Sistema para definir y representar tolerancias de ingeniería.
Ejemplo de control geométrico de posición real definido por dimensiones básicas y características de referencia
El dimensionamiento y tolerancias geométricas ( GD&T ) es un sistema para definir y comunicar tolerancias de ingeniería a través de un lenguaje simbólico en dibujos de ingeniería y modelos 3D generados por computadora que describe la geometría nominal de un objeto físico y la variación permitida de la misma. GD&T se utiliza para definir la geometría nominal (teóricamente perfecta) de piezas y ensamblajes, la variación permitida en tamaño, forma, orientación y ubicación de características individuales, y cómo las características pueden variar entre sí de manera que un componente se considere satisfactorio. para su uso previsto. Las especificaciones dimensionales definen la geometría nominal, según el modelo o según lo previsto, mientras que las especificaciones de tolerancia definen la variación física permitida de las características individuales de una pieza o conjunto.
Hay varios estándares disponibles en todo el mundo que describen los símbolos y definen las reglas utilizadas en GD&T. Uno de esos estándares es el Y14.5 de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) . Este artículo se basa en ese estándar. Otros estándares, como los de la Organización Internacional de Normalización (ISO), describen un sistema diferente que tiene algunas diferencias matizadas en su interpretación y reglas (ver GPS&V) . El estándar Y14.5 proporciona un conjunto bastante completo de reglas para GD&T en un solo documento. En comparación, las normas ISO normalmente solo abordan un tema a la vez. Existen estándares separados que proporcionan detalles para cada uno de los símbolos y temas principales a continuación (por ejemplo, posición, planitud, perfil, etc.). BS 8888 proporciona un documento independiente que tiene en cuenta muchos estándares GPS&V.
Origen
El origen de GD&T se atribuye a Stanley Parker, quien desarrolló el concepto de "posición verdadera". Si bien se sabe poco sobre la vida de Parker, se sabe que trabajó en la Real Fábrica de Torpedos en Alejandría, West Dunbartonshire , Escocia . Su trabajo incrementó la producción de armas navales por parte de nuevos contratistas.
En 1940, Parker publicó Notas sobre diseño e inspección de trabajos de ingeniería de producción en masa , el primer trabajo sobre dimensionamiento y tolerancias geométricas. [1] En 1956, Parker publicó Dibujos y dimensiones , que se convirtió en la referencia básica en el campo. [1]
Conceptos fundamentales
Dimensiones
Una dimensión se define en ASME Y14.5 como "un valor numérico o expresión matemática en unidades de medida apropiadas utilizadas para definir la forma, tamaño, orientación o ubicación de una pieza o característica". [2] : 3 Los tipos especiales de dimensiones incluyen dimensiones básicas (dimensiones teóricamente exactas) y dimensiones de referencia (dimensiones utilizadas para informar, no definir una característica o pieza).
Unidades de medida
El creador del dibujo puede seleccionar las unidades de medida en un dibujo que sigue a GD&T. La mayoría de las veces, los dibujos están estandarizados a unidades lineales SI, milímetros (denominadas "mm") o unidades lineales habituales de EE. UU., pulgadas decimales (denotadas "IN"). Las dimensiones solo pueden contener un número sin unidades si todas las dimensiones tienen las mismas unidades y hay una nota en el dibujo que especifica claramente cuáles son las unidades. [2] : 8
Las dimensiones angulares se pueden expresar en grados decimales o en grados, minutos y segundos.
Tolerancias
Cada característica de cada pieza fabricada está sujeta a variación, por lo tanto, se deben especificar los límites de variación permitidos. Las tolerancias se pueden expresar directamente en una dimensión mediante límites, tolerancias más/menos o tolerancias geométricas, o indirectamente en bloques, notas o tablas de tolerancia.
Las tolerancias geométricas se describen mediante marcos de control de características, que son cuadros rectangulares en un dibujo que indican el tipo de control geométrico, valor de tolerancia, modificadores y/o datos relevantes para la característica . El tipo de tolerancias utilizadas con símbolos en marcos de control de características puede ser:
igual bilateral
bilateral desigual
unilateral
sin distribución particular (una zona "flotante")
Las tolerancias para los símbolos de perfil son iguales bilaterales a menos que se especifique lo contrario, y para los símbolos de posición las tolerancias son siempre iguales bilaterales. Por ejemplo, la posición de un agujero tiene una tolerancia de 0,020 pulgadas. Esto significa que el orificio puede moverse ±0,010 pulgadas, que es una tolerancia bilateral igual. Esto no significa que el agujero pueda moverse +0,015/-0,005 pulgadas, lo cual es una tolerancia bilateral desigual. Las tolerancias bilaterales y unilaterales desiguales para el perfil se especifican agregando más información para mostrar claramente que esto es lo que se requiere.
