En este documento, se mencionaran las características y ventajas del Sistema de Ajustes y Tolerancias utilizado en la actualidad. Debido a las inexactitudes de los métodos de producción, es importante fabricar partes de maquinas que tengan exactamente las dimensiones escogidas durante el diseño, y que todas las piezas de una producción en serie queden con dimensiones iguales. Por lo tanto, se deben aceptar ciertas variaciones en las medidas.

Cuando se requiere producir piezas con cierta exactitud, por ejemplo cuando estas van a ser utilizadas en montajes, es necesario el control de dimensiones. Piezas que se producen en algún lugar y tiempo, deberían poderse montar, sin acondicionamientos, en otras que se han producido en otro lugar o tiempo. En nuestro mercado globalizado, los fabricantes producen piezas de manera que estas se puedan montar en otras piezas de otros fabricantes. El control de medidas debe ser tal que parezca que las piezas han sido fabricadas expresamente para aquellas en las cuales se van a montar. La variación máxima admisible, tolerancia, de una medida de una pieza, deben ser lo mas grande posible para reducir tiempo y costo de la producción. Por otro lado, algunas veces las tolerancias deben ser pequeñas para que las piezas puedan ejecutar correctamente su función.

Ventajas del sistema ISO de ajustes y tolerancias

La Organización Internacional de Normalización (ISO) ha normalizado un sistema de tolerancias que estudia los dimensionamientos hasta 500mm (existen normas especiales para dimensiones superiores). Este sistema utiliza unos códigos (letras y números) que definen la calidad de la tolerancia así como su posición respecto de la línea de referencia.

En los ejes:

Las posiciones a, b, c, cd, d, e, ef, f, g, vienen fijadas por la diferencia superior que es negativa.
La posición h proporciona una diferencia superior ds=0, y constituye la referencia más importante.
En las posiciones j, js la zona de tolerancia es atravesada por la línea de referencia. La posición js tiene la misma diferencia superior que inferior.
La posición k es una posición especial donde para determinadas calidades la diferencia inferior di=0 y para otras es positiva.

Figura 1.1

En los agujeros:

Las posiciones A, B, C, CD, D, E, EF, F, G, vienen fijadas por la diferencia inferior que es negativa.
La posición H proporciona una diferencia inferior Di=0, y constituye la referencia más importante.
En las posiciones J, J s la zona de tolerancia es atravesada por la línea de referencia. La posición Js tiene la misma diferencia superior que inferior.
Las posiciones K, M, N pueden coincidir por encima o por debajo de la línea de referencia dependiendo de la calidad.
Las posiciones P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC se fijan por la diferencia superior que es siempre negativa.

La utilización de dicho sistema de ajustes y tolerancias aporta una serie de ventajas, tales como:

Compatibilidad.- Característica de un sistema de fabricación en el que todas las piezas obtenidas responden a los requisitos fijados de antemano.
Economía de materias primas: Menor cantidad de rechazos.
Aumento de la productividad.
Economía de mano de obra correctiva: Se evitan los retoques y ajustes manuales en las superficies de asiento.
Facilidad de montaje: No hay dificultades por estar la pieza dentro de la tolerancia. Puede sistematizarse y/o automatizarse la operación. ( IMH, 2010)

¿Por qué conviene usar un sistema estandarizado ya sea métrico o americano?

Hoy en día el sistema métrico es muy popular y se utiliza en la gran mayoría del mundo. Las principales razones por las que se utiliza en lugar del sistema imperial es que el sistema decimal y el esquema de nombres es fácil de aprender, y las unidades estandarizadas simplifican el comercio, la ciencia y otras interacciones internacionales. Las medidas como el pie, por ejemplo, se basaron una vez en la longitud del pie de una persona, lo que obviamente es bastante arbitrario. Se necesitaba un sistema estandarizado, y el sistema métrico fue el resultado. (Encyclopedia of science, 2002).

