INSTITUTO TECNOLOGICO DE CHIHUAHUA

METROLOGIA AVANZADA

INDICE

INTRODUCCIÓN 2

REGLA 10:1 2

CALIBRADOR GO-NO GO 3

Interpretación de limites de tamaño 3

CALIBRADORES FUNCIONALES 4

NORMA DE CONTROLES DE ORIENTACIÓN 9

Angularidad 9

Perpendicularidad 11

Paralelismo 15

NORMA DE CONTROLES DE LOCALIZACIÓN 17

Posición, general. 17

Concentricidad 18

Simetría 23

NORMA DE CONTROLES DE VARIACIÓN 25

NORMA DE CONTROLES DE PERFIL 26

CONTROL ESTADÍSTICO DEL PROCESO 29

USO DE PROGRAMAS CAD-CAM 31

NORMA ASME Y14.5M - 1994 DIMENSIONAMIENTO Y TOLERANCIA 35

NORMA ASME Y14.43 - 2003 PRINCIPIOS DE TOLERANCIA Y DIMENSIONAMIENTO PARA MEDIDORES Y ACCESORIOS 35

BIBLIOGRAFIA: 36

DIRECCIONES ELECTRONICAS: 36

INTRODUCCIÓN

Este trabajo está enfocado para que el lector comprenda y utilice los temas relacionados con la metrología avanzada. Se espera explicar a detalle las normas de medición establecidas por los diferentes países y dar pie al entendimiento de la estandarización para la expresión de control en las piezas de manufactura. Aparte de las normas también presentamos diversos instrumentos que facilitaran la comprobación de dicho estándar.

Entre otras cosas también presentamos temas como el CAD-CAM que es sin duda una aplicación de la tecnología en post de lo estándar. A todo lo ya mencionado le sumamos por ultimo la herramienta de la estadística que nos da un gran control sobre los procesos así como saber dónde estamos y a donde vamos.

REGLA 10:1

La regla del 10% dice que si la tolerancia de un elemento es t, entonces el instrumento utilizado para demostrar el cumplimiento de la especificación debe tener una incertidumbre igual o menor q t entre 10. En la práctica a veces es difícil obtener incluso t entre 5 pero, cualquiera q sea la tolerancia y la incertidumbre, siempre es necesario tomar una decisión al respecto.

La incertidumbre de una medición depende de la precisión del dispositivo utilizado y de la habilidad de la persona que la realizó. Las limitaciones humanas intervienen casi siempre que se hace una medición. Además, no es posible evitar la incertidumbre ocasionada por la limitada precisión de los instrumentos de medición.

La incertidumbre de una medición se puede ilustrar con las dos reglas de 1 metro que muestra la figura A. las mediciones corresponden a la longitud de una mesa. Suponiendo que el extremo de la regla donde está el cero haya sido colocado cuidadosa y precisamente en el borde izquierdo de la mesa, ¿cuál es la longitud de ésta?

La escala de la regla que aparece en la parte superior de la figura está graduada en centímetros. Usando esta escala puedes decir con certidumbre que la longitud debe estar entre 82 y 83 centímetros. Más aún, puedes añadir que se encuentra más cerca de la marca de 82 que de la de 83 centímetros, y puedes estimar que la longitud es de 82.2 centímetros. La escala de la regla inferior muestra más subdivisiones y tiene mayor precisión porque está graduada en milímetros. Con esta regla puedes decir que la longitud está definitivamente entre 82.2 y 82.3 centímetros, y puedes estimar la longitud en 82.25 centímetros.

Observa que ambas lecturas contienen algunos dígitos que conocemos con exactitud y un dígito más (el último) que ha sido estimado. Observa también que la incertidumbre en la lectura de la regla inferior es menor que en la de la regla superior. La regla inferior nos permite hacer lecturas hasta centésimos, y la superior, hasta décimos. La regla inferior es más precisa que la superior.

Ninguna medición es exacta. Su precisión contiene dos clases de información: (1) la magnitud de la medición y (2) la precisión de la misma. La ubicación del punto decimal y el valor del número expresan la magnitud. La precisión se indica con el número de cifras significativas.

Considerando las incertidumbres de medición en lugar de la exactitud podemos evaluar el factor de riesgo en la trazabilidad con la llamada relación de incertidumbres (TUR, Traceability Uncertainty Ratio) el cual es un concepto más adecuado para la evaluación del riesgo de trazabilidad en laboratorios de metrología, el cual implica una relación mínima de diez a uno (10:1), lo cual implica un factor de riesgo del 10 %.

TUR = (Incertidumbre del Equipo)2 / (Incertidumbre del Patrón)2 ≥ 10

Anónimo. (nd). Cifras significativas e incertidumbre en las mediciones. Consultado el 17 de octubre de 2008. http://www.rinconeducativo.com/datos/arbol/Bachiller/F%C3%ADsica/cifras%20significativas.doc

Anónimo. (nd). Capacidad de medicion. Consultado el 17 de octubre de 2008.http://www.metas.com.mx/guiametas/La-Guia-MetAs-06-03-Mejor-Capacidad-de-Medicion.pdf

CALIBRADOR GO-NO GO

Interpretación de límites de tamaño

Con objeto de garantizar tanto como sea posible que los requerimientos funcionales del sistema ISO de límites y ajustes se logren, los límites de tamaño deberán interpretarse en la siguiente forma dentro de la longitud prescrita.

En lo que respecta al diámetro del mayor cilindro perfecto imaginario—el cual puede inscribirse dentro del agujero de modo que contacte justamente los puntos altos de la superficie— , no deberá ser un diámetro menor que el límite de tamaño “pasa”; adicionalmente el máximo diámetro en cualquier posición dentro del agujero no debe exceder el límite de tamaño “no pasa”.

En lo que se refiere a pernos, el diámetro del menor cilindro perfecto imaginario - el cual puede circunscribirse alrededor del perno de modo que contacte justamente los puntos más altos de la superficie—no deberá ser un diámetro mayor que el límite de tamaño “pasa”. Además, el mínimo diámetro en cualquier posición sobre el perno no debe ser menor que el límite del tamaño “no pasa”.

La interpretación anterior significa que si el tamaño del agujero o perno está en cada punto en su límite “pasa”, entonces el agujero o perno deberá ser perfectamente redondo o recto.

A menos que sea especificado de otro modo, y sujeto a los requerimientos anteriores, los valores que no corresponden a la forma idealmente redonda y recta pueden alcanzar el valor total de la tolerancia diametral especificada. Los errores extremos de forma típicos permisibles están ilustrados en las figuras 4.4 y 4.5. Tales errores extremos son poco probables en la práctica.

La interpretación precedente de los límites de tamaño resulta del principiode Taylor, denominado así en honor de W. Taylor quien lo estableció en1905. El principio está basado en el uso de un sistema correcto de calibres límite para inspeccionar pernos y agujeros; de acuerdo con este principio, un agujero debería ensamblar completamente con un perno patrón cilíndrico “pasa” hecho al límite pasa especificado del agujero, y de una longitud al menos igual a la longitud de ensamble del agujero y perno.

Adicionalmente, el agujero se mide o se inspecciona para verificar que su diámetro máximo no sea mayor que el límite no pasa. El perno debería ensamblar completamente con un anillo patrón hecho al límite pasa especificado del perno y de una longitud al menos igual a la longitud de ensamble del perno y el agujero. Por último, el eje se mide o se inspecciona para verificar que su diámetro mínimo no sea menor que el límite no pasa.

En casos especiales, el máximo error en forma permitida por la interpretación anterior puede ser demasiado grande como para permitir un funcionamiento satisfactorio de las partes ensambladas. En estos casos deberán darse tolerancias separadas para la forma; por ejemplo, tolerancias separadas de redondez y rectitud de acuerdo con las normas ISO 1101.

Fig. 4.4

Fig. 4.5

CALIBRADORES FUNCIONALES

CALIBRES DE DIMENSION FIJA

El comentario anterior se refiere a la inspección dimensional de piezas por medio de calibradores límite, uno de los cuales mide la dimensional pasa y otra la de no pasa, y pueden ser, por ejemplo, pernos patrón cilíndricos o calibres exteriores sólidos lisos (Fig. 4.6).

Se da a continuación una breve descripción de tipos comunes de calibres de tamaño fijo y calibres límite.

