Instituto Tecnológico de Chihuahua

09

GD&T

Tolerancias geométricas

Índice

1. ¿Qué es GD&T?

Por sus siglas en ingles GD&T significa “Tolerancias Geométricas y Dimensionales” el cual es un lenguaje simbólico usado para planos y modelos en tres dimensiones para una descripción explicita geométrica nominal y sus variables toleradas. (Wikipedia, 2009)

Para definir la variación permisible y posible tamaño en sus características individuales y definir la variación tolerable entre estas mismas. (Wikipedia, 2009)

Es un lenguaje internacional utilizado en planos para describir de forma precisa tamaño, forma, orientación y localización de las características de las diferentes partes. También es una filosofía de diseño de dimensionamiento que lleva a los diseñadores a definir una parte basándose en el funcionamiento del producto final o en su ensamblaje. (Effective Training Inc, 2009)

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

Reduce costos.

Algunas de las ventajas que proporciona son:

• Mejora comunicaciones.

GD&T 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, por qué 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.

1.2. Desventajas

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 numero 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. (A., 2003)

2. ¿De dónde viene la GD&T?

El GD&T ha sido usado desde los años 40’s en Estados Unidos, este fue desarrollado para solucionar los diferentes tipos de problemas que se han presentado a lo largo de los años donde las compañías intentaban describir las partes geométricas de sus productos; las empresas se percataron de la dificultad que presentó la descripción de cuánta variación era tolerada en su pieza o ensamblaje geométrico. Pero el error fundamental era que la interpretación de los planos era diferente en cada compañía. Esto los llevó a tener errores de fabricación y disminuir en aspectos de calidad.

La ASME Y14.5M-1994 GD&T es el resultado de muchos años de experiencia en industria, investigación y desarrollo por varios comités de estandarización. Este es el último organismo de estandarización de tolerancias y dimensiones formado en Estados Unidos desde 1946. (Advanced Dimensional Management LLC, 2009)

3. ¿Cuándo usamos la GD&T?

Dimensionamiento, tolerancia, dimensionamiento geométrico y tolerancias específicas son utilizadas como se especifica a continuación:

• Las dimensiones especificas definen la nominal, tanto modelada como su intención geométrica; un ejemplo es el dimensionamiento básico
• La tolerancia específica define la variación aceptable para la forma y posibilidad de tamaño de las características individuales, y la variación aceptable en la orientación y localización entre diversas características.

(Wikipedia, 2009)

4. ¿Cómo funciona la GD&T?

La GD&T se basa en una serie de reglas, normas y símbolos que rigen el proceso con el que se llevan a cabo las operaciones, las reglas fundamentales que se necesitan aplicar se numeran a continuación:

• Todas las dimensiones deben tener una tolerancia tanto positiva como negativa.
• El dimensionamiento y tolerancia deben completar la definición geométrica nominal y variaciones permisibles.
• Los planos deben de definir todos los requerimientos de las partes terminadas.
• Las dimensiones deben de ser aplicadas a las características y arreglos de tal forma que representen todas sus funciones.
• Descripción de los métodos de manufactura deben de ser evitados. La geometría debe de ser descrita sin definiciones explicitas del método de manufactura.
• Todas las dimensiones y tolerancias deben de ser arregladas a un máximo de comprensibilidad y deben de ser aplicadas en líneas visibles y entendibles.
• Angulos de 90° deben ser representados con líneas (incluyendo sus centros).
• Las dimensiones y sus tolerancias son válidas solamente a una temperatura de 20°C, al menos de que indique lo contrario.
• Dimensiones y tolerancias aplican a todo lo largo, ancho y profundo de las características.

(Wikipedia, 2009)

5. ¿Qué es un datum?

El datum es aquel que te provee el marco donde cada característica es manufacturada y son los puntos críticos para todo dibujo industrial creado en la producción. Partes, ensambles y procesos son cada vez más críticos para una confiabilidad los métodos y prácticas que eran aceptables en el pasado ya no aplican hoy en día.

El diseñador debe asegurarse el completo encaje, funcionamiento y compatibilidad por claras especificaciones del diseño. Los datums deben de proveer con claridad el requerimiento para una orientación propia.

Un datum es teóricamente una línea, superficie, punto, area o eje que es usado como origen para dimensiones exactas. Estas regiones son consideradas perfectas solamente como propósitos de orientación.

