G D & T

Materiales. Dimensiones. Geometrías. Tolerancias. Piezas. Diseño. Rectángulo de tolerancias. Datum. Normalización. Estandarización

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  • País: México México
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Instituto Tecnológico de Chihuahua

Metrología Avanzada

LAS GD&T”

Índice

Introducción 3

GD&T, ¿Qué es? 4

Origen de la GD&T 5

¿Para qué usamos la GD&T? 6

¿Cuándo usamos las GD&T? 7

¿Cómo funcionan las GD&T? 8

Datum y su importancia 10

Conclusión 11

Bibliografía 12


Introducción

Estudiar dimensiones y tolerancias geométricas es como edificar. Si se desea que el edificio sea sólido y perdure, se requiere de cimientos sólidos y fuertes. Igualmente, si desea obtener conocimientos acerca de dimensiones y tolerancias geométricas sólidos y perdurables, entonces se deberá establecer un previo conocimiento acerca de este tema y familiarizarse con ciertas definiciones y lenguajes utilizados en este campo.

Es por ello que el propósito de esta investigación es ofrecerle al lector un entendimiento de lo que son las GD&T, cuando y como las usamos y que ventajas ofrece utilizar este tipo de herramientas en el diseño y fabricación de piezas. Teniendo en cuenta estas prioridades el lector podrá entender mejor que consideraciones hay que tener en cuenta para el ensamble de piezas, entender mucho mejor la comunicación en el proceso de diseño, así como comprender mucho mejor el trabajo de un departamento de metrología en una empresa.

GD&T, ¿Qué es?

Dimensionamiento Geométrico y Tolerancias (GD&T, por sus siglas en inglés), es un lenguaje usado en dibujos de diseño mecánico compuesto por símbolos que son usados para comunicar eficiente y precisamente los requerimientos de geometría para las operaciones relacionadas en componentes y ensambles, GD&T es y ha sido exitosamente usado por muchos años en la industria automotriz, aeroespacial, electrónica y en el diseño comercial e industrias de manufactura.

En el diseño moderno y técnicamente avanzado del día hoy, en la ingeniería y la manufactura del mundo, es necesario una comunicación efectiva y precisa para asegurar exitosamente el acabado de los productos. Actualmente, la norma ASME Y14.5-2009 es el estándar aceptado para el Dimensionamiento Geométrico y Tolerancias, superando la regla ANSI Y14.5 M-1994 usada en los Estados Unidos y la norma ISO 1101 2004 usada fuera de Estados Unidos.

Las industrias y organizaciones orientadas al éxito que requieren precisión y líneas comunes de comunicación entre ingeniería, diseño, manufactura y calidad deben considerar el Dimensionamiento Geométrico y Tolerancias como su estándar en dibujo mecánico.

Algunas ventajas del GD&T son:

1. Proporciona una técnica clara y concisa para definir un sistema coordenado de referencias (Datum) en un componente o ensamble para ser usado a través de los procesos de manufactura e inspección.

2. Proporciona una aplicación de Dimensionamiento Geométrico estrechamente aceptado en ensambles, un proceso de diseño mecánico lógico y diseño para las consideraciones de manufactura.

3. El Dimensionamiento Geométrico reduce dramáticamente la necesidad de notas de dibujo para describir la complejidad de los requerimientos de geometría en un componente o ensamble mediante el uso de simbología (para describir tolerancias de tamaño, forma, orientación y localización) estándar que define rápida y precisamente el diseño, la manufactura y los requerimientos de inspección.

4. Proporciona uniformidad en las especificaciones e interpretación de dibujos. GD&T reduce la controversia, las conjeturas y la suposición a través de los procesos de manufactura e inspección.

Origen de la GD&T

GD&T ha sido utilizado desde la década de 1940 en los Estados Unidos. Fue desarrollado para hacer frente a los muchos problemas que habían surgido en los últimos años mientras que las empresas trataban de describir la geometría de sus piezas. Se dieron cuenta de que era muy difícil de describir cuánta variación era permitida en la geometría y en el ensamble. Más importante aún, encontraron que todos los que leían sus dibujos tenían una interpretación diferente de las especificaciones de Dimensionamiento Geométrico y Tolerancias y de los límites que habían creado.

Las empresas habían descubierto que les era difícil describir claramente los límites de tamaño y forma de cada parte individual y las características del montaje. Por ejemplo, no estaba claro en sus dibujos cómo ciertas superficies planas tenían que ser, y en otros casos no estaban bien definidos los requisitos para el tamaño y la forma para un agujero.

Encontraron que les era más difícil describir cuanta variación era permitida entre las características del ensamble. Por ejemplo, era aún más difícil de entender cuanto se permitía de inclinación a un agujero con respecto a la superficie, o cuánta variación era permitida en las superficies relacionadas. GD&T fue desarrollado específicamente para abordar estos problemas y eliminar la ambigüedad en el uso del tradicional más y menos que introduce el Dimensionamiento Geométrico y Tolerancias tradicional. Su finalidad fundamental es que las especificaciones de dibujo sean claras y sin ambigüedades y eliminar los problemas de confusión, desechos y pérdidas de ganancias.