La forma de un calibre de tamaño fijo es el complemento o réplica inversa de la parte cuyas dimensiones están siendo medidas. Tales calibres complementan las dimensiones de la parte, ya sea en su condición especificada (exactamente el punto medio de la especificación) o en sus condiciones limitantes (máximo material o mínimo material). Los últimos se denominan calibres límite. Los calibres límite son de dos clases: (1) calibres en condición de material máximo (MMC) conocidos como calibres “pasa”, los cuales controlan el mínimo juego permisible o máxima interferencia en el ajuste de partes ensamblantes y, por lo tanto, controlan la intercambiabilidad, y (2) calibres en condición de material mínimo (LMC) conocidos como calibres “no pasa” (o en el caso de calibres para partes roscadas calibres alto o bajo), los cuales controlan el máximo juego o mínima interferencia entre partes ensamblantes, así los calibres límite controlan el juego o interferencia de partes ensamblantes.

Se han establecido cuatro clases de tolerancias para la fabricación de los calibres cilíndricos de dimensión fija que comprenden pernos, anillos y discos patrón, cuyos valores, que están en función del tamaño, se dan en la tabla 4.6

Adicionalmente a las tolerancias de tamaño mostradas en la tabla 4.1 los calibres deberán cumplir con tolerancias de redondez, conicidad, rectitud y acabado superficial.

Fig. 4.6

SISTEMAS DE AJUSTES Y TOLERANCIAS

Se debe tener en cuenta, al momento de seleccionar la clase adecuada para un determinado trabajo, la relación de10 a 1 que se recomienda exista entre la tolerancia de la pieza por inspecciona y la tolerancia de la fabricación del calibre.

Cada vez que se usa un calibre, las superficies utilizadas para medición están sujetas a desgaste, por lo tanto, una tolerancia de desgaste deberá ser prevista para compensar este desgaste. Esto se hace generalmente quitando un poco de la tolerancia de la parte por inspeccionar y transfiriéndola en forma de metal al calibre. Por lo anterior, y a menos que otra cosa sea especificada por el usuario, las tolerancias de fabricación a los pernos patrón se aplica como sigue: más en los calibres “pasa” de taller y en los “no pasa” de inspección, y menos en los calibres “no pasa” de taller y en los “pasa” de inspección.

Estos calibres se fabrican normalmente con tolerancias bastante menores que las piezas que van a inspeccionarse y generalmente del lado seguro, es decir, pueden rechazar piezas buenas cerca del límite pero no aceptar piezas malas (figura 4.6).

Obsérvese que los tamaños de diseño están asociados con una de las condiciones de material de la característica por medir. Los calibres pasa con la condición de material máximo y los calibres no pasa con la condición de material mínima servirán para establecer las tolerancias del fabricante y el desgaste del calibre.

La Norma DIN 7162 específica calibres de taller y de inspección con tolerancias para cuando están nuevos y cuando ya han sido utilizados (tolerancias de desgaste) mediante fórmulas cuyo uso requieren localizar valores en tablas que están en función del tamaño y el grupo de tolerancia (ISO 6 a 16).

La Norma DIN 2250, sobre anillos patrón pasa para propósito general y anillos patrón para fijado (figura 4.7), indica que cuando los anillos patrón están diseñados para checar dimensiones con símbolo de tolerancia ISO, la dimensión d1 (diámetro interior del anillo) debe cumplir con DIN 7163; aquellos diseñados para checar dimensiones con indicación numérica de tolerancia, con DIN 7162 y aquellos diseñados para inspección de roscas internas con DIN 13 parte 17. Adicionalmente se requiere, para los anillos patrón de fijado, que éstos sean producidos a una tolerancia JS3 teniendo una altura de irregularidades de diez puntos Rt de 0.4 um y una tolerancia de cilindricidad que no exceda de 0.1 veces el valor numérico relevante de la serie IT4, comose especifica en DIN 7151 para diámetros de hasta 150 mm.

Como ejemplo, la tolerancia de manufactura para anillos patrón de fijado de 50 a 80 mm de diámetro nominal será:

Fig. 4.7

SISTEMAS DE AJUSTES Y TOLERANCIAS

Tolerancia de tamaño para d1: JS3=+/-2.5 um

(No mostrado en la tabla 4.1)

Tolerancia de cilindricidad para d1: 0.1 IT4 = 0.8um

PERNO PATRON CILINDRICO

Los pernos patrón cilíndricos han sido normalizados en los cuatro siguientes tipos:

1.- Montaje cónico (figura 4.8)

2.- Triple montaje reversible (figura 4.9)

3.- Diseño anular (figura 4.10)

4.- Tipo alambre (figura 4.11)

Fig. 4.8

Fig. 4.9

Fig. 4.10

Fig. 4.11

En el tipo de montaje cónico, el perno patrón propiamente dicho tiene un zanco cónico que se fuerza dentro del mango. Un agujero o ranura en el mango permite remover el perno patrón. Cuando dos pernos patrón se montan en extremos opuestos del mango, los dos pernos se denominan como pasa y no pasa, respectivamente. Existe un método para poder identificar cuál es cuál y consiste en hacer más corto el perno no pasa o hacer una ranura en el mango cerca del perno no pasa, además de que, normalmente, las dimensiones de los pernos están marcadas sobre el mango.

Con el objeto de no tener que sacar el perno y voltearlo para la inspección pasa-no pasa, hay pernos patrón progresivos o escalonados en los que la primera parte tiene la dimensión de pasa, y la otra la de no pasa. Este diseño se utiliza para dimensiones de hasta l.510 pulg.

En el tipo de montaje triple reversible, el calibre es, en realidad, un cilindro con un agujero en el centro con cajera en ambos lados, y tres dientes en forma de cuña en el mango son forzados dentro de las correspondientes ranuras del calibre mediante un tornillo. Este diseño se utiliza para dimensiones mayores a l.510 pulg.

SISTEMAS DE AJUSTES Y TOLERANCIAS

Los tipos de alambre se utilizan para dimensiones inferiores a .510 pulgadas y los más delgados son alambres calibrados con un recubrimiento (aislante térmico) en el centro para manejarlos y marcar la dimensión correspondiente.

El tipo de perno reversible consiste en una parte roscada al mango que sujeta al perno patrón.

Las dimensiones detalladas para los tipos mencionados antes y otros que se indican más adelante pueden verse en la Norma ANSI B 47.1-1981.

Juegos de pernos patrón cilíndricos (DIN 2269) como el mostrado en las figuras 4.12, 4.13 y 4.14 se utilizan frecuentemente para medición de agujeros buscando el perno de mayor diámetro que puede ser introducido en un agujero.

CALIBRES ESPECIALES

Un tipo muy importante lo constituyen los calibres exteriores sólidos lisos (a veces denominados tipo arco). ANSI B 47.1 los define como un calibre externo completo empleado para controlar el tamaño de dimensiones externas lisas, que contiene un arco abierto y superficies de medición en forma de yunques fijos paralelos no ajustables (figura 4.15), aunque existen del tipo ajustable que tienen uno o más pares de superficies de medición que pueden ajustarse y colocarse a cualquier tamaño predeterminado dentro del rango del calibre (figura 4.16).

SISTEMAS DE AJUSTES Y TOLERANCIAS

Antes de que un calibre exterior ajustable pueda utilizarse para verificar partes, las superficies de medición deben ajustarse por pares a las dimensiones de pasa y no pasa auxiliándose de bloques, pernos o discos patrón; después de apretar firmemente los tornillos que bloquean el movimiento de las superficies de medición, se comprueba si el ajuste resultó adecuado y se procede a su uso.

Existen también calibres para inspección de piezas cónicas y conos, Morse e ISO (interiores y exteriores); algunos de ellos tienen sólo una línea graduada alrededor que representa la dimensión especificada, pero otros tienen dos líneas graduadas alrededor. Una vez montado el cono en el calibre, si una de las líneas no se observa y la otra sí, indica que la parte está dentro de los límites establecidos (figura 4.17 y 4.18),

En las figuras 4.19 y 4.20 se ilustran calibres planos y espiga plana para medición de agujeros, respectivamente.

También existe una gran variedad de calibres para inspección de partes roscadas, externa e internamente, de los diferentes tipos de roscas existentes ( en v, acme, cuadrada, cónica, etc.), las dimensiones y características, los cuales se encuentran en diversas Normas ANSI, ISO, DIN.

Algunos tipos se ilustran en las figuras 4.21 y 4.22.

Un ejemplo de calibre fijo para inspección de anchos de cuñeros o ranuras se muestra en la figura 4.23. El lado pasa representa la medida superior y sólo debe dejarse deslizar por su propio peso; mientras que el lado no pasa, que representa la medida inferior, no debe poderse deslizar dentro al tratar de hacerlo.

