Acumulación de tolerancias y Acabado superficial

Introducción

En el dibujo de definición de una pieza, debe
indicarse las clases de superficie que posee y se necesita
estudiar y normalizar los estados superficiales de la pieza
mecanizada, sobre todo para poder establecer los ajustes y las
tolerancias de la propia pieza, de ahí que surja la micro
geometría que estudia los defectos de la superficie,
rugosidades, ondulaciones, etc. producidas en los procesos de
mecanizado de las piezas, las cuales perjudican la
precisión y exactitud de las medidas, disminuye los
ajustes y producen vibraciones en las máquinas.

Y también a su vez La acumulación de
tolerancias es una herramienta importante para determinar la
relación entre dos funciones dentro de una pieza o un
ensamble. Esto es usado para calcular la distancia máxima
o mínima entre dos características en una pieza o
en un ensamble y es vital al proceso del
diseño.

El aspecto o la calidad superficial de una pieza
dependen del material y el proceso empleado en su
fabricación. El funcionamiento de las piezas no
será correcto si no se define el acabado superficial
exigible a las superficies que las conforman, el cual,
deberá adecuarse a las exigencias funcionales de cada una
de las superficies.

Objetivo

En nuestro caso nos enfocaremos principalmente en la
rama de la metrología encargada de controlar medidas y
distancias en piezas como puede ser el ancho, el largo, la
separación entre ellas, el grado de ajuste que pueden
tener, entre otras. La metrología busca la
perfección en su trabajo, en nuestro caso obtener
mediciones perfectas o lo más cercano a ello, pero como
todos sabemos la perfección en una medida es
prácticamente imposible ya que para la producción
de una pieza afectan muchos factores los cuales no podemos
controlar de manera ideal.

Acabado
Superficial

Las características de superficies se controlan
aplicando los valores que se desean a los símbolos de
textura de superficies, ya que la textura de superficie de una
parte de una pieza afecta directamente en su desempeño,
por lo tanto hay que especificar con precisión a cual zona
se le debe da dar un tratamiento especial, pero para poderlo
hacer debemos de saber cuál es la manera correcta de
acotar un dibujo.

Tipos de superficies

–Superficies de apoyo.- Tienen contacto
con otras partes fijas. Sirven de apoyo para el
mecanismo.

–Superficies funcionales.- Estas se
encuentran en movimiento con otras superficies y tienen
deslizamiento relativo.

–Superficies libres.- No tienen contacto
con otras superficies y cumplen con una función
estética. Se les puede señalar como
bastas.

Irregularidades
Superficiales

Considerando la superficie de una pieza como el lugar
geométrico de los puntos que separan los pertenecientes a
la pieza de los exteriores a la misma; si una superficie se corta
por un plano normal a la misma, se obtiene una curva llamada
perfil de la superficie. Es a partir de este perfil donde se
examinan los distintos defectos de la superficie.

• Rugosidad.- La rugosidad de una superficie
  es una característica mensurable, con base en las
  desviaciones de la rugosidad según se definió
  antes. El acabado de la superficie es un término
  más subjetivo que denota la suavidad y calidad general
  de una superficie.

• Ondulación.- Se produce como
  efecto de las holguras y desajustes que existen en las
  maquinas y herramientas que se emplean para trabajar su
  superficie, vibraciones, flexión del material,
  desgaste de la bancada de la máquina-herramienta,
  tensiones internas del material, etc. La limitación de
  este tipo de irregularidad se consignará en los
  dibujos mediante la correspondiente tolerancia
  geométrica de forma (planicidad, cilindricidad,
  etc.).

Evaluación de
la Rugosidad

Elementos para evaluar el acabado superficial de piezas
por comparación visual y táctil con superficies de
diferentes acabados obtenidas por el mismo proceso de
fabricación.

