Geometric Dimensioning and Tolerancing

GD & T. Lenguaje universal de símbolos. Productos industriales. Definición geométrica. Tamaño y ubicación. Piezas. Ventajas

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHIHUAHUA

Geometric Dimensioning and Tolerancing

GD&T

Metrología Avanzada

02/Septiembre/09

ÍNDICE:

Introducción…………………………………………………………………………………..3

Desarrollo.......……………………………………………………………………………4-18

Conclusión... ……………………………………………………………………………….19

Bibliografía …………………………………………………………………………………19

INTRODUCCIÓN

En el diseño de los productos industriales, la definición geométrica general de las piezas se realiza mediante la acotación. Las piezas individuales se pueden considerar como una combinación de formas geométricas primitivas y/o formas geométricas complejas. Las formas geométricas primitivas imitan prismas, cilindros, conos, esferas etc. Las formas geométricas complejas son aquellas partes de las piezas que están delimitadas por superficies construidas partiendo de curvas. La acotación expresa el tamaño y la ubicación tridimensional de estas formas en la composición de la pieza. En el diseño manual se empieza con un croquis, en el cual las formas se definen según la capacidad de aproximación visual del autor. En la realidad no hay que olvidar que es imposible obtener formas perfectas. El grado de aproximación a la perfección depende de las exigencias funcionales de las piezas y también del coste limite de fabricación.

DESARROLLO

GD&T

Sabemos que nuestro lenguaje, es un sistema de sonidos, símbolos y reglas para la comunicación de ideas.  GD&Ttambién es un lenguaje con un conjunto de símbolos y reglas para describir los requisitos de las piezas, es un lenguaje comprensible y simple, que consiste en símbolos, modificadores y reglas. 

La filosofía de dimensionamiento y el lenguaje de GD&Than mejorado la comunicación y la calidad, ahorrando dinero en todas las empresas del mundo que lo usan.  Se estimaque actualmente se usa en el 90%de los dibujos de ingeniería generados en todo el mundo.  Los dibujos con Dimensiones y Tolerancias Geométricas son claros, precisos y completos.  Con GD&Tla pieza está clara y completamente definida, sin posibilidad de error o confusión, sin más aclaraciones al momento de inspección, todos en la empresa entenderán y sabrán que hacer.  Además con GD&Tel funcionamiento está protegido, las piezas no solo se aprobarán, sino que trabajarán.

GD&Tes un método de dimensionamiento, que nos da tolerancias adicionales, reduciendo los porcentajes de desecho, reduce tiempos, etc.; es decir da un costo de producción menor.

El dimensionamiento y tolerancias geométricas(GD&T) es un lenguaje universal de símbolos parecido al sistema de señales de tráfico que aconsejan al conductor cómo circular por las carreteras. Los símbolos del GD&T le sirven al ingeniero de diseño para describir de forma precisa y lógica características de la pieza, de manera que se pueden fabricar e inspeccionar con precisión.

El GD&T se expresa en el marco de control de características (Fig.1). El marco de control de características es como leer una frase de izquierda a derecha. Por ejemplo, en el marco de control de características que se ilustra se puede leer que la forma de 5mm cuadrados (1) está controlada por una envolvente (2) tolerancia de perfil (3) de 0,05 mm (4), en relación con el dato primario A (5) y el dato secundario (6). La forma y la tolerancia determinan los límites de la variedad de producción.

Figura 1

Hay siete formas, llamadas elementos geométricos, que se usan para definir una pieza y sus características. Las formas son: punto, línea, plano, círculo, cilindro, cono y esfera. También hay ciertas características geométricas que determinan la condición de piezas y la relación de características.

Esos símbolos geométricos se parecen a los que se usan en los mapas para representar características, como por ejemplo dos y cuatro autopistas, puentes y aeropuertos. La finalidad de esos símbolos es configurar un lenguaje común que todo el mundo entienda.

La GD&T se utiliza para definir la geometría nominal de las partes y asambleas, para definir la variación permitida en la forma y tamaño, posiblemente, de las características individuales, y para definir la variación permitida entre las características. Dimensionamiento y tolerancias geométricas y especificaciones de dimensionamiento y tolerancias se utilizan como sigue:

  • Dimensionamiento de definir las especificaciones de la nominal, como el modelo ó como pretende la geometría. One example is a Basic Dimension.Un ejemplo es una dimensión básica.
  • Definir las especificaciones de tolerancias admisibles para la variación de la forma y, posiblemente, el tamaño de las características individuales, y la variación permitida en la orientación y la ubicación entre los rasgos. Two examples are Linear Dimensions and Feature Control Frames using a datum reference (both shown above). Dos ejemplos son las dimensiones lineales y marcos de control de características con un dato de referencia (tanto de arriba).

