mecanica modulo1 primero de bachillerato.jaime

Colegio Fiscomisional Técnico Salesiano “San Rafael” Módulo 1

COLEGIO FISCOMISIONAL

TÉCNICO SALESIANO “SAN RAFAEL”

MÓDULO: TECNOLOGÍA MECÁNICA

NÚCLEO CONCEPTUAL: METROLOGÍA

EJES TEMÁTICOS:

1. Definiciones.

2. Unidades de medida de taller.

3. Procesos para el control de piezas fabricadas.

4. Útiles de verificación y medida.

5. Condiciones necesarias para el control de una

pieza.

6. Tolerancia.

7. Ajuste.

Nombre:

Curso: 1ro de Bachillerato

Año lectivo:

Tecnología Mecánica 1ero de Mecánica Industrial - 1 -


► Motivación:

Conversa con tu profesor y con tus compañeros sobre el significado y sobre las implicaciones en tu vida, del siguiente pensamiento:

PUESTO QUE YO SOY IMPERFECTO Y NECESITO LA TOLERANCIA Y LA BONDAD DE LOS DEMÁS, TAMBIÉN HE DE TOLERAR LOS DEFECTOS DEL MUNDO HASTA QUE PUEDA ENCONTRAR EL SECRETO QUE ME PERMITA PONERLES REMEDIO.

► COMPETENCIAS:

Demuestra los conocimientos fundamentales sobre la metrología.

Identifica correctamente los instrumentos para magnitudes lineales así

como para magnitudes angulares.

Resuelve problemas de conversiones entre los sistemas de medida

lineal y angular, empleados en el taller.

Demuestra total conocimiento de las normas para el manejo y cuidado de

los instrumentos de verificación y medida.

Valora la importancia de estos instrumentos en cuanto su aplicación en el

taller.

Realiza los cálculos correctos para la determinación de la tolerancia en la

construcción mecánica.

► INSTRUCCIONES:

Lea pausadamente el contenido del presente módulo.

Presta atención en clases y siempre que lo necesites, consulta al

profesor.

Socializa el contenido del módulo mediante el uso de técnicas de estudio

como por ejemplo: La mesa redonda

Cumple con la realización de los ejercicios y las actividades, estas son

importantes para consolidar tus conocimientos.

Revisa siempre, al final de cada módulo, la hoja del vocabulario.

Investiga y expone ante tus compañeros nuevos conocimientos que

tengan que ver con los núcleos conceptuales del modulo.



INTRODUCCIÓN:

1. DEFINICIÓN

Se define la Metrología como la ciencia que establece la medición de las diferentes magnitudes, los sistemas de unidades y también los requisitos en la fabricación de los instrumentos de medida.

Todo es factible de ser medido en el mundo físico. Por lo que la metrología puede ser aplicada a un gran número de campos, pero, considerando a ésta desde el punto de vista de una de sus especialidades, en este capítulo, nos ocuparemos, fundamentalmente, de la Metrología aplicada a las industrias de fabricación mecánica. Mediante el uso de herramientas e instrumentos en los procesos (torneado, fresado, soldado, doblado, aserrado, perforado, limado, etc.) para la fabricación de una pieza es necesario controlar los siguientes aspectos:

1ero Sus dimensiones (diámetros, longitudes, ángulos, etc.)2do El estado de las superficies (planitud, circularidad, etc.)3ero Sus características mecánicas (resistencia, dureza, tenacidad, fragilidad, soldabilidad, maleabilidad, ductibilidad, etc.)4to Su temperatura (en casos de precisión para evitar falsas medidas, en tratamientos térmicos, etc.)

2. UNIDADES DE MEDIDA DE TALLER

Cuando medimos una longitud, un ángulo, una superficie, un volumen, un peso, en realidad lo que se hace es comprender las veces que cada una de las magnitudes comprende a la unidad de medida (patrón). En el taller las unidades de medidas más usuales son las que se refieren a las magnitudes lineales y angulares. Para su estudio seguiremos el siguiente esquema.



2.1.UNIDADES DE MEDIDA PARA LAS MAGNITUDES LINEALES

2.1.1. Sistema Métrico. La unidad de longitud en este sistema es el metro (m), pero no siempre se considera esta medida como patrón, púes dependiendo de la unidad tomada, del tamaño o de la magnitud a medir.