5.1. Datum primario

El datum primario es aquel que funcionalmente es la característica más crítica de una pieza.

Esta es parte por parte una interfaz típica del área mayor cuando otras aéreas están envueltas.

El datum primario característico debe tener contacto con el datum exacto teórico en un mínimo de tres puntos pero no en una línea.

(Puncochar, 1997)

5.2. 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.

5.3. Datum terciario

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

(Tec-Ease, Inc, 1997 – 2008)

6. Tolerancias geométricas

Podríamos definir la tolerancia geométrica de un elemento de una pieza (superficie, eje, plano de simetría, etc) como la zona de tolerancia dentro de la cual debe estar contenido dicho elemento (UBA). Dentro de la zona de tolerancia el elemento puede tener cualquier forma u orientación, salvo si se da alguna indicación más restrictiva.(UBA).

Las tolerancias geométricas pueden ser: tolerancias de forma, de orientación, de posición y de oscilación.

Las tolerancias de orientación, situación y oscilación limitan las desviaciones relativas de orientación y/o situación entre dos o más elementos.

La especificación de una tolerancia geométrica es siempre debida a exigencias de tipo funcional.

Las características de las tolerancias geométricas se representan en planos por símbolos normalizados. Estos símbolos se clasifican según: si los elementos son aislados, si los elementos están asociados.

(UBA)

Orientación es el término general usado para describir la relación angular entre características. Los controles de orientación incluyen paralelismo, perpendicularidad, angularidad, y, en algunos casos perfil. Todos los controles de orientación deben de tener una referencia.(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

6.2.1. Paralelismo

Paralelismo: es la condición de una superficie o plano central, equidistante en todos sus puntos de un plano base, también paralelismo es el estadode un eje equidistante, a lo largo de su longitud, de uno o más planos o ejes de referencia. Especificando, el paralelismo de una superficie plana, en una vista donde la superficie a ser controlada aparece como una línea, el recuadro de la característica de controlesta unido a la superficie por medio de  una línea. Este recuadro de control contiene el símbolo de paralelismo, una tolerancianumérica, y por ultimo una letra dato.(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

6.2.2. Perpendicularidad

Es la condición de una superficie, eje, o plano central que está a un ángulo de 90 a un plano base o a un eje base. Especificando perpendicularidad de una superficie plana. En una vista en la que la superficie a ser controlada aparece como una línea,  el recuadro de la característica de control esta unido a la superficie por medio de una línea. El recuadro de la característica de control contiene el símbolo de perpendicularidad, una tolerancia numérica y por ultimo una letra dato.(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

Especificando perpendicularidad de un eje cuándo controla la perpendicularidad de unacaracterística de control de tamaño, el recuadro de la característica de control está asociado con el tamaño de la dimensión de la característica que está siendo controlada. Si la característica de control es un cilindro, la tolerancia numérica es usualmente precedida por un símbolo de diámetro.(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

6.2.3. Angularidad

Es la condición de una superficie, eje, o plano central a un ángulo especificado excepto los planos paralelos o perpendiculares a un plano o eje base.

Especificando angularidad de una superficie plana en una vista donde la superficie a ser controlada aparece como una línea, el recuadro de la característica de control es unido a la superficie por medio de una línea, esta debe tocar la esquina del recuadro de la característica de control. El recuadro de la característica de control contiene el símbolo de angularidad, la tolerancia numérica y por ultimo una letra dato. (Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

7. Localización

La funciónmás importante del control de localización es localizar las características relativas a un plano base y a algún otro.(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

7.1. Controles de localización

El control de localización es uno de los más versátiles de todos los controles geométricos. Los controles de localización y orientación de características de tamaño permiten la aplicación de la condición de material máximo y la condición de material mínimo. Un ejemplo en particular de este control geométrico es cuando se especifica una zona de tolerancia proyectada para un barreno que atraviesa de lado a lado, se debe colocar un circulo P en el recuadro de característica de control después del símbolo de la condición de material y especificar altura máxima así como direccióndibujando y dimensionando una gruesa línea junto a una extensión de la línea central.(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

8.Controles de variación

Variación es un control de superficie. Controla superficies construidas alrededor de un eje base y superficies construidas ortogonalmente a un eje base. Variación controla varias características de superficies de revolucióntales como coaxialidad y circularidad, como aquella superficie que es hecha girar sobre su eje base.(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