Figura:(www.cenam.mx/cmu-mmc/.../CMU-MMC_2008_Navarrete.pdf)

Hay varios estándares disponibles a escala mundial que describen los símbolos y definen las reglas utilizadas en GD & T. Una norma esOne such standard is American Society of Mechanical Engineers(ASME) Y14.5M-1994.la ASME Y14.5M-1994. This article is based on that standard, but other standards, such as those from the International Organization for Standardization(ISO), may vary slightly.Este artículo está basado en los estándares y otras normas, como las de la ISO, pueden variar ligeramente. La norma Y14.5M tiene la ventaja de proporcionar un conjunto bastante completo de normas para GD & T en un solo documento. The ISO standards, in comparison, typically only address a single topic at a time.Las normas ISO, en comparación, por lo general sólo se refieren a un solo tema a la vez. There are separate standards that provide the details for each of the major symbols and topics below (eg position, flatness, profile, etc)Existen normas independientes, que proporcionan los detalles de cada uno de los símbolos más importantes (por ejemplo, la posición, planitud, perfil, etc.)

El propósito de GD & T es más preciso definirlo como una descripción de los requisitos geométricos para una parte y la geometría de la Asamblea. Proper application of GD&T will ensure that the allowable part and assembly geometry defined on the drawing leads to parts that have the desired form and fit (within limits) and function as intended.La correcta aplicación de GD & T se asegurará de que la parte admisible y la geometría de la Asamblea se define en el dibujo lleva a las partes que tienen la forma deseada y conveniente (dentro de los límites) y el funcionamiento previsto.

Hay algunas reglas fundamentales que deben aplicarse (estos se pueden encontrar en la página 4 de la edición de 1994 de la norma):

  • Todas las dimensiones deben tener un margen de tolerancia. Every feature on every manufactured part is subject to variation, therefore, the limits of allowable variation must be specified. Cada característica en cada pieza fabricada está sujeta a variaciones, por lo tanto, los límites de variación permitida debe ser especificado. Plus and minus tolerances may be applied directly to dimensions or applied from a general tolerance block or general note. Plus y tolerancias menos se puede aplicar directamente a las dimensiones o aplicarse a partir de un bloque de tolerancia general o la nota general. For basic dimensions, geometric tolerances are indirectly applied in a related Feature Control Frame. Para las dimensiones básicas, las tolerancias geométricas se aplica indirectamente en una relación de control de características de marco. The only exceptions are for dimensions marked as minimum, maximum, stock or reference. Las únicas excepciones son las dimensiones marcadas como mínimo, máximo, de valores o de referencia.
  • Dimensionamiento y tolerancias completamente definirá la geometría nominal y la variación permitida. Measurement and scaling of the drawing is not allowed except in certain cases. Medición y la ampliación del dibujo no está permitido, excepto en determinados casos.
  • Dibujos de ingeniería definir los requisitos de acabado (completo) partes. Every dimension and tolerance required to define the finished part shall be shown on the drawing. Todas las dimensiones y la tolerancia necesaria para definir la parte final se muestra en el dibujo. If additional dimensions would be helpful, but are not required, they may be marked as reference. Si las dimensiones adicionales sería de gran ayuda, pero no son necesarios, pueden ser marcados como referencia.
  • Las dimensiones deben ser aplicadas a las características y dispuestas de tal forma que representen la función de las características.
  • Las descripciones de los métodos de fabricación debe ser evitado. The geometry should be described without explicitly defining the method of manufacture. La geometría debe describirse sin establecer explícitamente el método de fabricación.
  • Si las medidas se requieren determinados durante la fabricación, pero no son necesarios en la geometría final (debido a la contracción u otras causas), deben ser marcados como no obligatoria.
  • Todas las dimensiones y tolerancias deben organizarse para facilitar la lectura máxima y debe aplicarse a las líneas visibles en los perfiles de verdad.
  • Cuando la geometría es normalmente controlada por los tamaños de medidor o por código (por ejemplo, materiales de stock), la dimensión (s) se incluye con el medidor o número de código entre paréntesis a continuación o por debajo de la dimensión.
  • Ángulos de 90 ° se supone que cuando las líneas (incluyendo las líneas de centro) se muestran en ángulo recto, pero sin dimensión angular se muestra explícitamente. (This also applies to other orthogonal angles of 0°, 180°, 270°, etc.) (Esto también se aplica a otros ángulos ortogonales de 0 °, 180 °, 270 °, etc)
  • Dimensiones y tolerancias son válidas a 20 ° C a menos que se indique lo contrario.
  • Salvo que se especifique, todas las dimensiones y tolerancias son válidas cuando el elemento está en un estado libre.
  • Dimensiones y tolerancias se aplican a toda la longitud, anchura y profundidad de una función.
  • Dimensiones y tolerancias sólo son aplicables en el ámbito del dibujo en el que se especifican. It is not mandatory that they apply at other drawing levels, unless the specifications are repeated on the higher level drawing(s). No es obligatorio que se aplican a nivel de dibujo, a menos que el pliego de condiciones se repiten en el dibujo de nivel superior (s).