En la rama del metal, generalmente, se mide en milímetros.Está normalizado que la medida de los planos en la industria mecánica y en nuestro taller se expresen en milímetros (y se abrevia mm), por lo que no hay la necesidad de colocar a continuación de la cifra de cota la abreviatura mm.

Así mientras la distancia que se recorre en auto hasta pasar al otro extrema del puente sobre el río Teone por la ruta Codesa, y la altura de unos de los arcos de fútbol del colegio se mide en metros, el espesor de una plancha de acero o el diámetro de una broca se medirá en milímetros.

Es muy corriente en el taller de mecánica dar las medidas expresadas en las décimas, las centésimas, las milésimas o micras (se abrevia µ) del milímetros, por el motivo de que se recurre al afino de las medidas del milímetro y por ende un mayor grado de precisión en la fabricación mecánica.

A continuación se presentará los múltiplos y submúltiplos del milímetro como patrón de medida para las magnitudes lineales en el taller de mecánica.

MULTIPLOSMetro 1000 mm 1 x103

Decímetro 100 mm 1x102

Centímetro 10 mm 1x101

UNIDAD MILIMETRO 1mm 1 mm

SUBMULTIPLOS

Décima 0.1mm 1x10-1

Centésima 0.01mm 1x10-2

Milésima 0.001mm 1x10-3

Tabla nº 1

Existe una forma normalizada para realizar una lectura y escritura correcta de cifras en el milímetro.Ejemplo:

7,983milésimas o micras centésimas décimas milímetros

Se dice Se escribe

Tres milímetros con tres milésimas ------------------------- 3,3Ocho milímetros con cuarenta y un micras---------------- 8,041Siete milímetros con cinco décimas y media------------- 7,55Nueve centésimas----------------------------------------------- 0,09Doscientos veinte y cuatro milésimas---------------------- 0,204



2.1.2. Sistema Inglés. En este sistema de medida, la unidad utilizada en la industria es la pulgada. En inglés se escribe inch.

Para indicar qué medida está expresada en pulgadas, se colocan dos comillas (“) en la parte superior derecha del número que indica su valor.La pulgada está dividida en partes iguales llamadas fracciones de pulgada, las mismas que resultan de dividir a la pulgada en las siguientes partes.

2, 4, 8, 16, 32, 64,128 partes iguales

Su anotación se hace en forma de quebrado simplificada, poniendo por denominador uno de los números antes citados y como numerador un número impar.

Es correcta la expresión; éste tornillo tiene de largo 1/2” (se lee media pulgada).

2.1.3. Paso de uno a otro sistema. Algunos instrumentos de medida además de la graduación en milímetro llevan graduación en fracciones de pulgada, aunque esto no es la razón fundamental por la que se necesita realizar conversiones entre estos sistemas de medida, el motivo fundamental se debe por la construcción de piezas que desde sus planos o diseños se ha tomado un sistema de medida diferente al que se va a emplear en la fabricación de la misma.

Industrialmente, la equivalencia de la pulgada 1” = 25,4 mm por lo general se pasa del sistema inglés al sistema métrico, como solución se puede plantear el sistema de conversión:

1”---------------------25,4 mmA”--------------------B mm

Por ejemplo si un tubo tiene un diámetro exterior de 5 1/2” (se lee cinco pulgadas y media).

1ero Se transforma la mixta a una fracción simple, multiplicando el entero por el denominador para luego sumar el numerador no hay que olvidar que el denominador se mantendrá es decir se obtendrá. 11/2”, si fuera posible se deberá llevar el valor a su mínima expresión pero este no es el caso.

2do A este resultado se procederá a dividir su numerador por su denominador para tener el resultado de 5,5”.