A principios del siglo XX, las tolerancias de los productos en la industria metalmecánica eran generalmente del orden de 0.10 a 0.25 mm.

Con tales tolerancias los calibres de tamaño fijo, a pesar de su error de “tacto” y la información “bueno o malo” (pasa-no pasa) que proporcionan, fueron un medio adecuado, barato y rápido para inspección de productos. En consecuencia, la preponderancia fue de los calibres de tamaño fijo. Mientras estuvieron disponibles los calibres variables (esto es, vernieres, indicadores de carátula, etc.), los calibres de tamaño fijo dominaron el uso y presupuestos de los calibres. Otras formas de medir con exactitud estaban disponibles, pero éstas son normalmente realizadas en laboratorios de medición más que en áreas productivas.

Dentro de varias décadas, las tolerancias comunes en la industria metalmecánica han sido reducidas en un orden de magnitud, o más, haciendo obsoletos los calibradores de tamaño fijo debido a : 1) el alto error del “tacto” en relación con el nuevo nivel de tolerancias y 2) lo inadecuado de la información “bueno o malo” para propósitos de control estadístico del proceso.

Sin embargo, a pesar de lo antes mencionado, algunos sectores industriales continúan utilizando este tipo de equipo de medición para determinar la aceptabilidad de partes o para otros usos.

NORMAS DE REFERENCIA.

Calibres de dimensión fija

DIN7161,7162,7163,7164,229,230,234,324,2079,2080,5502,55022,471,67999,2235,2230,2238,2231,2250,2254,2269.

ANSI B47.1-1981, B89.1.6-1976 Federal Specification GGG-G-61 JIS B7420-1980, B7421-1971, B3301-1981

Sistemas de límites y ajustes

ISO R286, JIS B040-1983

USAS B4.1-1967

Ramón Zeleney, Carlos Gonzales.(n.d).Metodología Dimensional. Ed.McGrawhill

NORMA DE CONTROLES DE ORIENTACIÓN

Angularidad

Definición, es la condición de superficie, eje o plano central que especifica un ángulo diferente al paralelo o perpendicular a un plano de referencia o un eje de referencia especificando angularidad de una superficie plana.

Es una vista donde la superficie que será controlada aparezca como una línea, un cuadro de control de características es adjuntado a la superficie con una flecha o línea de extensión. Si es usada una línea de extensión solo necesitara tocar el cuadro de control de características en una esquina, como se muestra en la figura 6-10. El cuadro de control de características contiene el símbolo de angularidad, una tolerancia numérica y al menos una referencia. La tolerancia numérica para la superficie controlada es especificada como una dimensión lineal porque es generada en una zona de tolerancia uniforme. Un plus o una tolerancia de angularidad menor no es usada porque genera irregularidades en la zona de tolerancia. La característica de referencia es identificada con un símbolo de características de referencia.

Interpretación.- la superficie que está controlada en la figura 6-10 debe de estar entre dos planos paralelos separados por las tolerancias de angularidad de 0.010” especificado en el cuadro de control de características. La zona de tolerancia debe estar especificada en el ángulo básico de 30 grados al plano de referencia. Todas la características de tamaño deben estar dentro de los límites de tamaño y estos no deberán de exceder las fronteras de la forma perfecta del MMC, regla #1. No hay fronteras para la orientación perfecta en el MMC para la angularidad. Los ángulos de 90 grados en las partes también tiene tolerancias. El titulo del bloque de la tolerancia de angularidad controla todos los ángulos, incluyendo ángulos de 90 grados, a menos de que se especifique otra cosa.

Como el control de angularidad se aplica a una superficie no se requiere el símbolo de condición de material.

Inspección.- La superficie de referencia debe ser puesta con respecto a una placa patrón. La placa patrón se sitúa sobre una placa superficial a exactos 30 grados logrados por una pila de bloques patrón. El ángulo básico entre la zona de tolerancia y la referencia “A” se asume como perfecta. El equipo de inspección no es perfecto, pero el error del instrumento de inspección es muy pequeño comparado con la tolerancias geométricas. Como se muestra en la figura 6-11, una vez que la superficie de control esta proporcionada en el ángulo especificado, la especificación de la angularidad ha sido lograda utilizando un indicador de aguja para medir la superficie en todas las direcciones para determinar que alguna variación no exceda las tolerancias especificadas en el cuadro de control de características.

Especificación de la angularidad de un eje cuando se controla la angularidad de una característica de tamaño, el cuadro de control de la característica es asociada con la dimensión de tamaño de la característica a ser asociada. El cuadro contiene el símbolo de angularidad, una tolerancia numérica y al menos una referencia. Si la característica de tamaño es un cilindro, la tolerancia numérica puede o no puede ir procedida por un símbolo de diámetro, como se muestra en la figura 6-12. Si el símbolo de diámetro precede a la tolerancia numérica, el eje es controlado con una zona de tolerancia cilíndrica. Si no hay símbolo de diámetro procediendo la tolerancia numérica, el eje es controlado por dos planos paralelos. La tolerancia en el cuadro no control de características aplica al agujero -una característica de tamaño- y este aplica al RFS desde que se especifica que no ahí símbolo de condición de material. La característica de referencia es indica con un símbolo de característica de referencia.

Si la tolerancia aplica al MMC, como en la figura 6-13, esta tiene un posible bono de tolerancia. Cuando la condición mínima del material (LMC) es deseable, debería ser más apropiado el especificar la angularidad y localización al mismo tiempo usando un control de posición. Si el diseño requiere la tolerancia de angularidad sea menor que la tolerancia de localización, la tolerancia de angularidad del MMC puede ser especificada como un perfeccionamiento de la tolerancia de posición del MMC, como se muestra en la figura 6-14.

Perpendicularidad

Definición, la perpendicularidad es la condición de superficie, eje o plano central que tiene un ángulo de 90 grados con el plano de referencia o el eje de referencia especificando la perpendicularidad de una superficie plana.

En la vista donde la superficie a ser controlada aparece como una línea, un cuadro de control de característica es adjuntada a la superficie con una flecha o una línea de extensión, como se muestra en la figura 6-5- El cuadro de control de características contiene al símbolo de perpendicularidad, una tolerancia numérica y al menos una referencia. La característica de referencia es identificada con un símbolo de característica de referencia.

Interpretación.- la superficie que se va a controlar debe encontrarse entre don planos paralelo separados por la tolerancia de perpendicularidad de 0.010” especificando en el cuadro de control de características. Además, la zona de tolerancia debe estar perpendicular al plano de referencia

Todas las características de tamaño de la parte deben entrar en los límites de tamaño y no deben exceder las fronteras de la forma perfecta del MMC, regla #1. No hay frontera para una perfecta orientación en MMC para la perpendicularidad. El ángulo de 90 grados de la pieza también tiene tolerancia. El bloque de titulo de la tolerancia de angulosidad controla todos los ángulos, incluyendo ángulos de 90 grados, que no sean más que tolerables. Como los controles te perpendicularidad aplican a la superficie no se aplican los símbolos de condición de material.

Inspección.- la superficie de control es fijada al ángulo de la placa que se sitúa en la superficie de la placa. Entonces, como se muestra en la figura 6-6, la verificación de la perpendicularidad es lograda usando un indicador de aguja para medir la superficie en todas las direcciones y si determinar que alguna variación no exceda las tolerancias especificadas en al cuadro de control de características.

Plano tangente

Símbolo de plano tangente (Circulo T) en el cuadro de control de características, especifica que la tolerancia de la perpendicularidad aplica a un plano preciso que contacte los puntos altos de la superficie. Incluso si las irregularidades de la superficie exceden las tolerancias de perpendicularidad, si un plano de precisión toca los puntos altos de la superficie y entra en la zona de tolerancia especificada, la superficie esta en tolerancia.

El plano tangente de la superficie de tolerancia en la figura 6-7 esa dentro de la zona de tolerancia. El concepto de plano tangente permite la aceptación de más partes.

Especificando la perpendicularidad de un eje.