(Nota: Las reglas anteriores no son las reglas exactas que se indica en el Y14.5M ASME-1994 estándar.)

VENTAJAS DE DTG

La industria militar, la automotriz y muchas otras más han estado usando DTG por más de 40 años, debido a una razón muy sencilla:

REDUCE COSTOS.

Algunas de las ventajas que proporciona son:

  • Mejora comunicaciones.

DTG puede proporcionar uniformidad en la especificación de dibujos y su interpretación, reduciendo discusiones, suposiciones o adivinanzas. Los departamentos de diseño, producción e inspección trabajan con el mismo lenguaje.

  • Mejora el diseño del producto.

Porque proporciona al diseñador mejores herramientas para “que diga exactamente lo que quiere”. Segundo, porque establece una filosofía en el dimensionado basada en la función en la fase del diseño de la pieza, llamada dimensionado funcional, que estudia la función en la fase del diseño y establece tolerancias de la pieza basado en sus necesidades funcionales.

  • Incrementa tolerancias para producción.

Hay dos maneras por las que las tolerancias se incrementan con el uso de DTG. Primero, bajo ciertas Condiciones DTG proporcionan tolerancias extras para la fabricación de las piezas, que permiten obtener ahorros en los costos de producción. Segundo, basado en el dimensionado funcional, las tolerancias se asignan a la pieza tomando en cuenta sus más grandes para fabricarla y se elimina la posibilidad de que el diseñador copie tolerancias de otros planos o asigne tolerancias demasiado cerradas cuando no hay alguna referencia para determinar tolerancias funcionales.

DESVENTAJAS DE DTG

Sin embargo, hay algunos problemas con DTG. Uno es la carencia de centros de capacitación, debido a que hay pocas escuelas o Institutos que proporcionen este tipo de entrenamiento. Mucho del aprendizaje viene de personas que están suficientemente interesadas en leer artículos y libros para aprender por si solos.

Otro problema es el gran número de malos ejemplos sobre DTG en algunos dibujos actuales. Hay literalmente miles de dibujos en la industria que tienen especificaciones sobre dimensiones incompletas o no -interpretables, lo que hace muy difícil, aunque no imposible, corregir e interpretar apropiadamente a los dibujos con DTG.

  • Dimensionado funcional

El dimensionado funcional es un filosofía del dimensionado y de las tolerancias de una pieza basado en el cómo debe funcionar. Cuando se dimensiona funcionalmente una pieza, el diseñador realiza un análisis funcional, que es un proceso donde el diseñador identifica las funciones de la pieza y usa esta información para definir las dimensiones y tolerancias de la pieza rea l. El dimensionado funcional y el análisis funcional es una herramienta muy importante en diseño, pero convertirse en un buen diseñador con DTG puede implicar muchos años de esfuerzo. Los beneficios para la persona en forma individual y para la compañía retribuyen los esfuerzos realizados y algunos de ellos se mencionan a continuación:

  • El diseñador desarrollará un objetivo de la filosofía en el diseño.
  • El diseñador desarrolla una interpretación real de cada pieza tomando en cuenta su funcionamiento.
  • Algunos problemas potenciales de la pieza se identificarán desde la etapa de diseño.
  • Puede establecerse un método objetivo para evaluar cambios en la pieza.
  • Se pueden obtener tolerancias mayores para la fabricación de la pieza. Las tolerancias se basan en la máxima tolerancia admisible, de manera que no afecte la función del producto.
  • Promueve mejores comunicaciones entre los departamento de diseño y desarrollo de producto.
  • En muchos casos las tolerancias de las piezas requieren pocos cambios, debido a que trabajan a su máximo valor.

TOPOS DE TOLERANCIAS

1. Tolerancia de rectitud

a) Al proyectar la zona de tolerancia sobre un plano, queda limitada por dos rectas paralelas separadas una distancia –t-.