Variación es una tolerancia compuesta usada para controlar la relación funcional de uno o más características de una parte a un eje base. La variación circular aplica para cualquier elemento circular sobre la superficie de una parte construida ya sea alrededor de su eje base o perpendicularmente a su eje base, mientras la parte es hecha girar 360º alrededor de ese eje base.(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

La tolerancia de variación circular se aplica por separado a cada elemento de línea circular en cada posición de medida y fácilmente puede ser aplicado a conos y perfiles curvos construidos alrededor de ejes base. Cuando es aplicado a superficies a 90º  de su eje base la variación circular controla variaciones en perpendicularidad de elementos circulares a su eje base, es decir la variación total controla la oscilación.(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

La variación total es un control compuesto que aplica para todos los elementos sobre la superficie de una parte ya sea alrededor de su eje base o perpendicular a su eje base, así como su parte es girada 360º alrededor de su eje base.(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

Donde aplicado a superficies construidas a alrededor de un eje base, la variación total controla la combinación de coaxialidad, circularidad, rectitud, angularidad, y perfil de las variaciones de la superficie.(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

Cuando se especifica una variación el recuadro de control esta unido a la superficie controlada con un líder. El recuadro de característica de control consiste en un símbolo de variación, la tolerancia numérica y por ultimo una referencia. Ya que la variación es un control de superficie, no aplican las condiciones de materiales, por consiguiente, en efecto, la variación se aplica en independientemente de la característica de tamaño.

9. Controles de perfil

Perfil es un control de superficie. Es una herramienta de tolerancia poderosa y versátil, puede ser usada para controlar solo forma y tamaño a una característica o el tamaño, forma, orientación, y localización de una característica de forma irregular. La tolerancia de perfil controla la orientación y la posición de rasgos con formas insólitas. El perfil es el contorno de un objeto.(Mariano Hoyos Terrazas, 2008)

Conclusión

La GD&T nos ayuda a tener un lenguaje más universal que podemos entender sin importar el país en el que estemos ya que es un sistema que facilita la comprensión de la tolerancias geométricas y dimensionales, es muy importante que se apliquen estos estándares porque ayudan, junto con otros parámetros, a reducir imperfecciones en las piezas. Nos ayuda a obtener una mejor forma en la producción de las piezas, ya sea con la linealidad, paralelismo, la funcionalidad o posición, simetría y otros términos de los que ya hemos hablado con anterioridad.

Entonces al tener una referencia por medio de los datums podemos obtener una mayor exactitud en las medidas y con esto una mejor aceptación de la pieza que requerimos, ya sea para seguir con alguna otra parte en el proceso u otra utilización que le demos.

Hay una seria de normas que rigen el buen funcionamiento como lo es la ASME Y14.5M-1995 que nos sirve para los dibujos y las tolerancias en dos dimensiones.

Ciertas piezas exigen tolerancias muy pequeñas, entonces entre menos tolerancias aceptemos de acuerdo a la necesidad o destino que vaya a tener la pieza es más minucioso el trabajo que se le debe aplicar y por lo tanto es más costoso la elaboración, por lo tanto tenemos que tener un buen estudio de en qué partes podemos aceptar tolerancias menos exigentes para minimizar y equilibrar los costos.

Bibliografía

A., P. R. (Junio de 2003). Recuperado el 31 de agosto de 2009, de http://www.icicm.com/files/CurTolGeom.pdf

Advanced Dimensional Management LLC. (2009). Advanced Dimensional Management LLC. Recuperado el 31 de 08 de 2009, de http://www.advanceddimensionalmanagement.com/gdt_justification.php

Effective Training Inc. (01 de 07 de 2009). Effective Training Inc. Recuperado el 31 de 08 de 2009, de http://www.etinews.com/gdt_glossary.html

Puncochar, D. E. (1997). Interpretation of geometric dimensioning and tolerancing, Volumen 357 . En D. E. Puncochar, Interpretation of geometric dimensioning and tolerancing, Volumen 357 (pág. 116). Industrial Press Inc. 1990.

Wikipedia. (31 de 08 de 2009). Wikipedia. Recuperado el 31 de 08 de 2009, de http://en.wikipedia.org/wiki/Geometric_dimensioning_and_tolerancing