3ero Y por último a este valor se le aplicará la regla de tres ya expuesta, donde se lo multiplicará por el equivalente de la pulgada en milímetro para obtener nuestro valor buscado de 139,7 mm

2.2.UNIDADES DE MEDIDAS PARA MAGNITUDES ANGULARES


Se obtiene

Se obtiene


Si se divide la circunferencia en cuatro partes iguales, se obtendrá cuatro ángulos rectos. Si a su vez el ángulo recto se divide en 90 partes iguales a los que se les llamará a cada una grado sexagesimal.El grado sexagesimal es la unidad utilizada para las medidas de ángulos en el taller y se expresa la cantidad antes del símbolo (º).Por lo tanto; cada uno de los ángulo recto tiene 90° y la circunferencia 360°. El grado sexagesimal tiene dos submúltiplos que son:

el minuto = 1/60 de grado y el minuto = 1/60 de minuto

Luego:1grado = 60 minutos, se

escribe 1° = 60’1 minuto = 60 segundos, se escribe 1’ = 60’’

Este sistema tiene la particularidad de variar las unidades de 60 en 60, es por eso que toma el nombre de sistema sexagesimal.Es así que al leer un ángulo se dice setenta y cinco grados veinte y ocho minutos con cinco segundos se escribirá de la siguiente manera

75° 28’ 5’’

Los segundos en los instrumentos de medidas angulares del taller de mecánica no se lo emplean en sus escalas o nonio sexagesimal.

1.1.1. Operación con unidades angulares. Las operaciones más frecuentes que suelen hacerse en el taller de mecánica están especificados e los siguientes casos:

1ero caso Dado el valor de un ángulo expresado en grados con parte decimal, transformarle en grados y minutos. 45,65°Se opera de la siguiente manera: La parte entera son grados….45°Los decimales se multiplican por 60;

0,65 * 60 = 39’ 39’45°

2do caso Dado el valor de un ángulo expresado en minutos, transformarlo en grados y minutos.

567’ pasar a grados minutos Se opera de la siguiente manera: 567’ / 60’, el cociente son los grados y el residuo los minutos entonces su valor es igual a

567’/60’= 9° 27’


Se obtiene

++

--


3er caso Transformar en minutos una cantidad dada en grados y minutos.¿Cuántos minutos son 89° 16’? Se opera de la siguiente manera: los grados se multiplican por 60 para convertirlos en minutos: 89° * 60’………….. 5.340’ y el producto se le agregan los minutos lo que quiere decir que 5.340’ + 16’ con lo que se obtiene el valor de

5.356’

4to caso Cuando se quiera realizar sumas y restas de grados sexagesimales se deben realizar una suma o resta de los grados y los minutos por separado, y en el caso de los minutos si es que estos son superiores a 59’ se deberá realizar una división por 60’ que es el valor igual al grado sexagesimal, recuerda que fue lo mismo que se hizo en el caso número dos, luego de esta reducción a grados sexagesimal se sumará o restará dicho valor por los grados ya obtenidos en los primeros pasos.Veamos…………….

Sumar A + B =? – C =?A= 56° 52’B= 67°56’C= 45° 35’Para ayudar a resolver las incógnitas seguiremos paso a paso expuesto en el párrafo anterior.

Sumar grados y minutos de A y B 56° 52’ 67° 56’123° 108’ te has dado cuenta que se superaron los minutos del valor de 59 púes deberán ser llevados a grados y minutos, para eso debemos realizar una reducción dividiendo el valor por los 60’ como en segundo caso, es decir: 108’ / 60’= 1° 48’ luego a este valor se le sumarán los grados obtenidos anteriormente y se mantendrán los minutos para obtener:

124º 48’

Listo pero aún no terminamos para la resta haremos lo mismo que en la suma pero no debes de olvidar que es un sustracción de valoresPues tenemos 124º – C =?

124º 48’ 45º 35’ 79º 13’Y nuestro resultado final será 79º 13’ 5to caso Dividir una cantidad expresada en grados y minutos por un número entero.

8° 56’ / 6Para realizar esta operación pueden seguirse dos procedimientos.


Se obtiene


Primer procedimiento: se transforman los grados en minutos para sumar con los minutos expresados en la magnitud angular tal como se lo hizo en el tercer caso, veamos

8° * 60’ = 480’ + 56’ = 536’ Este valor hace de dividendo para el valor de 6 como divisor según lo planteado por el ejercicio, es decir 536’ / 6 su resultado será igual 89’ por último este valor se lo vuelve a transformar en grados y minutos como se hizo en el segundo caso

Se obtiene89’ / 60‘ = 1° 29’ Segundo procedimiento: Se escogen los grados y se hace la división8° / 6 = 1° (el resto se transforma en minutos: 2 * 60’ = 120’)Se agregan los minutos del dividendo: 120’ + 56’ = 176’ y se sigue realizando la división por 6 donde se puede apreciar el valor de 29’ es decir su valor total será de

89’ / 60’ = 1° 29’

Actividad 1

Luego del estudio de estos ejes temáticos, es hora de que demuestre cuanto has aprendido.