La estandarización o normalización puede comenzar como un proceso informal en virtud del cual el cliente o comprador, que trata con un proveedor o productor, requiere el abastecimiento regular de un producto con determinado color, tamaño, dureza, etc. En definitiva lo que se busca es aplicar parámetros y/o criterios preestablecidos y uniformes a la fabricación de un producto y/o realización de una actividad, a fin de conocer con bastante precisión qué es lo que se va a obtener y/o disponer. Se trata simplemente de la reducción del número de los diferentes productos lanzados o adquiridos por una compañía o un cliente. La estandarización es el desarrollo sistemático, aplicación y actualización de patrones, medidas uniformes y especificaciones para materiales, productos o marcas, y no es un proceso nuevo, ha existido desde hace mucho tiempo y constituye un método excelente para controlar los costos de materiales, eliminar el número de proveedores y ayudar a la gente a identificar los productos en donde quiera que se encuentre.
La intercambiabilidad de piezas, partes y repuestos sólo ha sido posible manteniendo estrechos márgenes de tolerancias en sus dimensiones a partir de un proceso de normalización o estandarización. (Chisholm, Lou. 1967)

¿Cuál es la tendencia mundial que se sugiere como mejores prácticas a seguir en el cálculo o medición de las tolerancias de ajustes?

Herramientas para el cálculo de ajustes

Calidad: Es la mayor o menor amplitud de la tolerancia, que relacionada con la dimensión básica, determina la precisión de la fabricación. Para elegir la calidad es necesario tener en cuenta que una excesiva precisión aumenta los costos de producción, requiriéndose máquinas más precisas; por otro lado, una baja precisión puede afectar la funcionalidad de las piezas. Es necesario conocer las limitaciones de los procesos de producción, en cuanto a precisión se refiere, y los grados de calidad máximos que permiten el buen funcionamiento de los elementos.
Posiciones de tolerancia: Además de definir las tolerancias (mediante la elección de la calidad) de los elementos que hacen parte de un ajuste, es necesario definir las posiciones de las zonas de tolerancia, ya que de esta manera queda definido el tipo de ajuste. Mediante fórmulas empíricas, la ISO ha definido 28 posiciones de tolerancia para ejes y 28 para agujeros, las cuales se ubican respecto a la línea de referencia, con el fin de normalizar tanto ajustes como tolerancias.
Agujero normal básico: cuando en un sistema de tolerancias se desea referir todas las elecciones de ajustes a una determinada posición de la tolerancia del agujero, se dice que se está trabajando con un sistema de agujero normal, agujero base o agujero básico.
Eje normal básico: cuando en un sistema de tolerancias se desea referir todas las elecciones de ajustes a una determinada posición de la tolerancia del eje, se dice que se está trabajando con un sistema de eje normal, eje base o eje básico.
Ajustes preferentes: Las normas ISO permiten 784 combinaciones de zonas de tolerancia, y adoptando uno de los dos sistemas, eje o agujero base, se tienen 28 combinaciones. Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones puede ajustarse a un número menor de opciones. Para cada sistema, la ISO seleccionó 10 ajustes que se denominan “ajustes preferentes”, 5 de los cuales son libres, 2 indeterminados y 3 con apriete. Estos ajustes preferentes tienen definidas tanto las posiciones de tolerancia como las calidades para las piezas eje y agujero. (Universidad tecnológica de Pereira, 2011)

Conclusión

Bibliografía

Instituto de Maquina-Herramienta. (2010).Tolerancias Dimensionales.Recuperado de: http://www.imh.es/es/comunicacion/dokumentazio-irekia/manuales/proyecto-medicion-tridimensional-en-fabricacion-mecanica-con-equipos-portables/tolerancias-dimensionales
Encyclopedia.(2002). Metric System. Recuperado de: http://www.encyclopedia.com/topic/metric_system.aspx#1

L. J. Chisholm. (1967). Units of Weights and Measure. Recuperado de: http://www.encyclopedia.com/topic/English_units_of_measurement.aspx#3

Walter Link. (1997). Aseguramiento metrológico y aseguramiento de equipos. Recuperado de http://www.docstoc.com/docs/32541123/METROLOGIA---ISO

Universidad Carlos III de Madrid. (2011). Tolerancias dimensionales. Recuperado de http://ocw.uc3m.es/ingenieria-mecanica/diseno-mecanico-1/material_clase/ocw_tol_dim

Universidad tecnológica de Pereira. (2011). Ajustes y tolerancias. Recuperado de http://blog.utp.edu.co/lvanegas/files/2011/08/Cap10.pdf

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