Datums y referencias de datums
Un dato es un plano, línea, punto o eje teóricamente exacto. [2] : 3 Una característica de referencia es una característica física de una pieza identificada por un símbolo de característica de referencia y el triángulo de característica de referencia correspondiente , por ejemplo,
Luego se hace referencia a estos mediante una o más 'referencias de datos' que indican las mediciones que deben realizarse con respecto a la característica de referencia correspondiente. El marco de referencia de referencia puede describir cómo encaja o funciona la pieza.
Propósito y reglas
El propósito de GD&T es describir la intención de ingeniería de piezas y conjuntos. [2] GD&T puede definir con mayor precisión los requisitos dimensionales de una pieza, permitiendo en algunos casos más de un 50 % más de zona de tolerancia que el dimensionamiento por coordenadas (o lineal). La aplicación adecuada de GD&T garantizará que la pieza definida en el dibujo tenga la forma, el ajuste (dentro de los límites) y la función deseados con las mayores tolerancias posibles. GD&T puede agregar calidad y reducir costos al mismo tiempo a través de la producibilidad.
Según ASME Y14.5, las reglas fundamentales de GD&T son las siguientes, [2] : 7–8
Todas las dimensiones deben tener una tolerancia. Las tolerancias más y menos se pueden aplicar directamente a las dimensiones o desde un bloque de tolerancia general o una nota general. Para las dimensiones básicas, las tolerancias geométricas se aplican indirectamente en un marco de control de funciones relacionado. Las únicas excepciones son las dimensiones marcadas como mínima, máxima, stock o referencia.
Las dimensiones y tolerancias definirán completamente cada característica. No se permite medir directamente a partir del dibujo o asumir dimensiones, excepto en el caso de dibujos especiales sin dimensiones.
Un dibujo debe tener el número mínimo de dimensiones necesarias para definir completamente el producto final. Se debe minimizar el uso de dimensiones de referencia.
Las dimensiones deben aplicarse a las características y organizarse para representar la función y la relación de acoplamiento de la pieza. Sólo debería haber una forma de interpretar las dimensiones.
La geometría de la pieza debe definirse sin especificar explícitamente los métodos de fabricación.
Si se requieren dimensiones durante la fabricación pero no la geometría final (debido a contracción u otras causas), se deben marcar como no obligatorias .
Las dimensiones deben disponerse para máxima legibilidad y deben aplicarse a líneas visibles en perfiles reales.
Cuando la geometría normalmente está controlada por tamaños de calibre o por código (por ejemplo, materiales en existencia), las dimensiones deben incluirse con el número de calibre o código entre paréntesis después de la dimensión.
Se suponen ángulos de 90° cuando las líneas (incluidas las líneas centrales) se muestran en ángulo recto, pero no se especifica ningún ángulo.
Se asumen ángulos básicos de 90° donde las líneas centrales de características en un patrón o superficies mostradas en ángulo recto en un dibujo ortográfico 2D están ubicadas o definidas por dimensiones básicas y no se especifica ningún ángulo.
Se supone una dimensión básica de cero cuando los ejes, los planos centrales o las superficies se muestran coincidentes en un dibujo y la relación entre las características está definida por tolerancias geométricas.
Las dimensiones y tolerancias son válidas a 20 °C (68 °F) y 101,3 kPa (14,69 psi) a menos que se indique lo contrario.
A menos que se indique explícitamente, las dimensiones y tolerancias solo se aplican en una condición de estado libre.
A menos que se indique explícitamente, las tolerancias se aplican a toda la longitud, ancho y profundidad de una característica.
Las dimensiones y tolerancias solo se aplican al nivel del dibujo donde se especifica. No es obligatorio que se apliquen a otros niveles (como un plano de montaje).
Los sistemas de coordenadas que se muestran en los dibujos deben ser diestros. Cada eje debe estar etiquetado y se debe mostrar la dirección positiva.
Símbolos
Lista de características geométricas.
^ abcdefghij Cuando se aplica a una característica de tamaño .
^ abcdefg Cuando se hace referencia a una característica de referencia de tamaño con el modificador máximo de condición del material.
^ abcdefghijkl automáticamente [b]
^ abcde Cuando se utiliza un modificador máximo de condición del material.
^ ab También se puede utilizar como control de formulario sin una referencia de dato.
^ ab En la revisión de 2018, tanto la concentricidad como la simetría se eliminaron y ya no son compatibles.