Figura 1

Figura 1. Cualquier línea de la superficie indicada por el rectángulo de tolerancia deberá estar comprendida entre dos rectas paralelas equidistantes 0,05 mm.

b) La zona de tolerancia es un cilindro de diámetro –t-, siempre que el valor de la tolerancia venga precedido por el signo Ø.

Figura 2

Figura 2. El eje del componente señalado por el rectángulo de tolerancia deberá estar comprendido en el interior de un cilindro de diámetro 0,08 mm.

2. Tolerancia de planicidad

La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos separados una distancia –t-.

Figura 3

Figura 3. La superficie superior de la pieza deberá estar comprendida entre dos planos paralelos separados 0,08 mm.

3. Tolerancia de redondez

La zona de tolerancia plana está limitada por dos círculos concéntricos separados una distancia –t-.

Figura 4

Figura 4. La circunferencia de cualquier sección ortogonal debe estar comprendida entre dos círculos concéntricos coplanares separados 0,1 mm.

4. Tolerancia de cilindridad

La zona de tolerancia está limitada por dos cilindros coaxiales con una diferencia entre radios –t-.

Figura 5

Figura 5. La superficie señalada por el rectángulo de tolerancia debe estar comprendida entre dos cilindros coaxiales cuya diferencia de radios es 0,2 mm.

5. Tolerancia de forma de una línea

La zona de tolerancia está limitada por las dos envolventes de círculos de diámetro –t-, con sus centros situados sobre una línea que tiene la forma geométrica perfecta.

Figura 6

Figura 6. En cada sección paralela al plano de proyección en que se especifica la tolerancia, el perfil controlado debe mantenerse dentro de la zona de tolerancia especificada, la cual está limitada por las dos envolventes de círculos de diámetros 0,04 mm, cuyos centros están situados sobre un perfil geométricamente perfecto.

6. Tolerancia de forma de una superficie

La zona de tolerancia está limitada por las dos superficies envolventes de esferas de diámetro –t-, con sus centros situados sobre una superficie geométricamente perfecta, definida con cotas teóricamente exactas.

Figura 7

Figura 7. La superficie controlada debe estar contenida entre las dos envolventes de esferas de diámetro 0,2 mm, cuyos centros están situados sobre una superficie geométricamente perfecta.

7. Tolerancia de paralelismo

a) La zona de tolerancia está definida por dos planos paralelos entre sí y al plano de referencia, separados una distancia –t.

Figura 8

Figura 8. La superficie superior del componente debe estar comprendida entre dos planos paralelos entre sí y a la superficie de referencia A, separados 0,1 mm.

b) La zona de tolerancia está definida por un cilindro de diámetro –t- de eje paralelo a la referencia, cuando el valor de la tolerancia viene precedido por el signo Ø.

Figura 9

Figura 9. El eje del taladro indicado por el rectángulo de tolerancia debe estar comprendido en el interior de un cilindro de diámetro 0,2 mm, paralelo a la superficie de referencia A.

Figura 10

Figura 10. El eje del taladro indicado por el rectángulo de tolerancia debe estar comprendido en el interior de un cilindro de diámetro 0,03 mm, paralelo a la recta de referencia A.

8. Tolerancia de perpendicularidad

a) La zona de tolerancia está limitada por un cilindro de diámetro –t-, de eje perpendicular al plano de referencia, cuando el valor de la tolerancia viene precedido por el signo Ø.

Figura 11

Figura 11. El eje del cilindro controlado, el superior, debe estar comprendido en el interior de una zona de tolerancia cilíndrica de diámetro 0,01 mm, y eje perpendicular al plano de referencia B.

b) La zona de tolerancia está definida por dos planos paralelos entre sí, perpendiculares al plano de referencia y separados una distancia –t.

Figura 12

Figura 12. La superficie indicada por el rectángulo de tolerancia debe estar comprendida entre dos planos paralelos entre sí, separados 0,05 mm, y perpendiculares al plano de referencia B.

9. Tolerancia de inclinación

La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos separados una distancia –t- e inclinados el ángulo especificado respecto al plano de referencia.

Figura 13

Figura 13. El plano inclinado de la pieza debe estar comprendido entre dos planos paralelos entre sí, separados 0,1 mm, e inclinados 25º respecto al plano de referencia A.

10. Tolerancia de posición

La zona de tolerancia está limitada por un cilindro de diámetro –t-, cuyo eje está en la posición teórica exacta de la recta controlada, cuando el valor de la tolerancia viene precedido del signo Ø.

Figura 14

Figura 14. El eje del taladro debe encontrarse en el interior de una zona de tolerancia cilíndrica de diámetro 0,05 mm, cuyo eje está en la posición teórica exacta con relación a los planos de referencia C y D.

