¿Qué son las tolerancias y las dimensiones geométricas (GD&T)?

Nadie es perfecto, y tampoco lo son los componentes fabricados. Las piezas fabricadas naturalmente tienen variaciones mínimas debido a las inconsistencias que ocurren en el proceso de fabricación. No podemos eliminarlos por completo, pero podemos controlar y dar cuenta de estas variaciones.

Los ingenieros utilizan tolerancias y dimensiones geométricas, a menudo abreviadas como GD&T, para comunicar los requisitos de diseño de una pieza y sus desviaciones aceptables. GD&T funciona a través de una serie de símbolos, pero ¿qué significan exactamente los símbolos de dimensionamiento geométrico y tolerancia? ¿Y por qué GD&T es importante en absoluto? Repasaremos todos los conceptos básicos de GD&T y más en este artículo.

¿Qué es GD&T?

GD&T es un sistema de símbolos, caracteres y dimensiones estándar destinados a comunicar la intención de diseño entre ingenieros y fabricantes. GD&T define las características de una pieza y su desviación permitida de su posición real o ideal. El objetivo general de GD&T es resaltar las características más importantes de una pieza y demostrar cómo esas características se conectan con el panorama general.

GD&T cubre las dimensiones geométricas de un componente, así como sus valores de tolerancia. La tolerancia de una pieza especifica el límite mínimo y máximo de desviación para una dimensión específica. La creación de tolerancias adecuadas maximizará la tasa de aprobación del producto y aumentará la cantidad de piezas mecanizadas correctamente. Las tolerancias más estrictas son más precisas, pero pueden aumentar los costos de producción, por lo que los equipos de productos deben crear tolerancias con el mayor margen de maniobra posible mientras mantienen la funcionalidad del producto.

GD&T es esencial para fabricar piezas precisas y funcionales, además permite que cualquier persona lea y comprenda las dimensiones de un componente. GD&T sigue el mismo proceso en todos los métodos de fabricación, desde la fabricación aditiva hasta el mecanizado CNC y el moldeo por inyección. Sin embargo, ciertos aspectos de GD&T serán más relevantes para algunos métodos que para otros.

Características GD&T

Antes de sumergirnos en los símbolos GD&T, tenemos que repasar el marco de referencia de datos (DRF). DRF es el sistema de coordenadas 3D en el que viven las dimensiones GD&T. Un dato en sí mismo suele ser un punto, una línea o un plano en el DRF que se utiliza como marca de inicio para la medición. Una característica de referencia es el propio elemento físico real. En pocas palabras, el dato es la dimensión ideal y perfecta, mientras que la característica del dato es el elemento componente real, naturalmente variable.

Los símbolos GD&T cubren las dimensiones y tolerancias, así como la forma, el tamaño y otros aspectos de una pieza. Al comunicar las intenciones de diseño, los símbolos GD&T ayudan a garantizar que la pieza se fabrique exactamente como debe ser. Esto garantiza que el componente se ajuste a la función para la que fue diseñado, coincida con cualquier pieza de acoplamiento y se mantenga consistente con sus compañeros.

Existen cinco grupos diferentes o “tipos de tolerancia” con características geométricas en cada uno:

• Formulario especifica la forma y refina el tamaño de una parte. La forma de una pieza se puede describir según su rectitud, planitud, circularidad o cilindricidad. El formulario no utiliza una referencia de datos.
• Orientación controla la inclinación de la superficie, los ejes o los planos medios de una pieza. La orientación de una parte se puede describir según la angularidad, la perpendicularidad o el paralelismo. Las tolerancias de orientación requieren una referencia de referencia.
• Ubicación describe el punto central, el eje o el plano medio de una entidad. La ubicación de una parte se puede describir según la concentricidad o la simetría, que se derivan del punto medio de una característica. La ubicación también puede describir la posición de una parte que está orientada alrededor del punto central, los ejes y los planos medios de una entidad de tamaño. La posición también controla la orientación.
• Agotamiento controla la coaxialidad de la superficie de una pieza circular, que indica cuánto puede variar una característica con respecto a sus referencias. La superficie de una pieza se puede definir según el descentramiento total o el descentramiento circular, los cuales controlan la forma y la orientación de la superficie. El descentramiento total se usa para controlar la angularidad y la rectitud de toda la superficie de su diseño, mientras que el descentramiento circular se usa para tener en cuenta una amplia variedad de errores diferentes.
• Perfil especifica la zona de tolerancia alrededor de una superficie específica, que controla el tamaño, la forma y la orientación de una superficie y, a menudo, se basa en una referencia de referencia. Puede definir el perfil de línea o el perfil de superficie de una pieza.