^ Las características del símbolo de simetría no se incluyeron en la versión del gráfico del que se deriva este gráfico. El símbolo de simetría se eliminó del estándar Y14.5M alrededor de 1982 y se volvió a agregar alrededor de 1994.
Lista de modificadores
La siguiente tabla muestra sólo algunos de los modificadores más utilizados en GD&T. No es una lista exhaustiva.
Certificación
La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) ofrece dos niveles de certificación: [4]
Tecnólogo GDTP, que proporciona una evaluación de la capacidad de un individuo para comprender dibujos que han sido preparados utilizando el lenguaje de Acotación y Tolerancia Geométrica.
Senior GDTP, que proporciona una medida adicional de la capacidad de un individuo para seleccionar controles geométricos adecuados, así como para aplicarlos correctamente a los dibujos.
El intercambio de datos
El intercambio de información de tolerancias y dimensiones geométricas (GD&T) entre sistemas CAD está disponible en diferentes niveles de fidelidad para diferentes propósitos:
En los primeros días del CAD, en el archivo de intercambio se escribían líneas, textos y símbolos exclusivos de intercambio. Un sistema receptor podría mostrarlos en la pantalla o imprimirlos, pero sólo un humano podría interpretarlos.
Presentación de GD&T : en un nivel superior, la información de presentación se mejora agrupándola en llamadas para un propósito particular, por ejemplo, una llamada de característica de referencia y un marco de referencia de referencia . Y también está la información sobre cuáles de las curvas del archivo son curvas guía, de proyección o de dimensión y cuáles se utilizan para formar la forma de un producto.
Representación de GD&T : a diferencia de la presentación de GD&T, la representación de GD&T no se ocupa de cómo se presenta la información al usuario, sino que solo se ocupa de qué elemento de la forma de un producto tiene qué característica de GD&T. Un sistema que admita la representación de GD&T puede mostrar información de GD&T en algún árbol y otros cuadros de diálogo y permitir al usuario seleccionar y resaltar directamente la característica correspondiente en la forma del producto, 2D y 3D.
Lo ideal es que tanto la presentación como la representación de GD&T estén disponibles en el archivo de intercambio y estén asociadas entre sí. Luego, un sistema receptor puede permitir al usuario seleccionar una leyenda de GD&T y resaltar la característica correspondiente en la forma del producto.
Una mejora de la representación de GD&T es definir un lenguaje formal para GD&T (similar a un lenguaje de programación) que también tiene reglas y restricciones integradas para el uso adecuado de GD&T. Esta sigue siendo un área de investigación (ver más abajo la referencia a McCaleb e ISO 10303-1666).
Validación de GD&T : basándose en los datos de representación de GD&T (pero no en la presentación de GD&T) y la forma de un producto en algún formato útil (por ejemplo, una representación de límites ), es posible validar la integridad y coherencia de la información de GD&T. La herramienta de software FBTol de la planta de Kansas City es probablemente la primera en este ámbito.
La información de representación de GD&T también se puede utilizar para la planificación de fabricación asistida por software y el cálculo de costos de piezas. Consulte ISO 10303-224 y 238 a continuación.
Documentos y normas
ISO TC 10Documentación técnica del producto
ISO 129 Dibujos técnicos - Indicación de dimensiones y tolerancias.
ISO 7083 Símbolos para tolerancias geométricas: proporciones y dimensiones
ISO 13715 Dibujos técnicos - Bordes de forma indefinida - Vocabulario e indicaciones
ISO 15786 Representación y dimensionamiento simplificados de agujeros.
ISO 16792:2021 Documentación técnica del producto: prácticas de datos de definición de productos digitales (Nota: ISO 16792:2006 se derivó de ASME Y14.41-2003 con permiso de ASME)
ISO/TC 213Especificaciones y verificación dimensionales y geométricas del producto.
En ISO/TR 14638 GPS – Masterplan se hace la distinción entre estándares GPS fundamentales, globales, generales y complementarios.
Estándares GPS fundamentales
ISO 8015 Conceptos, principios y reglas
Estándares GPS globales
ISO 14660-1 Características geométricas
ISO/TS 17, orientación y ubicación
ISO 1101 Tolerancia geométrica: tolerancias de forma, orientación, ubicación y excentricidad.
Enmienda 1 Representación de especificaciones en forma de modelo 3D
Serie ISO 1119 de conos cónicos y ángulos cónicos.