Cuando se controla la perpendicularidad de una característica de tamaño, el cuadro de control de característica es asociado con una dimensión de tamaño de la característica que será controlada. El cuadro de control de características contiene el símbolo de perpendicularidad, una tolerancia numérica, y al menos una referencia. Si la característica de tamaño es un cilindro, la tolerancia numérica es usualmente precedida por un símbolo de diámetro, como se muestra en la figura 6-8. Una sola tolerancia cilíndrica que controla un eje perpendicular a una superficie plana, como se dibuja en la figura 6-8, es perpendicular a esa superficie en todas las direcciones alrededor del eje. Existen algunos casos donde el eje es controlado por dos planos paralelos, pero esto es proco común y probablemente la tolerancia seria con un control de posición. La tolerancia de perpendicularidad puede ser más larga o más corta que la tolerancia de tamaño. Desde que la tolerancia en el cuadro de control de características aplica al pin. Una característica de tamaño y a un símbolo de condición de no material es especificado, RFS aplica. Si la tolerancia aplica al MMC, como en la figura 6-9, entonces es posiblemente que exista un bono de tolerancia. La característica de referencia es identificada con un símbolo de característica de referencia.

Paralelismo

Definición, es la condición de una superficie o plano central, equidistante a todos los puntos desde el plano de referencia; también, paralelismo es la condición de un eje equidistante a todo lo largo de uno o más planos de referencia o eje de referencia.

Especificando el paralelismo de una superficie plana es una vista donde la superficie al ser controlada aparezca como una como una línea, una función de control de marco se adjunta a la superficie con una flecha o línea de extensión, como se ve en la figura 6-1. La función de control de marco contiene un símbolo de paralelismo, una tolerancia numérica y al final una referencia. Las superficies de referencia están identificadas por un símbolo de característica de referencia. La tolerancia de paralelismo de una superficie plana es un perfeccionamiento de la tolerancia de tamaño, regla #1 y la debe de ser menor que la tolerancia de tamaño, la característica de tamaño no deberá exceder la frontera de la condición máxima de material (MMC), y el espesor de cada tamaño local actual debe entrar en los límites de tamaño.

Interpretación

La superficie está controlada en la figura 6-1. Debe encontrarse entre dos planos paralelos separados por la tolerancia de paralelismo de 0.005” especificada en el cuadro de control de característica. La zona de tolerancia debe estar también paralela al plano de referencia. Además, la superficie debe entrar en la tolerancia de tamaño, los dos planos paralelos deben encontrarse dentro de 0.020” que es la tolerancia de tamaño. Toda la parte en la figura 6-1 debe encontrarse entre dos planos paralelos separados en 1.020”. La superficie controlada no deberá exceder las fronteras de la forma perfecta del MMC regla #1. El paralelismo es el único control de orientación que, cuando es aplicado a una superficie plana, requiere un ángulo perfecto (El paralelismo es un ángulo de cero grados) en MMC. Desde que un control de paralelismo se aplica a una superficie, no es necesario un símbolo de condición de material.

Inspección.- verificar el paralelismo de una superficie plana es relativamente sencillo. Primero, la característica de tamaño es medida para determinar si entran los límites de tamaño. Después, la superficie de referencia es puesta encima de la superficie de la placa. Entonces se ha logrado la verificación, como se muestra en la figura 6-2, usándose un indicador de aguja para medir la superficie en todas las direcciones para determinar que alguna variación no exceda la tolerancia especificada en un cuadro de control de características.

Especificando el paralelismo de un eje. Cuando controlas el paralelismo de una característica de tamaño, el cuadro de control de características es asociado con el tamaño de la dimensión de la característica que se controla. En la figura 6-3, el cuadro de control de característica es adjuntado a la extensión de la línea dimensión. El cuadro de control de características contiene el símbolo de paralelismo, tolerancia numérica y referencia. Si el tamaño de la característica es un cilindro, la tolerancia numérica esta usualmente precedida en la figura 6-3. Existen algunos casos donde un eje es controlado por dos planos paralelos, pero son muy poco comunes y no serian probablemente tolerancias con el control de posición.

La tolerancia y la referencia en el cuadro de control de características se aplican a las características de tamaño, y estas son aplicables incluso a pesar de la característica de tamaño (RFS) desde que el símbolo de condición de material no es especificado. La característica de referencia es identificar con un símbolo de característica de referencia.

Tanto la tolerancia como la referencia aplican en el MMC, como en figura 6-4 entonces la tolerancia tiene un posible bono de tolerancia y la referencia tiene un posible cambio de tolerancia. El bono y el cambio de tolerancia serán discutidas con más detalle en el capítulo de posición.

NORMA DE CONTROLES DE LOCALIZACIÓN

Posición, general.

Definición, la tolerancia de posición puede ser vista de cualquiera de las siguientes dos formas:

Una zona de tolerancia teórica localización en una posición real de una característica de tolerancia en el punto central, eje o plano central de la característica puede varias de la posición real.

Una frontera de condición virtual de la característica de tolerancia, cuando se especifica en MMC o LMC y localizando en una posición real, que no esté siendo violada por su superficie o superficies.

Especificando la tolerancia de posición.

Como la tolerancia de posición controla solo características de tamaño, como son pines, agujeros, pestañas y ranuras, el cuadro de control de características esta siempre asociado con una dimensión de tamaño.

En la figura 7.1 el agujero está localizado y orientado con el control de posición. En este caso el cuadro de control de características esta bajo la nota local describiendo el diámetro y el tamaño de tolerancia del agujero. La localización de la posición real de agujero, la teóricamente perfecta localización del eje es especificada con las dimensiones básicas desde la referencia indicado en el cuadro de control de características. Una ves que el cuadro de control de características es asignado, una sola tolerancia imaginaria es definida y localizada sobre la posición real. Las superficies de referencia tienen símbolos de característica de referencia identificándolas. Referencias “A”, “B” y “C” identifican el marco de referencia en donde la parte esta posicionada para proceder. El cuadro de control de características es una frase en el lenguaje GD&T; Debe de ser especificado correctamente en orden de comunicar el intento de diseño. El cuadro de control de características de la figura 7-1 indica la historia de tolerancia de localización para el agujero en esta pieza: tiene una zona de tolerancia cilíndrica de 0.010 en diámetro, toda la longitud de la característica, especificada en RFS, es perfectamente perpendicular al plano de referencia “A”, localizado una base de 2.000” arriba de la referencia “B” y a 3.000” debajo de la referencia “C”. La zona de tolerancia es teórica y no aparece en los dibujos. Una zona de tolerancia se ve aquí solo para propósitos ilustrativos.

Concentricidad

Definición, Concentricidad es la condición donde los puntos medio de todos los puntos diametralmente opuestos de la superficie de revolución son congruentes con el eje (0 punto central) de la característica de referencia. La concentricidad aplica a puntos localizados correspondientemente de dos o más características dispuestas radicalmente, como lo son las paredes de un hexágono regular o los focos opuestos de una característica como lo una elipse.

Especificando concentrincidad es un control de localización tiene una zona de tolerancia en forma cilíndrica que es coaxial con el eje de referencia. La tolerancia de concentricidad aplica solo a pesar de la característica del tamaño (RFS) de la base; debe de tener al menos una referencia que también aplique solo al RFS. El cuadro de control de característica que también aplique solo al RFS. El Cuadro de control de características se coloca usualmente por debajo del tamaño de la dimensión o se adjunta a una extensión de la línea de dimensión. La tolerancia de concentricidad no tiene relación con el tamaño de la característica que se controla y puede ser más grande o pequeña que lo del tamaño de la tolerancia. Si la tolerancia de la concentricidad es especificada pasa controlar la localización de una esfera. La zona de tolerancia es esférica y su punto de centro esta básicamente localizado desde la característica (S de referencia).

A pesar de la característica del tamaño (RFS) de la base; debe de tener al menos una referencia que también aplique sólo al RFS. El cuadro de control de características se coloca usualmente por debajo del tamaño de la dimensión o se adjunta a una extensión de una línea de dimensión. La tolerancia de concentricidad no tiene relación con el tamaño de la característica que se controla y puede ser más grande o pequeña que lo del tamaño de la tolerancia. Si la tolerancia de concentricidad es especificada para controlar la localización de una esfera, la zona de tolerancia es esférica y su punto de centro esta básicamente localizado desde la característica ( 5 de referencia).

INTERPRETACION. Los controles de concentricidad son todos puntos medios de todos los puntos opuestos diametralmente sobre la superficie de la característica de tolerancia. El agregado de todos los puntos medios, algunas veces se describe como (nube de puntos medios), deben estar dentro de la zona de tolerancia cilíndrica cuyo eje es coincidente con el eje de la característica de referencia. La tolerancia de concentricidad es independiente tanto del tamaño como de la forma. Medición diferencial excluye tamaño, perfil y forma mientras controla los puntos medios de las características. El cuadro de control de características en la Fig. 10-2 especifica una zona de tolerancia cilíndrica.