Los parámetros de medición de la rugosidad
son los siguientes:

• Línea Media Aritmética del
  Perfil: es la línea que con la misma forma del
  perfil geométrico, divide el perfil efectivo, de
  manera que entre los límites de la longitud
  básica, la suma de las áreas encerradas por
  encima de esta línea y el perfil efectivo, es igual a
  la suma de las áreas encerradas por debajo de esta
  línea y el citado perfil.

• Desviación Media Aritmética de la
  Rugosidad (Ra): representa el valor medio de las ordenadas en
  valor absoluto del perfil efectivo respecto a su línea
  media, en los límites de la longitud básica. Se
  expresa en micras.

Se adopta como criterio principal de rugosidad, la media
aritmética de los valores de Ra obtenidos en varias
longitudes básicas sucesivas a lo largo de la longitud de
evaluación. Es el método adoptado
internacionalmente para la evaluación de la
rugosidad.

• Altura de Las Irregularidades del Perfil (Rz):
  Representa la distancia media entre las cinco crestas
  más altas y los cinco valles más profundos que
  se encuentran dentro de los límites de la longitud
  básica.

• Desviación Media Cuadrática del
  Perfil (Rq): Valor medio cuadrático de las
  desviaciones del perfil, en los límites de la longitud
  básica, (valor utilizado con preferencia en normas
  americanas indicado en micro pulgadas RMS).

• Altura Máxima del Perfil (Ry):
  Distancia entre el pico de cresta más alto y el fondo
  del valle más profundo dentro de la longitud
  básica.

Símbolos
Utilizados

Dispositivos de las especificaciones del acabado de
la superficie en el símbolo.

De acuerdo con la norma ISO 1302-1978, las
especificaciones del acabado superficial deberán colocarse
en relación con el símbolo básico como se
muestra a continuación:

Usos y
Aplicaciones

Pulido

Utilizando de forma sucesiva tamaños de grano
cada vez más pequeños y paños cada vez
más elásticos, el pulido permite eliminar todas las
deformaciones y rayas provocadas por el esmerilado fino. El
riesgo del pulido radica en la aparición de relieves y en
el redondeo de los bordes, como consecuencia de la elasticidad de
los paños.

Sand-blasting.

La aplicación del sand-blasting consiste en hacer
incidir un chorro de arena a gran velocidad sobre una superficie
generalmente metálica con el fin de eliminar grandes
irregularidades de la superficie o costras de óxido y
pequeños animales muy típicos de las grandes
embarcaciones.

Esmerilado

El esmerilado consiste en la eliminación del
material, mediante la utilización de partículas de
abrasivos fijas, que extraen virutas del material de la muestra.
El proceso de extracción de virutas con un grano de
abrasivo de aristas vivas provoca el menor grado de
deformación de la muestra.

Desbaste

Consiste en frotar la superficie de la probeta, que se
desea preparar, sobre una serie de papeles abrasivos, cada vez
más finos. Una vez obtenido un rayado uniforme sobre un
determinado papel, se debe girar la probeta 90° para
facilitar el control visual del nuevo desbaste.

Acumulación de
Tolerancias

¿Porque es importante la acumulación de
tolerancias?

La acumulación de tolerancias es un factor muy
importante en el diseño e interpretación de un
dibujo o modelo. Es de suma importancia tomar en cuenta la
influencia que tiene una tolerancia sobre otra. El tomar en
cuenta esta influencia nos permitirá tener ensambles
correctos, y solo con el juego requerido y apropiado para las
piezas con las cuales estemos trabajando.

También es conocida como stack up ó pila
de tolerancias la cual es una herramienta que se utiliza para la
toma de decisiones en el ámbito de calidad. Mediante la
realización de una acumulación de tolerancias, se
obtiene información que ayuda a responder a una o
más preguntas sobre el diseño de algún
ensamble.

La información obtenida del cálculo de la
acumulación de tolerancias es numérica, y casi
siempre es una distancia mínima y máxima y,
normalmente, sólo uno de estos límites es el de
interés.

