilamiento de tolerancias

El apilamiento de tolerancia es la acumulación de tolerancia sobre múltiples tolerancias relacionadas. Si no se tiene en cuenta, la acumulación de muchas tolerancias más pequeñas puede hacer que sea imposible ensamblar dos componentes acoplados.

Cuenta de las condiciones ambientales

Un entorno de fabricación irregular dará como resultado una variación más natural. Para minimizar la desviación entre los componentes, asegúrese de que las instalaciones de fabricación donde se fabricarán sus piezas cumplan con los estándares normativos y no sufran grandes fluctuaciones de temperatura o humedad, lo que podría afectar la fabricación y el rendimiento de las piezas. Aún más importante, considere las aplicaciones de piezas y los factores ambientales de uso final para evaluar la posible degradación, decoloración, deformación y más.

Tenga cuidado al aplicar tolerancias al radio o al diámetro

La tolerancia de un radio se duplicará cuando se mida como un diámetro, por lo que accidentalmente puede ser más flojo o más estrecho de lo previsto si sus medidas no se verifican correctamente. Garantice la precisión tratando las tolerancias dimensionales como si fueran ceros continuos, incluso si no lo son.

Errores comunes de tolerancia de diseño

Aquí hay tres errores comunes que cometen los diseñadores e ingenieros cuando diseñan tolerancias, y cómo evitarlos:

No espere para crear tolerancias dimensionales

Tener en cuenta las tolerancias al comienzo del proceso de desarrollo del producto puede evitar rediseños costosos y que consumen mucho tiempo. Si ajusta las especificaciones de una pieza desde el principio, puede acelerar la velocidad de producción y el tiempo de comercialización, especialmente si cuenta con la ayuda de un fabricante experto como Fast Radius, que puede trabajar junto a usted para optimizar las tolerancias desde el primer día.

No apriete demasiado (ni afloje demasiado) sus tolerancias

Equilibrar las tolerancias es uno de los aspectos más difíciles del diseño de tolerancias. Con tolerancias demasiado laxas, es probable que muchos componentes lleguen desalineados y posiblemente disfuncionales. Por otro lado, diseñar tolerancias dimensionales demasiado estrictas aumentará innecesariamente los costos de fabricación, materiales y mano de obra, lo que podría costarle un tiempo y dinero preciosos.

No omita las tolerancias dimensionales

Si omite las tolerancias dimensionales, su fabricante asignará sus propias tolerancias o colocará una tolerancia estándar de ±0,005 pulg. en la pieza. Es probable que esto resulte en piezas de tamaño inadecuado, que luego deberán ser refabricadas correctamente utilizando las tolerancias adecuadas.

Consideraciones reglamentarias

Seguir las normas y directrices de tolerancia ofrece parámetros que ayudan a garantizar que diseñará las tolerancias adecuadas en todo momento. Estos requisitos y mejores prácticas, algunos de los cuales se describen a continuación, pueden ayudarlo a encontrar la tolerancia estándar para una pieza determinada, descubrir fórmulas para ayudar en el proceso de creación de tolerancia y dar cuenta adecuadamente de todos los materiales y elementos de producción de un componente.

1. Dimensiones y tolerancias geométricas (GD&T) . Este sistema ayuda a estandarizar el lenguaje utilizado para definir tolerancias dimensionales, intención de ingeniería y otros requisitos de componentes. GD&T también ofrece reglas y prácticas fundamentales para el diseño de tolerancias.
2. Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) . ASME promueve la unidad entre símbolos, definiciones y reglas de tolerancia usando GD&T. Esto ayuda a garantizar una comunicación y comprensión claras entre diseñadores, ingenieros y fabricantes.
3. Organización Internacional de Normalización (ISO) . Uno de los organismos reguladores más universales, ISO proporciona estándares para las tolerancias de fabricación. Es importante tener en cuenta que los estándares de tolerancia dimensional ISO difieren de los de ASME con respecto a la proyección del ángulo, el tamaño de la hoja y los bloques de título y bordes predeterminados.
4. Grados de tolerancia internacional (grados de TI) . Estas guías hacen referencia a procesos industriales definidos en ISO e identifican qué tan precisa puede ser una tolerancia para una dimensión dada su proceso de fabricación. Los grados de TI ofrecen una fórmula matemática que puede ayudar a calcular la tolerancia para un grado de TI específico.

Recurra a estos recursos para asegurarse de que sus tolerancias sean adecuadas y conformes. El uso de estas herramientas podría ayudar a prevenir tolerancias mal medidas, además de ofrecer más información y comprensión del proceso de formación de tolerancias dimensionales.

Mejore las tolerancias con Fast Radius

Crear tolerancias dimensionales puede ser un desafío, pero emplear la previsión, las herramientas y los procesos de tolerancia adecuados puede ayudarlo a diseñar tolerancias equilibradas que ayuden a garantizar el rendimiento a largo plazo de sus piezas. Sin embargo, definir tolerancias requiere evaluar una serie de factores complejos y puede resultar desafiante, incluso para los equipos de desarrollo de productos más experimentados. Para estar seguro de que cada pieza tiene una buena tolerancia y un alto rendimiento, considere asociarse con un socio de fabricación de confianza.

Fast Radius, un fabricante digital bajo demanda líder, lo ayuda a optimizar las tolerancias dimensionales de acuerdo con el método de fabricación, los materiales, el cronograma, el presupuesto, las reglamentaciones relevantes y los requisitos únicos del proyecto que haya elegido. Con un equipo de ingenieros, diseñadores y asesores experimentados, Fast Radius ofrece servicios expertos que van desde el diseño y la optimización de prototipos hasta la producción y el cumplimiento. Póngase en contacto con nosotros hoy. Hagamos realidad su visión.

Para obtener más información sobre cómo optimizar las tolerancias de moldeo por inyección y otros conceptos de ingeniería importantes, como la dureza y la concentración de tensiones, visite el centro de recursos de Fast Radius.

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