El estándar de Dimensionamiento Geométrico y Tolerancias Y14.5M ASME-1994 (actualmente ASME Y14.5-2009) es el resultado de muchos años de experiencia en la industria, la investigación y el desarrollo de diferentes comités de normalización. Es el último de una larga línea de normas de Dimensionamiento y Tolerancias en los Estados Unidos que datan de 1946. El estándar responde las preguntas que surgen en el Dimensionamiento Geométrico y Tolerancias para definir características de tamaño y contiene abundante material que describe cómo utilizar el GD&T para describir la forma de las características y las relaciones entre éstas.

Aparte de los casos en los que las capacidades de proceso son insuficientes para satisfacer las especificaciones de tolerancia, la gran mayoría de los problemas de fuera de especificación de las piezas son el resultado de las especificaciones inadecuadas de Dimensionamiento Geométrico y Tolerancias. La mayoría de estos casos es donde se utiliza más y menos para describir la relación (de orientación y/o localización) entre las características. Simplemente hay demasiada ambigüedad en GD&T por más y menos que conduce a múltiples interpretaciones de lo que significa las especificaciones de dibujo, y simplemente no hay manera de decir cuáles de estas interpretaciones son correctas.

Quizá el problema más fuerte que GD&T corrige es dar una definición clara de cómo las características de tamaño se encuentran localizadas u orientadas hacia otras características de la pieza.

¿Para qué usamos la GD&T?

En primer lugar, es una herramienta precisa para la comunicación. Utiliza un conjunto de símbolos, normas y definiciones para definir matemáticamente los requerimientos de las piezas. En segundo lugar, trata de dar un enfoque al diseño que permite al ingeniero definir las piezas en base a las necesidades del cliente y al mismo tiempo atiende a las funciones de límites máximos de tolerancia para la fabricación. Esta combinación, utilizando GD&T correctamente, los resultados de alta calidad y bajos costos son asegurados.

En determinadas ocasiones, como por ejemplo, mecanismos muy precisos, piezas de grandes dimensiones, etc. La especificación de tolerancias dimensionales puede no ser suficiente para asegurar un correcto montaje y funcionamiento de las piezas a montar.

El uso de Tolerancias Geométricas evita la aparición en los dibujos de observaciones tales como superficies planas y paralelas con la evidente dificultad de interpretación que conllevan; aun más, a partir de los acuerdos internacionales sobre símbolos para las Tolerancias Geométricas, los problemas de lenguaje están siendo superados.

El uso de Tolerancias Geométricas permitirá, un funcionamiento satisfactorio y la intercambiabilidad, aunque las piezas sean fabricadas en talleres diferentes y por distintos equipos y operarios.

GD&T es parte de un esfuerzo más grande, un proceso de desarrollo de productos (PDP). Algunas empresas ni siquiera se dan cuenta de que tienen una cosa así. Pero lo hacen ejecutar una serie de pasos en el proceso de desarrollo de un nuevo producto y llevarlo al mercado. Por lo general, cuanto más complejo sea el producto, es más definido el Proceso de Desarrollo del Producto.

Un Proceso de Desarrollo de Productos sirve a muchos propósitos. Define una serie de actividades que se traducen nuevos conceptos de producto en diseños de ingeniería y pruebas de unidad en las necesidades del cliente. Un Proceso de Desarrollo de Producto también, distribuye y armoniza las actividades entre los distintos departamentos (mercadotecnia, compras, ingeniería, diseño y fabricación). El Proceso de Desarrollo de Productos ofrece un plan para todas estas actividades.

¿Cuándo usamos las GD&T?

Muchos diseñadores preguntan bajo qué circunstancias deberían de usar GD&T. Como GD&T fue diseñado para posicionar características de operaciones, la respuesta más simple es, localizar todas las operaciones con controles de GD&T. Los diseñadores deberán poner tolerancias en las piezas usando GD&T cuando:

  • La delimitación e interpretación de los dibujos necesita ser la misma.
  • Las operaciones son críticas para la función y la intercambiabilidad de las partes.
  • Es importante parar de desechar partes buenas.
  • Es importante reducir los cambios en los dibujos.
  • Equipo automático es usado.
  • Calibramiento funcional es requerido.
  • Es importante incrementar la productividad.
  • Se busca reducir revisiones de dibujo.
  • Se busca reducir costos de calibración.
  • Se busca reducir tiempos de diseño.
  • Se busca eliminar ambigüedades de interpretación.
  • Se busca reducir altos costos de manufactura.
  • Se quiere ahorrar dinero en la etapa de diseño.
  • Se quiere incrementar la productividad.
  • Se quiere asegurar la compatibilidad de las partes en el ensamble.
  • Etc.
¿Cómo funcionan las GD&T?