En la zona de tolerancia 0.005 en diámetro y coaxial con el eje de referencia. Mediciones diferenciales son tomadas a lo largo y alrededor de la característica de tolerancia para determinar la localización de los puntos medios. Si todos los puntos medios caen dentro de la zona de tolerancia, la característica esta en tolerancia.

INSPECCION.- La concentricidad puede ser inspeccionada, solamente para aceptarse, poniendo un indicador de aguja en la superficie de tolerancia de revolución y rotación de la pieza sobre el eje de referencia. Si el movimiento del indicador lleno (FIM) el indicador de aguja no excede la tolerancia específica, la característica es aceptable. Esta técnica es una simple primera revisión que va a aceptar piezas pero no las rechazará, y puede ser usado sólo en superficies de revolución. Características tales como polígonos regulares y elipses deben ser inspeccionadas usando el método tradicional de medición diferencial. Si las mediciones no exceden el FIM, la pieza no está necesariamente fuera de tolerancia. Para rechazar la pieza con una tolerancia de concentricidad, la referencia es puesta en un dispositivo Chucking que hará votar la pieza sobre su eje de referencia. Un punto en la superficie de la característica de tolerancia es medido con un indicador de aguja. La pieza es entonces girada a 180º para que así su punto diamétricamente opuesto pueda ser medido. Las diferencias entre las mediciones de los dos puntos determinan la localización del punto medio. El proceso es repetido un predeterminado número de veces. Si todos los puntos medios caen dentro de la zona de tolerancia, la característica esta dentro de tolerancia. El tamaño y la forma, Regla No. 1, son medidas separadamente.

Inspección.- la inspección empieza con la medición del diámetro de agujero. Si la medición del diámetro es 2.012” esta dentro del tamaño de la tolerancia, ø2.000-2.020. El siguiente paso es la medida de la localización y orientación del agujero. La pieza es sujetada en un marco de referencia trayendo como mínimo 3 puntos de superficie de la característica de referencia primaria teniendo contacto con el plano de referencia primerio, un mínimo de 2 puntos de la superficie la característica de característica de referencia secundaria entra en contacto con el plano de referencia secundario y un mínimo de punto de la superficie de la característica de referencia terciaria entra en contacto con el tercer plano de referencia. Siguiente, el pin patrón más largo debe estar dentro del agujero que es usado para simular un acoplamiento. El actual acoplamiento para una característica interna de tamaño es la más larga similar contraparte de característica perfecta que puede ser inscrita con las características así que solo toca la superficie del agujero en los puntos más altos. Como se muestra en la figura 7-3, la distancia desde la superficie de placa, referencia “B” hasta lo más alto del pin patrón que es medido. Las medidas también son tomadas a lo largo del pin patrón para determinar que el agujero está en la tolerancia de perpendicularidad con el ángulo de placa, referencia “A”. Suponga la distancia desde la superficie de placa hasta la parte superior del pin es 3.008”. Esa medición menos la mitad del diámetro del pin patrón igual a la distancia desde la referencia “B” hasta el actual eje del agujero 3.008-(2.012/2)=2.002. La distancia, entonces desde la posición verdadera al eje actual del agujero en dirección vertical es 0.002. Con la pieza aun sujeta, el ángulo de placa es girado 90 grados y la distancia de la referencia “C” al actual eje del agujero es medida repitiendo el procedimiento de medición anterior. Si la distancia desde la posición real al eje actual en dirección horizontal es 0.002 bajo la posición real requiriendo una zona de tolerancia de diámetro menor que 0.006 de diámetro, así dentro de 0.010 del diámetro en la zona de tolerancia cilíndrica mostrada en la figura 7-3. El agujero esta dentro de tolerancia.

Aplicaciones de concentricidad

La tolerancia de la concentricidad es de uso frecuente para controlar adecuadamente el balance para las piezas de rotación a alta velocidad. El acabado también controla el balance, pero controla imperfecciones de la forma y de la superficie al mismo tiempo. El acabado es relativamente fácil y

Barato de examinar, pero la manufactura es más difícil y costosa. La concentricidad es consumidora de tiempo y costosa examinar pero menos costoso fabricar puesto que no es tan rigurosa un requisito de acabado. La concentricidad se utiliza apropiadamente para las piezas grandes, costosas que deben tener una pequeña tolerancia coaxial para el balance pero no necesita tener la misma pequeña tolerancia para las imperfecciones de la forma y de la superficie. La concentricidad también se utiliza para controlar la coaxialidad de características no circulares tales como polígonos regulares y elipses.

Simetría

Definición, la simetría es la condición donde los puntos medios de todos los opuestos o los puntos correspondientes localizados de dos o más características de la superficie son congruente con el eje o plano central de la característica de referencia.

Especificando la simetría

La simetría es un control de la localización. Tiene una zona de la tolerancia que consiste en dos planos paralelos separados uniformemente sobre el plano central o eje de la característica de referencia. La tolerancia de la simetría se aplica solamente en el RFS; debe tener por lo menos una referencia que también se aplique solamente en el RFS. Un marco del control de la característica se pone debajo de la dimensión de tamaño o se adjunta generalmente a una extensión de la línea de dimensión. La tolerancia de la simetría no tiene ninguna relación al tamaño de la característica que es controlada y puede ser más grande o más pequeña que la tolerancia de tamaño.

Interpretación

La simetría controla los puntos medios de todos los puntos correspondientes u opuestos que se localizan en dos o más superficies. El agregado de todos los puntos medios, se le llama a veces como "nube del puntos medios", debe quedar dentro de una zona de la tolerancia definida por dos planos paralelos dispuestos igualmente sobre el plano central de la característica de referencia, es decir, la mitad de la tolerancia está en un lado del plano central, y la mitad está en el otro lado. La tolerancia de la simetría es independiente del tamaño y de la forma. La medida diferenciada excluye tamaño, perfil, y la forma mientras que controla los puntos medios de la característica. El marco de control de la fig.10-5 especifica una zona de la tolerancia que consiste en dos planos paralelos separados entre si por 0.010, perpendicular al plano de referencia A, y dispuestas igualmente sobre el plano de referencia B. la medida diferencial es tomada entre las dos superficies para determinar la localización de los puntos medios. Si todos los puntos medios caen dentro de la zona de la tolerancia, la característica de superficie está en tolerancia.

Inspección

Un método simple de medir simetría se demuestra en la fig. 10-6. Este método puede ser utilizado solamente si las superficies de referencia son paralelas comparadas a la tolerancia de la simetría. En este ejemplo, una de las superficies de referencia se pone en la placa superficial. Un indicador del dial se utiliza para medir un número de puntos en la superficie de la ranura. Se registran estas medidas. Se gira la pieza, y se repite el proceso. Las medidas se comparan para determinar la localización de los puntos medios e independientemente de si la característica está en tolerancia. El tamaño y la forma, regla 1, se miden por separado.

Aplicaciones de la simetría

La tolerancia de la simetría es de uso frecuente para controlar adecuadamente el balance para las piezas de rotación o asegurar el mismo grueso de pared. Especifique la simetría solamente cuando es necesario porque es consumidora de tiempo y costosa fabricación e inspección. El control de la simetría se utiliza apropiadamente para las piezas grandes, partes caras que requieren una pequeña tolerancia para el balance de masa. Si el control restrictivo de la simetría no se requiere, una tolerancia más versátil de la posición se puede utilizar para controlar una relación simétrica. Vea el capítulo 8 para una discusión del uso del control de posición a las características simétricas de la tolerancia.

NORMA DE CONTROLES DE VARIACIÓN

Acabado

Definición, el acabado es una tolerancia compuesta usada para controlar la relación funcional de una o más características de una pieza a un eje de referencia.

Acabado Circular

El acabado circular se aplica a cada elemento circular en la superficie de una pieza construida alrededor de su eje o perpendicular del radio de referencia, mientras que la pieza se gira 360 grados sobre ese eje de referencia. La Tolerancia del acabado circular se aplica independientemente a cada línea del elemento circular en cada posición de la medida y puede ser aplicado fácilmente a los conos y a los perfiles curvos construidos alrededor de un eje de referencia. Donde se aplica las superficies construidas alrededor de un eje de referencia, el acabado circular controla una combinación de variaciones en circularidad y coaxialidad. Donde aplicado a las superficies con un ángulo de 90 grados de un eje de referencia, el acabado circular controla variaciones en el perpendicularidad de elementos circulares a su eje de referencia, es decir, los controles totales del acabado bambolean.

