Tolerancia de ingeniería - Engineering tolerance

Ejemplo de la tabla de tolerancia DIN ISO 2768-2. Este es solo un ejemplo de tolerancias lineales para un valor de 100 mm. Este es solo uno de los 8 rangos definidos (30-120   mm).

La tolerancia de ingeniería es el límite permisible o los límites de variación en:

  1. una dimensión física ;
  2. un valor medido o propiedad física de un material, objeto fabricado , sistema o servicio;
  3. otros valores medidos (como temperatura, humedad, etc.);
  4. en ingeniería y seguridad , una distancia física o espacio (tolerancia), como en un camión (camión), tren o barco debajo de un puente , así como un tren en un túnel (ver gálibo de estructura y gálibo de carga );
  5. en ingeniería mecánica el espacio entre un perno y una tuerca o un agujero, etc.

Las dimensiones, propiedades o condiciones pueden tener alguna variación sin afectar significativamente el funcionamiento de los sistemas, máquinas, estructuras, etc. Una variación más allá de la tolerancia (por ejemplo, una temperatura demasiado caliente o demasiado fría) se dice que no cumple, se rechaza, o superando la tolerancia.

Consideraciones al establecer tolerancias

Una preocupación principal es determinar qué tan amplias pueden ser las tolerancias sin afectar otros factores o el resultado de un proceso. Esto puede ser mediante el uso de principios científicos, conocimientos de ingeniería y experiencia profesional. La investigación experimental es muy útil para investigar los efectos de las tolerancias: diseño de experimentos , evaluaciones formales de ingeniería, etc.

Un buen conjunto de tolerancias de ingeniería en una especificación , por sí mismo, no implica que se logre el cumplimiento de esas tolerancias. La producción real de cualquier producto (u operación de cualquier sistema) implica alguna variación inherente de entrada y salida. El error de medición y la incertidumbre estadística también están presentes en todas las mediciones. Con una distribución normal , las colas de los valores medidos pueden extenderse mucho más allá de más y menos tres desviaciones estándar del promedio del proceso. Porciones apreciables de una (o ambas) colas pueden extenderse más allá de la tolerancia especificada.

La capacidad de proceso de los sistemas, materiales y productos debe ser compatible con las tolerancias de ingeniería especificadas. Deben existir controles de proceso y un sistema de gestión de calidad eficaz , como la Gestión de calidad total , debe mantener la producción real dentro de las tolerancias deseadas. Se utiliza un índice de capacidad de proceso para indicar la relación entre las tolerancias y la producción medida real.

La elección de las tolerancias también se ve afectada por el plan de muestreo estadístico previsto y sus características, como el nivel de calidad aceptable. Esto se relaciona con la cuestión de si las tolerancias deben ser extremadamente rígidas (alta confianza en el 100% de conformidad) o si un pequeño porcentaje de estar fuera de tolerancia a veces puede ser aceptable.

Una visión alternativa de las tolerancias

Genichi Taguchi y otros han sugerido que la tolerancia tradicional de dos lados es análoga a los "postes de meta" en un juego de fútbol : implica que todos los datos dentro de esas tolerancias son igualmente aceptables. La alternativa es que el mejor producto tenga una medida que esté precisamente en el objetivo. Hay una pérdida creciente que es función de la desviación o variabilidad del valor objetivo de cualquier parámetro de diseño. Cuanto mayor sea la desviación del objetivo, mayor será la pérdida. Esto se describe como función de pérdida de Taguchi o función de pérdida de calidad , y es el principio clave de un sistema alternativo llamado tolerancia de inercia .

El trabajo de investigación y desarrollo realizado por M. Pillet y sus colegas en la Universidad de Savoy ha dado como resultado una adopción específica de la industria. Recientemente, la publicación del estándar francés NFX 04-008 ha permitido una mayor consideración por parte de la comunidad de fabricantes.

Tolerancia de componentes mecánicos

Resumen del tamaño básico, la desviación fundamental y los grados de IT en comparación con los tamaños mínimo y máximo del eje y el agujero.

La tolerancia dimensional está relacionada con el ajuste en la ingeniería mecánica , pero es diferente del ajuste , que es un espacio o interferencia diseñada entre dos partes. Las tolerancias se asignan a las piezas con fines de fabricación, como límites para una construcción aceptable. Ninguna máquina puede mantener las dimensiones con precisión al valor nominal, por lo que debe haber grados aceptables de variación. Si se fabrica una pieza, pero tiene dimensiones que están fuera de tolerancia, no es una pieza utilizable de acuerdo con la intención del diseño. Las tolerancias se pueden aplicar a cualquier dimensión. Los términos de uso común son:

Tamaño básico
El diámetro nominal del eje (o perno) y el agujero. En general, esto es lo mismo para ambos componentes.
Menor desviación
La diferencia entre el tamaño mínimo posible del componente y el tamaño básico.
Desviación superior
La diferencia entre el tamaño máximo posible del componente y el tamaño básico.
Desviación fundamental
La diferencia mínima de tamaño entre un componente y el tamaño básico.

Esto es idéntico a la desviación superior para ejes y la desviación inferior para agujeros. Si la desviación fundamental es mayor que cero, el perno siempre será más pequeño que el tamaño básico y el agujero siempre será más ancho. La desviación fundamental es una forma de tolerancia , en lugar de tolerancia.