11. Tolerancia de coaxialidad

La zona de tolerancia está limitada por un cilindro de diámetro –t-, cuyo eje coincide con el eje de referencia, cuando el valor de la tolerancia viene precedido por el signo Ø.

Figura 15

Figura 15. El eje del cilindro indicado por el rectángulo de tolerancia, el derecho, debe encontrarse en el interior de una zona cilíndrica de tolerancia de diámetro 0,1 mm, coaxial con el eje de referencia, el izquierdo.

Figura 16

Figura 16. El eje del cilindro indicado por el rectángulo de tolerancia, el central, debe encontrarse en el interior de una zona cilíndrica de tolerancia de diámetro 0,08 mm, coaxial con el eje de referencia A-B.

12. Tolerancia de simetría

La zona de tolerancia está limitada por dos planos paralelos separados una distancia –t- y colocados simétricamente con respecto al plano de simetría (o eje) de referencia.

Figura 17

Figura 17. El plano de simetría de la ranura debe estar contenido entre dos planos paralelos separados 0,025 mm y colocados simétricamente respecto al plano de simetría que especifica la referencia A.

13. Tolerancia de oscilación circular (radial)

La zona de tolerancia está limitada, dentro de cualquier plano de medida perpendicular al eje, mediante dos círculos concéntricos de diferencia entre radios –t- y centro coincidente con el eje de referencia.

Figura 18

Figura 18. La tolerancia de oscilación radial no debe sobrepasar más de 0,1 mm en cualquier plano de medición, durante una vuelta completa, alrededor del eje de referencia A-B.

14. Tolerancia de oscilación total (radial)

La zona de tolerancia está limitada mediante dos cilindros coaxiales de diferencia entre radios –t-, cuyos ejes coinciden con el de referencia.

Figura 19

Figura 19. La tolerancia de oscilación total radial no debe sobrepasar más de 0,1 mm, en cualquier punto de la superficie especificada, durante varias revoluciones alrededor del eje de referencia A-B, y con movimiento axial relativo entre la pieza y el instrumento de medida.

Datum

  • ¿Qué es un Datum?

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 un datum, que sirve como figura de 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.

  • Objetivo de los Datums

Los datums se usan principalmente para localizar una pieza de manera repetible para revisar tolerancias geométricas relacionadas a las figuras de datum. Además los datums 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 y con el datum primario se puede establecer cuál es la sección más importante de la pieza en su ensamble.

  • ¿Qué es una Figura de Datum?

Una figura de datum es una figura ideal de la pieza que hace contacto, o se usa para establecer un datum.

  • ¿Cómo especificar datums?

Para definir una figura de datum se utiliza un símbolo que consiste en un rectángulo que contiene la letra para identificar la referencia con un guión, antes y después.

Los datums se marcan o señalan en el cuadro de control. El datum primario se señala en el compartimiento que está al lado de la sección de tolerancias, seguida del datum secundario y terciario.

  • ¿Cómo seleccionar una Figura de Datum?

Las figuras datum se seleccionan tomando como base los requerimientos funcionales de la pieza y son las superficies que localizan y permiten ensamblar la pieza

  • Datum primario

Característica de datum que primeramente sitúa la pieza dentro del marco de referencia del datum. El datum primario es la primera característica que toca un posicionador o superficie durante el ensamble.

  • Datum secundario

Característica de datum que sitúa la pieza dentro del marco de referencia de datum después del datum primario. El datum secundario es la segunda característica que contacta un posicionador o superficie durante el ensamble.

  • Datum terciario

Característica de datum que sitúa la pieza dentro del marco de referencia de datum después del datum secundario.

  • Marcas de Datum

Símbolos GD&T en un diagrama que indican el tamaño, forma y ubicación para un punto, línea o superficie coincidente de calibración que se utiliza para posicionar la pieza en el marco de referencia de datum. Las marcas de datum suelen ser utilizadas con piezas ásperas o irregulares

CONCLUSIÓN

Este trabajo, nos va a ayudar a entender el significado de GD&T, así de donde provienen, cual es su funcionamiento, donde se emplean, a si como las ventajas y desventajas de usar estas reglas, por lo cual nos dimos cuenta de la gran importancia de usarlas.

BIBLIOGRAFÍA

(http://www.hexagon.es/INTRODUCCIONMETROLOGIA/INDEX.ASP?PAGINA=13)

(http://www.toolingu.com/definition-351310-75254-marcas-de-datum.html)

(http//www.cenam.mx/cmu-mmc/.../CMU-MMC_2008_Navarrete.pdf)

(http//www.icicm.com-files-curtolgeom[1].pdf)