Símbolos, términos y reglas son básicos en la GD&T. Estos son el alfabeto, las definiciones y la sintaxis de estos lenguajes. El practicante de GD&T deberá de estar familiarizado con estos símbolos y conocer cómo usarlos. Preferentemente sabérselos de memoria. Puede usted imaginar tratar de leer un libro o escribir una composición sin conocer el alfabeto, con un buen vocabulario y sin saber como una oración es construida. Memorizar toda esta información ahorrara tiempo y reducirá la frustración en el futuro.

Las GD&T deberán ser especificadas solamente en aquellos requisitos que afecten las funcionalidad, intercambiabilidad y posibles cuestiones relativas; de otra manera, los costes de fabricación y verificación sufrirán un aumento innecesario. En cualquier caso, estas tolerancias habrán de ser tan grandes como lo permitan las condiciones establecidas para satisfacer los requisitos de diseño.

Rectángulo de tolerancias:

La indicación de las Tolerancias Geométricas en los dibujos se realiza por medio de un rectángulo dividido en 2 o más compartimentos, los cuales contienen, de izquierda a derecha, la siguiente información:

  1. Símbolo de la característica a controlar.
  2. Valor de la tolerancia expresada en las mismas unidades utilizadas para el acotado lineal.
  3. Letra identificativa del elemento o elementos de referencia, si los hay.

En el sistema de GD&T se usan diferentes símbolos para señalizar las tolerancias que se requieren en cierto dibujo.



Datum y su importancia

Un Datum es un punto, una línea, un eje o plano teóricamente exacto que indica la relación dimensional entre una figura controlada por tolerancias y una figura de la pieza señalada como tal, que sirve como figura para describir un Datum mientras que su contraparte ideal (el dispositivo medidor o calibrador) establece el eje o plano de Datum. Por razones prácticas se supone que existe un Datum y se simula con un dispositivo de inspección o fabricación como mesas o placas planas, mandriles o superficies de equipos medidores.

Los Datums se usan principalmente para localizar una pieza de manera repetible para revisar Tolerancias Geométricas relacionadas a las figuras utilizadas como Datum. Además, éstos proporcionan información de diseño funcional acerca de la pieza. Por ejemplo, la figura de Datum en un dibujo de una pieza orienta y dirige a los usuarios del dibujo para su correcto montaje y ensamble.

Cuando se necesita más de un plano de Datum para medidas repetitivas se utiliza un marco de referencia. Un marco de referencia de Datum es un conjunto de tres planos mutuamente perpendiculares, y esos planos proporcionan dirección y origen para las mediciones.

Para medidas especificadas, las figuras de Datum de la pieza hacen contacto con el plano de Datum. Los planos de un marco de referencia de Datum están por definición exactamente a 90° cada uno respecto al otro, pero la superficie real de la pieza debe tener una tolerancia angular especificada en el dibujo, cuando se hagan medidas a una pieza que están relacionadas a un marco de referencia de una manera definida. La primera figura de la parte en contacto con el marco de referencia de Datum es el Datum primario, la segunda figura de la pieza en contacto con el marco de referencia de Datum es el Datum secundario y la tercera figura de la pieza en contacto con el marco de referencia de Datum es el Datum terciario. Los símbolos de control de las figuras especifican cuales Datums son primarios, secundarios y terciarios.

Cuando se utiliza un Datum de figura dimensional es necesario definir como se simula la figura de Datum, osea, si está a MMC, LMC o RFS. Esto se logra a través de modificadores que aparecen en el marco de control. (la misma figura de Datum puede usarse como un Datum en varias condiciones y diferentes símbolos de control en el mismo dibujo).

Cuando una superficie plana se define como una figura de Datum, ésta se usa para establecer un plano. Cuando una figura dimensional se especifica como una figura de Datum, la superficie o superficies de esa figura dimensional se usan para establecer un eje o centro de plano de Datum.

Conclusión

La normalización y estandarización de las diferentes dimensiones y tolerancias geométricas ha permitido una apertura importante a nivel mundial logrando con ello establecer un acoplamiento y sobre todo entablar una comunicación y un entendimiento mutuo entre las diferentes corporaciones e industrias en todo el planeta, consiguiendo así, que los variados y numerosos procesos de fabricación y de diseño utilizados hoy en día puedan interpretarse de la mejor manera evitando errores y malos entendidos entre los procesos de fabricación trayendo como consecuencia que las piezas o maquinarias elaboradas en cierto país, fabrica, maquila o cualquier empresa pueden ser fácilmente fabricadas, acopladas, ensambladas, copiadas, etc. en cualquier otra planta o industria en las que se necesiten para continuar con un proceso de producción y así obtener un producto final de calidad el cual será ofrecido al cliente.

Por lo que es importante conocer y aprender cual es la función, utilidad y aplicación de las DG&T como futuros ingenieros, porque tal vez el día de mañana de nosotros dependerá todo la producción de una planta, ya sea en el área de producción en donde tendremos que tener en cuanta este tipo de herramientas o bien laborando en algún departamento de metrología encargados de revisar y verificar que las cosas se están haciendo con las especificaciones y los estándares correctos.

Bibliografía

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