Acabado Total

El acabado total es un control compuesto que se aplica a todos los elementos en la superficie de una pieza alrededor de su radio de referencia o perpendicular al radio de referencia, como la pieza se gira 360 sobre ese eje de referencia. La tolerancia total del acabado se aplica simultáneamente a todas las posiciones de la medida circular y del perfil. Cuando se aplica a las superficies construidas alrededor de un eje de referancia, el acabado total controla una combinación de coaxialidad, de circularidad, de rectitud, de angularidad, de forma cónica, y de variaciones del perfil de la superficie. Cuando se aplica a las superficies con un ángulo de 90 grados al eje de referencia, el acabado total controla la combinación de variaciones de perpendicularidad al eje de referencia y la planicidad, es decir, el acabado total controla el bamboleo y concavidad o convexidad.

Especificando acabado y acabado parcial

Al especificar acabados, el marco del control de características está conectado con la superficie controlada con una flecha. En algunos casos no muy frecuentes, el marco de control de características se puede adjuntar a la extensión de una línea de dimensión si la superficie que se controlará es pequeña o inaccesible. El marco de control de características consiste en un símbolo de acabado, la tolerancia numérica, y por lo menos una referencia. No hay otros símbolos apropiados en el marco de control de características. Puesto que el acabado es un control superficial, ninguna condición material se aplica; por lo tanto, en efecto, el acabado se aplica sin importar el tamaño de característica. Donde el acabado se requiere para solamente una porción de superficie, una línea de cadena gruesa se dibuja en un lado adyacente al perfil de la superficie y se dimensiona con una dimensión básica según las indicaciones de la fig. 11-3.

Inspeccionando Acabado

Al examinar un acabado circular, la característica, primero, debe caer dentro de los límites especificados de tamaño. Debe también satisfacer la regla 1, es decir, puede no exceder el límite de la forma perfecta en la condición de máximo material. La característica de referencia es entonces montada en un chuck o un collar. Con un indicador de dial entrando en contacto con la superficie que se examinará, la pieza se gira 360 grados sobre su eje simulado de referencia. Se examinan varias posiciones de medición. Si el movimiento completo del indicador (FIM) no excede la tolerancia especificada del acabado, la característica es aceptable. La tolerancia de acabado puede ser más grande que la tolerancia de tamaño. Si la tolerancia de acabado es más grande que la tolerancia del tamaño y no hay otra tolerancia geométrica aplicada, la tolerancia de tamaño controla la forma. Si la tolerancia de tamaño es más grande que la tolerancia de acabado, el acabado circular refina circularidad así como coaxialidad de los controles.

Las mismas reviciones preliminares requeridas para el acabado circular también se requieren para el acabado total. Justo como cuando se examino el acabado circular, un indicador de dial toca la superficie que se examinará, pero el indicador del dial se mueve a todo lo largo de la caracteristica de perfil conforme la pieza es rotada 360 grados sobre su eje simulado de referencia. Si la FIM no excede la tolerancia especificada del acabado, la característica es aceptable.

NORMA DE CONTROLES DE PERFIL

Perfil

Definición, un perfil es el esquema de un objeto. Específicamente, el perfil de una línea es el esquema de un objeto en un plano pues el plano pasa a través del objeto. El perfil de una superficie es el resultado de proyectar el perfil de un objeto en un plano o de tomar secciones representativas a través del objeto en varios intervalos.

Especificando el Perfil

Una vista o una sección de la vista del perfil de una pieza es dimensionada con dimensiones básicas. Un perfil verdadero se puede dimensionar con dimensiones básicas del tamaño, dimensiones de coordenadas básicas, radios básicos, dimensiones angulares básicas, fórmulas, o dibujos no dimensionados. El marco del control de la característica se dirige siempre a la superficie del perfil con una flecha. El perfil es un control superficial; la asociación de una tolerancia de perfil con una extensión o una línea de dimensión es inadecuada. El marco del control de la característica del perfil contiene el perfil de una línea o de un símbolo superficial y de una tolerancia. Puesto que los controles de perfil son controles superficiales, las zonas cilíndricas de la tolerancia y las condiciones de material no se aplican en la sección de la tolerancia del perfil en el marco de control de características. La forma de la zona de la tolerancia es la forma del perfil no cilíndrico, y los modificadores de la condición de material no se aplican a los controles de la superficie.

Cuando la flecha de una tolerancia del perfil señala directamente al perfil, la tolerancia especificada en el marco de control de características se dispone igualmente sobre el perfil verdadero. En la fig. 12-1A, la tolerancia de 0.020 en el marco de control de características se divide uniformemente, 0.010 en el exterior y 0.010 en el interior del perfil verdadero. Si la flecha de una tolerancia de perfil señala directamente a un segmento de una línea fantasma extendida, afuera o adentro, paralela al perfil verdadero, según las indicaciones de la fig. 12-1C y 12-1D, toda la tolerancia está fuera o dentro del perfil verdadero. La tolerancia se puede incluso especificar como tolerancia bilateral desigual por segmentos de dibujo de líneas fantasmas dentro y fuera, paralelo al perfil y especificando la tolerancia exterior con una dimensión básica, según las indicaciones de fig. 12-1B.

Cuando una tolerancia del perfil aplica al de todo alrededor del perfil de una pieza, el símbolo de “todo alrededor” se especifica, según las indicaciones de la fig. 12-2A. El símbolo de " todo al rededor" es indicado por un círculo alrededor del empalme en la flecha del marco de control de características al perfil. Si el perfil es extendido entre dos puntos, según las indicaciones de la fig. 12-2B, los puntos se etiquetan, y se usa una nota con el símbolo de "en medio" (between) colocándolo debajo del marco de control de características. La tolerancia del perfil aplica a la porción del perfil entre los puntos X y Z donde la flecha está señalando. Si se va una parte, tal como un bastidor o una forja, a ser controlada con una tolerancia de perfil sobre toda su superficie entera, el " de la nota; POR TODAS PARTES " (all over) se coloca debajo del marco de control de características, según las indicaciones de la fig. 12-2C. Cuando ocurre que se requiere una tolerancia de perfil inusual, que no tenga las notas ni símbolos anteriores, una nota local que indica claramente la extensión y aplicación de la tolerancia del perfil debe ser incluida.

Inspección

La inspección de una superficie que se ha controlado con una tolerancia del perfil se puede lograr de un número de maneras. Los métodos más comunes de examinar un perfil son mencionados abajo:

Un calibrador hecho al tamaño y a la forma extremos del perfil puede ser utilizado.

Un calibrador de anchura se puede utilizar para medir las variaciones entre una plantilla, hecha al tamaño verdadero y la forma del perfil, y la superficie real.

Una disposición abierta con un indicador del dial se puede utilizar para examinar algunos perfiles.

Un comparador óptico se diseña para examinar superficies perfiladas. Un comparador óptico proyecta una imagen magnificada a la pantalla. La imagen proyectada entonces se compara a una plantilla de perfil.

Algunas máquinas de medición por coordenadas se diseñan para examinar perfiles o un perfil.

Cogorno, Gene. Geometric Dimensioning and Tolerancing for Mechanical Design. Blacklick, OH, USA: McGraw-Hill Professional Publishing, 2006. p iv.

CONTROL ESTADÍSTICO DEL PROCESO

El CEP es una herramienta estadística que se utiliza en el puesto de trabajo para conseguir el producto adecuado y a la primera. Los gráficos de control constituyen el procedimiento básico del C.E.P. Con dicho procedimiento se pretende cubrir 3 objetivos

- Seguimiento y vigilancia del proceso

- Reducción de la variación

- Menos costo por unidad

En cualquier proceso productivo, por muy bien que se diseñe y por muy cuidadosamente que se controle, siempre existirá una cierta variabilidad inherente, natural, que no se puede evitar. Esta variabilidad natural, este “ruido de fondo”, es el efecto acumulado de muchas pequeñas causas de carácter, esencialmente, incontrolable. Cuando el “ruido de fondo” sea relativamente pequeño consideraremos aceptable el nivel de funcionamiento del proceso y diremos que la variabilidad natural es originada por un `sistema estable de causas de azar”. Un proceso sobre el que solo actúan causas de azar se dice que está bajo control estadístico.
Por el contrario, existen otras causas de variabilidad que pueden estar, ocasionalmente, presentes y que actuarán sobre el proceso. Estas causas se derivan, fundamentalmente, de tres fuentes:

• Ajuste inadecuado de las máquinas

• Errores de las personas que manejan las máquinas

• Materia prima defectuosa.

La variabilidad producida por estas causas suele ser grande en comparación con el “ruido de fondo” y habitualmente sitúa al proceso en un nivel inaceptable de funcionamiento. Denominaremos a estas causas “causas asignables'' y diremos que un proceso funcionando bajo “causas asignables” está fuera de control.