ISO 2692 Tolerancia geométrica: requisito máximo de material (MMR), requisito mínimo de material (LMR) y requisito de reciprocidad (RPR)
ISO 3040 Dimensionamiento y tolerancias – Conos
ISO 5458 Tolerancia geométrica - Tolerancia posicional
ISO 5459 Tolerancia geométrica - Datums y sistemas de datums
ISO 10578 Tolerancia de orientación y ubicación - Zona de tolerancia proyectada
ISO 10579 Dimensionamiento y tolerancias - Piezas no rígidas
Extracción ISO 14406
Características ISO 22432 utilizadas en la especificación y verificación.
Estándares generales de GPS: textura de superficie de área y perfil
ISO 1302 Indicación de la textura de la superficie en la documentación técnica del producto.
ISO 3274 Textura de la superficie: Método del perfil - Características nominales de los instrumentos de contacto (stylus)
ISO 4287 Textura superficial: método de perfil - Términos, definiciones y parámetros de textura superficial
ISO 4288 Textura superficial: Método del perfil - Reglas y procedimientos para la evaluación de la textura superficial
ISO 8785 Imperfecciones superficiales: términos, definiciones y parámetros
Forma de una superficie independiente de un datum o sistema de datum. Cada uno de ellos tiene una parte 1 para el Vocabulario y parámetros y una parte 2 para los operadores de Especificación :
ISO 12180 Cilindricidad
ISO 12181 Redondez
ISO 12780 Rectitud
Planitud ISO 12781
ISO 25178 Textura superficial: Areal
Estándares generales de GPS: Técnicas de extracción y filtración
Filtración ISO/TS 1661
ISO 11562 Textura de la superficie: Método del perfil - Características metrológicas de los filtros de corrección de fase
ISO 12085 Textura de la superficie: Método del perfil - Parámetros del motivo
Método de perfil ISO 13565 ; Superficies que tienen propiedades funcionales estratificadas.
Normas ASME
ASME Y14.41 Prácticas de datos de definición de productos digitales
^ ab MacMillan, David M.; Krandall, Rollande (2014). "Bibliografía para dimensionamiento y tolerancias". Raíz tortuosa . Archivado desde el original el 27 de marzo de 2019 . Consultado el 24 de octubre de 2018 .
^ abcdefg Dimensionamiento y tolerancias, ASME Y14.5-2009 . Nueva York: Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos. 2009.ISBN978-0-7918-3192-2.
^ ab "GD&T, Dimensionamiento y tolerancias geométricas, GD&T, Planitud, Circularidad, Tolerancia de planitud, Tolerancia de circularidad". cobanengineering.com . Consultado el 2 de abril de 2020 .
^ "Recursos". Consultores de Formación Técnica. 2020 . Consultado el 20 de septiembre de 2020 .
Otras lecturas
McCaleb, Michael R. (1999). "Un modelo de datos conceptual de sistemas de referencia". Revista de Investigación del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología . 104 (4): 349–400. doi : 10.6028/jres.104.024 .
Henzold, Georg (2006). Dimensionamiento geométrico y tolerancias para diseño, fabricación e inspección (2ª ed.). Oxford, Reino Unido: Elsevier. ISBN 978-0750667388.
Srinivasan, Vijay (2008). "Estandarización de la especificación, verificación e intercambio de geometría de productos: Investigación, estado y tendencias". Diseño asistido por ordenador . 40 (7): 738–49. doi :10.1016/j.cad.2007.06.006.
Drake, Jr., Paul J. (1999). Manual de dimensionamiento y tolerancias . Nueva York: McGraw-Hill. ISBN 978-0070181311.
Neumann, Scott; Neumann, Al (2009). GeoTol Pro: una guía práctica para la tolerancia geométrica según ASME Y14.5-2009 . Dearborn, MI: Sociedad de Ingenieros de Fabricación. ISBN 978-0-87263-865-5.
Zarza, Kelly L. (2009). Límites Geométricos II, Guía Práctica de Interpretación y Aplicación ASME Y14.5-2009 . Borde de ingenieros.
Wilson, Bruce A. (2005). Diseño, dimensionamiento y tolerancias . Estados Unidos: Goodheart-Wilcox. pag. 275.ISBN 978-1-59070-328-1.
enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con el dimensionamiento y tolerancias geométricos .
Tolerancias generales para dimensiones lineales y angulares según ISO 2768
¿Qué es GD&T?
La importancia de GD&T
Glosario de términos y definiciones de GD&T Archivado el 15 de septiembre de 2008 en Wayback Machine.
GDT: Introducción
Certificación ASME
Cambios y adiciones a ASME Y14.5M
Proyecto de pruebas de conformidad y validación de PMI del NIST MBE Prueba implementaciones de GD&T en software CAD
Analizador y visor de archivos STEP: analice GD&T en un archivo STEP