Comprensión del marco de control de funciones

Otra parte importante de leer GD&T es comprender el marco de control de funciones. Los símbolos del cuadro de control de funciones muestran cómo encaja todo lo definido con GD&T. En el marco, verá un símbolo seguido de una tolerancia permitida, así como cualquier modificador del marco de control de características para el diseño de la pieza. Esto permite a los maquinistas y fabricantes realizar ajustes en función de dónde deben ir otras funciones.

Cada marco de control de características contiene solo un mensaje o requisito de diseño. Esto significa que si una característica requiere dos mensajes, necesitará dos marcos de control de características para comunicar la intención del diseño a través de GD&T. Un marco de control de características de GD&T tiene hasta cinco compartimentos:el primer compartimento contiene un símbolo de característica geométrica, que dicta los requisitos de la pieza.

El segundo compartimento transmite la tolerancia total de su diseño, y un símbolo "ø" que precede al valor de tolerancia indica una zona de tolerancia de forma cilíndrica con un diámetro del valor indicado. Los compartimentos tercero, cuarto y quinto contienen las características de referencia del datum, si son necesarias. Por lo general, la función de referencia definida en el Panel de control de funciones indica cómo interactúa la pieza o se ensambla con las piezas coincidentes o qué funciones son más críticas para la funcionalidad.

Los compartimentos del marco de control de características también pueden contener modificadores de condición o límite de material, que informan el tamaño y las especificaciones de la característica o dato, lo que permite una fabricación aún mayor cuando se usa correctamente. Estas secciones brindan a los fabricantes información sobre cuán precisos deben ser al seguir los datos de GD&T proporcionados. Al comunicar claramente las características y los requisitos de la pieza, el marco de control de características define la variación permitida de las medidas para construir componentes funcionales.

Beneficios y orientación de GD&T

Hay muchos beneficios al usar GD&T en sus diseños de piezas. Principalmente, GD&T proporciona una comunicación clara entre los proveedores de fabricación, los diseñadores e ingenieros y los inspectores de calidad. Describir la geometría del producto por su funcionalidad prevista y el enfoque de fabricación es más simple que describir todas las características de una pieza en dimensiones lineales.

Dado que los símbolos GD&T pueden capturar las dimensiones de las características no lineales, los datos GD&T ayudan a obtener una imagen completa de su componente. También puede aumentar su conocimiento de la tolerancia para funciones de control mejoradas, como las curvas. La optimización de las tolerancias de las piezas facilita la fabricación de un componente y mantiene la fiabilidad y la uniformidad entre los componentes individuales.

La definición de los datos de GD&T ayuda a garantizar que las piezas separadas encajen y funcionen correctamente. Sin embargo, existen algunas pautas y consideraciones que debe tener en cuenta al crear e implementar datos de GD&T.

Sé consciente de tus datos . Elegir datos de referencia que sean fáciles de medir facilitará la fabricación.

Equilibra tus tolerancias . Piense en qué tan precisa debe ser una característica específica de la pieza y ajuste la tolerancia en consecuencia para ahorrar costos y agilizar la fabricación. Asegúrese de que sus tolerancias estén dentro de los límites mecanizables, siga los estándares dados y tenga en cuenta el apilamiento de tolerancias. Dado que las piezas interactúan en su ensamblaje final, asegúrese de que los requisitos de GD&T por pieza estén dentro de la acumulación permitida del ensamblaje de interfaz cuando se combinen.

No sobredimensione su pieza . Un dibujo de pieza poco claro anula el propósito de GD&T, que es aclarar y agilizar la comunicación. El sobredimensionamiento podría hacer que el diseño de su pieza sea más difícil de entender y que sus componentes sean más difíciles de fabricar, además, las dimensiones en conflicto pueden ocasionar errores accidentalmente en sus piezas. Sea juicioso e intencional sobre las características que está destacando en su diseño de GD&T y solo resalte la información necesaria o las "interfaces críticas" de su componente.

Optimizar GD&T con Fast Radius

La creación de diseños GD&T claros y comprensibles es fundamental para garantizar que sus piezas sean lo más perfectas posible. Sin embargo, puede ser difícil administrar todas las partes móviles de GD&T y garantizar la claridad, la consistencia y la precisión en todos los diseños de componentes. Trabajar con un fabricante experimentado puede ayudarlo a optimizar sus diseños de GD&T, optimizar los ciclos de producción y crear mejores piezas.

En Fast Radius, podemos guiarlo a través del proceso de GD&T de principio a fin. Nuestro equipo de expertos tiene un conocimiento profundo de los fundamentos del dimensionamiento geométrico y las tolerancias, y lo ayudaremos a diseñar piezas utilizando los estándares y símbolos correctos para promover la precisión de las piezas. Para llevar GD&T experto a su próximo diseño de pieza, contáctenos hoy.

Para profundizar en los detalles de GD&T, incluidos los consejos de tolerancia para el mecanizado CNC y el moldeo por inyección, consulte el centro de recursos de Fast Radius.

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