Una forma muy efectiva para reducir la variación
en un ensamble es reunir las partes mediante un accesorio, un
ensamblaje de piezas así, casi siempre conduce a una menor
variación en el montaje final.

Una técnica muy común es utilizar
características tales como los agujeros realizados en la
pieza de apareamiento en las terminales para el soporte. Estos
agujeros se añaden a las partes y, a menudo, no tienen
otra función que la instalación. Los agujeros son
típicamente para el apretado en la instalación. El
objetivo de la mayoría de los accesorios de montaje es el
de reducir la variación entre características
importantes en el apareamiento de las partes. Esto también
ayudará a reducir las variaciones encontradas en el
montaje.

Las tolerancias de los accesorios varían, pero
normalmente se fabrican accesorios para tolerancias
específicas. En general, las tolerancias de los accesorios
son a menudo sólo el 10% de la parte. Esta es sólo
una regla general: los accesorios de dibujo tienen que ser
examinados para determinar las dimensiones y tolerancias
específicas.

Una pila de tolerancia permite al
diseñador:

* Optimizar las tolerancias de las piezas y conjuntos en
un nuevo diseño.

* Realizar una balanza de precisión, costo y de
capacidad de proceso de fabricación.

* Determinar la parte de las tolerancias requeridas para
satisfacer una condición de montaje final.

* Determinar si las partes trabajarán en el peor
de los casos con su condición mínima ó con
la máxima variación estadística

* Determinar si el rendimiento de las tolerancias de una
parte son aceptables dentro de la variación entre los
componentes montados.

* Determinar el efecto que tendría el cambiar un
valor de tolerancia en el ensamblaje y qué función
tendrá.

* Explorar las alternativas de diseño utilizando
diferentes partes o modificadas.

Es muy importante entender que en la acumulación
de tolerancias se tiene que incluir:

* La geometría de las piezas y conjuntos que
contribuyan a la distancia calculada en la pila de la
tolerancia.

* El dimensionamiento y tolerancias en los dibujos de
las piezas y conjuntos en la pila de la tolerancia.

* El proceso de montaje y orden, en que se ensamblan las
piezas.

Análisis De Acumulación De
Tolerancias

DIM TOLERANCES UNLESS OTHERWISE SPECIFIED

Nota: Estos cálculos fueron basados en el peor de
los casos según el libro  Mechanical Tolerance
Stackup And Analysis pág. 64.

Conclusión

La importancia que tiene la acumulación de
tolerancias en el diseño, y manufactura de las piezas es
bastante significante (elaboración) de piezas en este caso
especialmente de ensambles, ya que la acumulación de
tolerancias es una herramienta para prever las fallas del
ensamble antes de fabricarlo, es decir esta herramienta
también está relacionada con la calidad para
reducir la mínimo los desperfectos al momento de realizar
los ensambles.

Y esto es de gran ayuda para las empresas que se dedican
a fabricar piezas de forma masiva, porque les ayuda a tener un
gran ahorro en costos de producción al también
prever los desperfectos de sus productos usando la
acumulación de tolerancias como elemento común al
momento de realizar los diseños de estas.

Referencias

http://www.plusformacion.com/Recursos/r/Ingenieria-Electromecanica-Acumulacion-tolerancias

Bibliografía

• Estados Superficiales. Universidad de
  Castilla-la Mancha. Referencia Electrónica. Recuperado
  el 2 de mayo del 2009 de
  www.uclm.net/area/egi/1MECANICOS%20II/teoria_archivos/ESTADOS%20SUPERFICIALES.ppt

• Jensen, Cecil; Helsel, Jay D. & Short, Dennis R
  (2004). Redes Dibujo y Diseño en Ingeniería
  (6ta Ed.): Mc Graw Hill.

Autor:

Ing. Pedro Zambrano

Ana Isabel Torres Franco

Brenda Liliana Córdova
Pérez

Daniel Salazar Reyes

Miguel Ángel Cano Montes

Erick Seañez Sepúlveda

06/12/2011

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE
CHIHUAHUA