Un objetivo fundamental del C.E.P. es detectar rápidamente la presencia de “causas asignables” para emprender acciones correctoras que eviten la fabricación de productos defectuosos.

Alcanzar un estado de control estadístico de proceso puede requerir un gran esfuerzo pero es sólo el primer paso. Una vez alcanzado, podremos utilizar la información de dicho control como base para estudiar el efecto de cambios planificados en el proceso de producción con el objetivo de mejorar la calidad del mismo. La Operación Evolutiva es un tipo de Diseño de Experimentos en línea (aplicado al proceso productivo) que sirve como herramienta para acercarnos a las condiciones óptimas de funcionamiento del proceso.
Gráficos CEP. Generalidades

Los gráficos de control o cartas de control son una importante herramienta utilizada en control de calidad de procesos. Básicamente, una Carta de Control es un gráfico en el cual se representan los valores de algún tipo de medición realizada durante el funcionamiento de un proceso continuo, y que sirve para controlar dicho proceso. Vamos a tratar de entenderlo con un ejemplo.

Supongamos que tenemos una máquina de inyección que produce piezas de plástico, por ejemplo de PVC. Una característica de calidad importante es el peso de la pieza de plástico, porque indica la cantidad de PVC que la máquina inyectó en la matriz. Si la cantidad de PVC es poca la pieza de plástico será deficiente; si la cantidad es excesiva, la producción se encarece porque se consume más materia prima.

En el lugar de salida de las piezas, hay un operario que cada 30 minutos toma una, la pesa en una balanza y registra la observación.

Supongamos que estos datos se registran en un gráfico de líneas en función del tiempo:

Observamos una línea quebrada irregular, que nos muestra las fluctuaciones del peso de las piezas a lo largo del tiempo. Esta es la fluctuación esperable y natural del proceso. Los valores se mueven alrededor de un valor central (El promedio de los datos), la mayor parte del tiempo cerca del mismo. Pero en algún momento puede ocurrir que aparezca uno o más valores demasiado alejados del promedio.
¿Cómo podemos distinguir si esto se produce por la fluctuación natural del proceso o porque el mismo ya no está funcionando bien?
El control estadístico de procesos provee la respuesta a la anterior pregunta y a continuación veremos como lo hace.

Todo proceso de fabricación funciona bajo ciertas condiciones o variables que son establecidas por las personas que lo manejan para lograr una producción satisfactoria.

Cada uno de estos factores está sujeto a variaciones que realizan aportes más o menos significativos a la fluctuación de las características del producto, durante el proceso de fabricación. Los responsables del funcionamiento del proceso de fabricación fijan los valores de algunas de estas variables, que se denominan variables controlables. Por ejemplo, en el caso de la inyectora se fija la temperatura de fusión del plástico, la velocidad de trabajo, la presión del pistón, la materia prima que se utiliza (Proveedor del plástico), etc.

Anónimo. (n.d.). Control del proceso. Consultado el 17 de octubre del 2008. http://www.matematicasypoesia.com.es/Estadist/ManualCPE06p2.htm

USO DE PROGRAMAS CAD-CAM

INTRODUCCIÓN.

La automatización de los procesos industriales a través de los años ha dado lugar a un avance espectacular de la industria. Todo ello ha sido posible gracias a una serie de factores entre los que se encuentran las nuevas tecnologías en el campo mecánico, la introducción de los computadores, y sobre todo el control y la regulación de sistemas y procesos.

La incorporación de los computadores en la producción es, sin lugar a dudas, el elemento puente que está permitiendo lograr la automatización integral de los procesos industriales. La aparición de la microelectrónica y de los microprocesadores ha facilitado el desarrollo de técnicas de control complejas, la robotización, la implementación de sistemas de gobierno y la planificación. Todos estos elementos llevan consigo la reducción de costos, el aumento de la productividad y la mejora de calidad del producto.

La primera época de la automatización estuvo marcada por la aplicación de dispositivos capaces de controlar una secuencia de operaciones y el comienzo del estudio sobre la regulación automática. Además, a nivel de empresa, se desarrolló el concepto de producción continua tanto para la fabricación de productos típicamente continuos, como para los de tipo discreto.

La segunda época, desde la Segunda Guerra Mundial hasta nuestros días, se ha caracterizado por la aparición de la microelectrónica y con ello la de los computadores, y a su vez por el gran avance de la Teoría del Control. También en esta época, la introducción de los robots industriales en la fabricación de series pequeñas y medianas ha incrementado sustancialmente la flexibilidad y autonomía de la producción.

SISTEMAS CAD/CAM.

Ambas siglas provienen de su denominación en inglés. Para diseñar usaremos el C.A.D. (Computer Aided Design), mientras que para la fabricación se emplea el C.A.M. (Computer Aided Manufacturing).

El diseño y fabricación con ayuda de computador, comúnmente llamado CAD/CAM, es una tecnología que podría descomponerse en numerosas disciplinas pero que normalmente, abarca el diseño gráfico, el manejo de bases de datos para el diseño y la fabricación, control numérico de máquinas herramientas, robótica y visión computarizada.

Históricamente los CAD comenzaron como una ingeniería tecnológica computarizada, mientras los CAM eran una tecnología semiautomática para el control de máquinas de forma numérica. Pero estas dos disciplinas se han ido mezclando gradualmente hasta conseguir una tecnología suma de las dos, de tal forma que los sistemas CAD/CAM son considerados, hoy día, como una disciplina única identificable.

La evolución del CAD/CAM es como sigue:

SISTEMAS PIS. (Sistema de información de Imágenes)

Un sistema de este tipo es una forma especial de sistema de información que permite la manipulación, almacenamiento, recuperación y análisis de datos de imágenes. La lista de nuevas aplicaciones dentro del procesamiento digital de imágenes ha crecido al incluir CAD interactivo, procesamiento de datos geográficos, sensores remotos para estudiar los recursos de la tierra, procesamiento de datos relativos a economía agrícola, aplicaciones a la cartografía y a la realización de mapas.

ANALISIS DE IMAGENES VARIABLES EN EL TIEMPO. (Sistemas CATVI)

Los CATVI comprenden métodos y técnicas de procesamiento de imágenes variables en el tiempo, con el fin de encontrar diferencias entre las secuencias de una escena, transmitida por un sensor de visión y almacenadas en un computador, y que son causadas por el movimiento de objetos o del sensor.

SISTEMAS FMS. (Sistema de Fabricación Flexible)

La arquitectura de la red de ordenadores en un FMS es jerárquica con tres niveles de operación. Un computador, maestro o principal, ejerce el control del sistema de computadores, el segundo nivel de computadores subordinados al principal se denomina Módulo de Control Numérico, el cual supervisa las operaciones de la máquina-herramienta.

El nivel más bajo de control por ordenador es el sistema de Control Numérico Computarizado el cual está directamente relacionado con la máquina-herramienta.

SISTEMAS AM. (Fabricación Autónoma)

Los Sistemas AM están relacionados con las metodologías de tomas de decisión necesarias para la planificación y el control. Los AM pueden descomponerse en dos niveles, la Fábrica y la Célula de fabricación.

SISTEMAS ISIS. (Sistema de Inteligencia Artificial)

Es un sistema de Inteligencia Artificial capaz de solucionar el problema de cómo construir de forma precisa en el tiempo adecuado, los inventarios reales y manejarlos en el ambiente de una empresa.

CELULAS TRANSPORTABLES.

Es un sistema diseñado para usar una gran variedad de máquinas (cada una de las cuales se comunica con el sistema en diferentes lenguajes), coordinarlas y operar con ellas sin fallos.

SISTEMAS CAD.

CAD es el acrónimo inglés de Computer Aided Design, y significa Diseño Asistido por Computador. La tecnología CAD se dirige a los centros técnicos y de diseño de una amplia gama de empresas: sector metalmecánico, ingeniería electrónica, sector textil y otros.

El uso de la tecnología CAD supone para el diseñador un cambio en el medio de plasmar los diseños industriales: antes se utilizaba un lápiz, un papel y un tablero de dibujo.

Con el CAD, dispone de un ratón, un teclado y una pantalla de ordenador donde observar el diseño. Así, un computador, al que se le incorpora un programa de CAD, le permite crear, manipular y representar productos en dos y tres dimensiones. Esta revolución en el campo del diseño ha venido de la mano de la revolución informática.