Grado de tolerancia internacional
Ésta es una medida estandarizada de la diferencia máxima de tamaño entre el componente y el tamaño básico (ver más abajo).

Por ejemplo, si un eje con un diámetro nominal de 10 mm va a tener un ajuste deslizante dentro de un orificio, el eje podría especificarse con un rango de tolerancia de 9,964 a 10 mm (es decir, una desviación fundamental cero, pero una desviación menor de 0,036 mm) y el orificio puede especificarse con un rango de tolerancia de 10,04 mm a 10,076 mm (desviación fundamental de 0,04 mm y desviación superior de 0,076 mm). Esto proporcionaría un ajuste de holgura de entre 0,04 mm (eje más grande emparejado con el orificio más pequeño, denominado condición máxima del material - MMC) y 0,112 mm (eje más pequeño emparejado con el orificio más grande, condición de material mínimo - LMC). En este caso, el tamaño del rango de tolerancia tanto para el eje como para el orificio se elige para que sea el mismo (0,036 mm), lo que significa que ambos componentes tienen el mismo grado de tolerancia internacional, pero no es necesario que este sea el caso en general.  

Cuando no se proporcionan otras tolerancias, la industria del mecanizado utiliza las siguientes tolerancias estándar :

1 lugar decimal (.X): ± 0,2 "
2 decimales (.0x): ± 0.01 "
3 decimales (.00x): ± 0,005 "
4 decimales (.000x): ± 0,0005 "
Los límites y ajustes establecidos en 1980, no corresponden a las tolerancias ISO actuales.

Grados de tolerancia internacional

Al diseñar componentes mecánicos, a menudo se utiliza un sistema de tolerancias estandarizadas llamado grados de tolerancia internacional . Las tolerancias estándar (tamaño) se dividen en dos categorías: agujero y eje. Están etiquetados con una letra (mayúsculas para agujeros y minúsculas para ejes) y un número. Por ejemplo: H7 (agujero, agujero roscado o tuerca ) y h7 (eje o perno). H7 / h6 es una tolerancia estándar muy común que proporciona un ajuste perfecto. Las tolerancias funcionan de tal manera que para un orificio H7 significa que el orificio debe hacerse un poco más grande que la dimensión de la base (en este caso para un ajuste ISO 10 + 0.015−0, lo que significa que puede ser hasta 0.015 mm más grande que la dimensión de la base, y 0 mm más pequeña). La cantidad real mayor / menor depende de la dimensión base. Para un eje del mismo tamaño, h6 significaría 10 + 0-0,009, lo que significa que el eje puede ser tan pequeño como 0,009 mm más pequeño que la dimensión de la base y 0 mm más grande. Este método de tolerancias estándar también se conoce como límites y ajustes y se puede encontrar en ISO 286-1: 2010 (enlace al catálogo ISO) .

La siguiente tabla resume los grados de tolerancia internacional (IT) y las aplicaciones generales de estos grados:

  Herramientas de medición Material  
Grado de TI 01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 dieciséis
  Encaja Grandes tolerancias de fabricación

Un análisis de ajuste por interferencia estadística también es extremadamente útil: indica la frecuencia (o probabilidad) de que las piezas encajen correctamente.

Tolerancia de componentes eléctricos

Una especificación eléctrica puede requerir una resistencia con un valor nominal de 100 Ω ( ohmios ), pero también indicará una tolerancia como "± 1%". Esto significa que cualquier resistor con un valor en el rango de 99–101   Ω es aceptable. Para los componentes críticos, se podría especificar que la resistencia real debe permanecer dentro de la tolerancia dentro de un rango de temperatura específico, durante una vida útil específica, etc.

Muchas resistencias y condensadores de tipos estándar disponibles en el mercado , y algunos inductores pequeños , a menudo están marcados con bandas de colores para indicar su valor y la tolerancia. Los componentes de alta precisión de valores no estándar pueden tener información numérica impresa.

Diferencia entre asignación y tolerancia

Los términos a menudo se confunden pero a veces se mantiene una diferencia. Consulte Tolerancia (ingeniería) # Confusión de los conceptos de ingeniería de tolerancia y tolerancia .

Liquidación (ingeniería civil)

En ingeniería civil , el espacio libre se refiere a la diferencia entre el gálibo de carga y el gálibo de estructura en el caso de vagones o tranvías , o la diferencia entre el tamaño de cualquier vehículo y las puertas de ancho / alto, el ancho / alto de un paso elevado o el diámetro de un túnel así como la corriente de aire debajo de un puente , el ancho de una esclusa o el diámetro de un túnel en el caso de una embarcación . Además, existe la diferencia entre el calado profundo y el lecho de un arroyo o lecho marino de una vía fluvial .

Ver también

Notas

Otras lecturas

  • Pyzdek, T, "Manual de ingeniería de calidad", 2003, ISBN   0-8247-4614-7
  • Godfrey, AB, "Manual de calidad de Juran", 1999, ISBN   0-0703-4003-X
  • ASTM D4356 Práctica estándar para establecer tolerancias consistentes en los métodos de prueba

enlaces externos