Las mejoras que se alcanzan son:

- Mejora en la representación gráfica del objeto diseñado: con el CAD el modelo puede aparecer en la pantalla como una imagen realista, en movimiento, y observable desde distintos puntos de vista. Cuando se desee, un dispositivo de impresión (plotter) proporciona una copia en papel de una vista del modelo geométrico.

- Mejora en el proceso de diseño: se pueden visualizar detalles del modelo, comprobar colisiones entre piezas, interrogar sobre distancias, pesos, inercias, etc. En conclusión, se optimiza el proceso de creación de un nuevo producto reduciendo costes, ganando calidad y disminuyendo el tiempo de diseño.

En resumen, se consigue una mayor productividad en el trazado de planos, integración con otras etapas del diseño, mayor flexibilidad, mayor facilidad de modificación del diseño, ayuda a la estandarización, disminución de revisiones y mayor control del proceso de diseño.

Un buen programa CAD no sólo dispone de herramientas de creación de superficies, sino también de posibilidades de análisis y verificación de las mismas, entendiendo por superficies correctas aquéllas cuyos enlaces entre ellas son continuos en cuanto a tangencia y curvatura, y sin contener zonas donde se ha perdido continuidad de curvatura.

No obstante, al no ser posible detectar todos los defectos, en muchos casos es aconsejable fabricar un modelo real de la pieza a fin de poder analizar mejor el resultado obtenido, sobre todo en aquellos casos en que a partir de las superficies creadas en el CAD se diseña el molde. Para fabricar dichos modelos se utilizan tecnologías de fabricación rápida de prototipos.

Además de la verificación de las superficies, un programa CAD avanzado permite trazar superficies paralelas a las creadas, por ejemplo generando la piel interna de la pieza a partir de la piel externa en el caso de piezas con un espesor uniforme conocido y debe tener los elementos necesarios para conseguir realizar sobre el modelo CAD todas las actividades de ingeniería de diseño necesarias (nerviado, fijaciones, centradores, elementos rigidizadores).

SISTEMAS CAM.

La ingeniería CAM hace referencia concretamente a aquellos sistemas informáticos que ayudan a generar los programas de Control Numérico necesarios para fabricar las piezas en máquinas con CNC. A partir de la información de la geometría de la pieza, del tipo de operación deseada, de la herramienta escogida y de las condiciones de corte definidas, el sistema calcula las trayectorias de la herramienta para conseguir el mecanizado correcto, y a través de un postprocesado genera los correspondientes programas de CN con la codificación especifica del CNC donde se ejecutarán. En general, la información geométrica de la pieza proviene de un sistema CAD, que puede estar o no integrado con el sistema CAM . Si no está integrado, dicha información geométrica se pasa a través de un formato común de intercambio gráfico. Como alternativa, algunos sistemas CAM disponen de herramientas CAD que permiten al usuario introducir directamente la geometría de la pieza, si bien en general no son tan ágiles como las herramientas de un sistema propiamente de CAD .

Algunos sistemas CAM permiten introducir la información geométrica de la pieza partiendo de una nube de puntos correspondientes a la superficie de la pieza, obtenidos mediante un proceso de digitalizado previo . La calidad de las superficies mecanizadas depende de la densidad de puntos digitalizados. Si bien este método acorta el tiempo necesario para fabricar el prototipo, en principio no permite el rediseño de la pieza inicial.

La utilización más inmediata del CAM en un proceso de ingeniería inversa es para obtener prototipos, los cuales se utilizan básicamente para verificar la bondad de las superficies creadas cuando éstas son criticas. Desde el punto de vista de la ingeniería concurrente es posible, por ejemplo, empezar el diseño y fabricación de parte del molde simultáneamente al diseño de la pieza que se quiere obtener con el molde, partiendo de la superficie externa de la pieza mientras aún se está diseñando la parte interna de la misma.

APLICACIONES.

Las principales aplicaciones del CAD/CAM se dan en dos campos de acción: el mecánico y el electrónico, dominando el primero con un 58 % del mercado, mientras que el diseño electrónico alcanza sólo el 19 %, según datos referidos a 1988. Esto es debido a que el nivel tecnológico al que se ha llegado exige un gran conocimiento del mismo a la hora de diseñar programas.

Aparte del diseño mecánico de piezas y/o máquinas donde el peso de la industria del automóvil y bienes de equipo es notable, otros sectores industriales utilizan la tecnología CAD. Se usa para el diseño electrónico de circuitos (CAD 2D), arquitectura e ingeniería civil, ingeniería industrial (edificios y plantas industriales, urbanismo), patronaje en la industria textil (CAD 2D), y muchos otros como artes gráficas y animación.

NORMA ASME Y14.5M - 1994 DIMENSIONAMIENTO Y TOLERANCIA

La norma establece Y14.5M uniforme de prácticas y para afirmar la interpretación de dimensionamiento, tolerancias y los requisitos para la utilización de dibujos de ingeniería y en los documentos correspondientes. [Acotación geométrica y Tolerancia (GD & T)]

Para una explicación matemática de muchos de los principios de esta norma, véase ASME Y14.5.1M. Prácticas exclusivas de arquitectura e ingeniería civil, la tierra, la simbología de soldadura no están incluidos.

http://translate.google.com.mx/translate?hl=es&sl=en&u=http://catalog.asme.org/Codes/PrintBook/Y1443_2003_Dimensioning.cfm&sa=X&oi=translate&resnum=2&ct=result&prev=/search%3Fq%3Dy14.43%2B%2Bdefinicion%26hl%3Des%26lr%3D

NORMA ASME Y14.43 - 2003 PRINCIPIOS DE TOLERANCIA Y DIMENSIONAMIENTO PARA MEDIDORES Y ACCESORIOS

Esta Norma se presenta el diseño de prácticas para el dimensionamiento y tolerancia de medidores y accesorios utilizados para la verificación de la condición material máxima (MMC) de tamaño sobres y condición de las fronteras virtuales generadas por las tolerancias geométricas controlada al máximo la condición material. Examples of gages used to inspect workpieces using regardless of feature size (RFS) are shown in Appendix C. These practices focus on the design of receiver -type gages, which collect attribute data when used for the verification of workpieces dimensioned and toleranced in accordance with ASME Y14.5M-1994. Ejemplos de medidores utilizados para inspeccionar piezas utilizando independientemente de el tamaño de la característica (RFS) se muestran en el Apéndice C. Estas prácticas se centran en el diseño de receptor de tipo medidores, que recogen datos de atributo cuando se utiliza para la verificación de piezas de dimensiones y tolerancia de conformidad con el ASME Y14.5M-1994.

http://translate.google.com.mx/translate?hl=es&sl=en&u=http://catalog.asme.org/Codes/PrintBook/Y1443_2003_Dimensioning.cfm&sa=X&oi=translate&resnum=2&ct=result&prev=/search%3Fq%3Dy14.43%2B%2Bdefinicion%26hl%3Des%26lr%3D

BIBLIOGRAFIA:

• Cogorno, Gene. Geometric Dimensioning and Tolerancing for Mechanical Design.

Blacklick, OH, USA: McGraw-Hill Professional Publishing, 2006. p iv.

• Ramón Zeleney, Carlos Gonzales.(n.d).Metodología Dimensional. Ed.McGrawhill

DIRECCIONES ELECTRONICAS:

• Anónimo. (nd). Cifras significativas e incertidumbre en las mediciones. Consultado el 17 de octubre de 2008. http://www.rinconeducativo.com/datos/arbol/Bachiller/F%C3%ADsica/cifras%20significativas.doc

• Anónimo. (nd). Capacidad de medicion. Consultado el 17 de octubre de 2008.http://www.metas.com.mx/guiametas/La-Guia-MetAs-06-03-Mejor-Capacidad-de-Medicion.pdf

• Anónimo. (n.d.). Control del proceso. Consultado el 17 de octubre del 2008. http://www.matematicasypoesia.com.es/Estadist/ManualCPE06p2.htm

• http://translate.google.com.mx/translate?hl=es&sl=en&u=http://catalog.asme.org/Codes/PrintBook/Y1443_2003_Dimensioning.cfm&sa=X&oi=translate&resnum=2&ct=result&prev=/search%3Fq%3Dy14.43%2B%2Bdefinicion%26hl%3Des%26lr%3D

• http://translate.google.com.mx/translate?hl=es&sl=en&u=http://catalog.asme.org/Codes/PrintBook/Y1443_2003_Dimensioning.cfm&sa=X&oi=translate&resnum=2&ct=result&prev=/search%3Fq%3Dy14.43%2B%2Bdefinicion%26hl%3Des%26lr%3D

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