1. Defina que es metrología------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2. Realice en un folio un cuadro de doble entrada para la clasificación de las

unidades de medidas empleadas en el taller de mecánica.

3. Resalte la respuesta correcta:



Dos milímetros tres décima 20,03 2,30 2,00 2,03Dos milímetros siete milésimas 2,01 2,70 20,07 2,07Tres centésimas 0,00 3,03 0,03 0,30Ocho milésimas 0,08 0,80 0,008 8,80Cuatro centésimas y media 4,050 0,045 0,45 4,567 centésimas 0,067 0,67 6,7 0,60795 milésimas 0,95 0,095 0,905 9,005Media décima 0,5 0,005 5,05 0,05Media centésima 0,05 0,005 0,5 0,050Cinco con dos centésima 0,052 0,52 5,20 0,502Cien décimas 1 0,010 100 10

4. Desarrollas estos ejercicios anotando los procesos que seguiste para llegar al resultado correcto.

Pasar a milímetros las siguientes cantidades:

1,003 m 67 centésimas de milímetro12,6 cm 567 milésimas de milímetro4 dm 896 µ

Escribe en el el número expresado en mm correspondiente a las medidas:

Dos milésimas

Cuatro milímetros con veinte y cuatro décimas

Siete con ocho centésimas

Nueve milímetros con dos centésimas y media

Media décima

Cuarenta y tres milésimas

Ocho milímetros y veinte y cuatro micras

Nueve con cinco centésimas y media

Quinientas milésimas

Catorce centésimas

5. Desarrollas estos ejercicios anotando en un folio los procesos que seguiste para llegar al resultado correcto.

Pasar a milímetros las siguientes cantidades expresadas en pulgadas:



5” 3/4” 1/128” 12” 5/16” 2 3/8”

3/64” 5/32” 11/16” 15/64” 7/32”

Cuántos minutos son 14° 16’

Pasar a grados y minutos 675’ y 56,9°

Dados los ángulos A = 54° 58’ y B = 49° 45’, realizar las siguientes operaciones para seguir obteniendo grados y minutos:

A + B 2 * BA – B A / 4

3. PROCESOS PARA EL CONTROL DE PIEZAS FABRICADAS

Controlar una pieza es averiguar si reúne las condiciones que se exigen en el plano.

Cuando se lleva a cabo los procesos de fabricación de una pieza, la metrología como una ciencia dedicada al control de las propiedades que deben de cumplir toda pieza en los procesos de construcción, es decir que el control de piezas en sus diversas formas de fabricación debe ser realizado antes, durante y después de su fabricación, mediante las operaciones que a continuación analizaremos.

3.1. Medir: Es la operación por la cual establecemos cuántas veces una magnitud es mayor o menor que la otra tomada como unidad o patrón.

En el taller mecánico la unidad de medida para magnitudes lineales es el "milímetro" (mm) y los submúltiplos de éste son la décima, la centésima y la milésima (micra) del milímetro. Los múltiples son el centímetro, el decímetro y el metro. Ver tabla nº 1

Cuando se quieran medir magnitudes angulares como ya hemos visto se toma de sistema de medida angulares al sexagesimal.

3.2. Comparar: Es la operación con la que examinamos dos o más objetos para descubrir sus relaciones, diferencias o semejanzas. Con esta operación comprobamos si son iguales y si tienen la misma forma, pero sin expresar numéricamente su valor.

3.3. Verificar: Es comprobar si una cosa es verdadera. La verificación en mecánica es fundamental y puede extenderse, tanto a formas y medidas como a propiedades, características de materiales y acabado de superficies.



4. ÚTILES DE VERIFICACIÒN Y MEDIDA

Se requieren una gran habilidad y mucha precisión para practicar el ajuste y la pequeña mecánica de precisión; pero, para poder apreciar la calidad del trabajo bien hecho, el operario tiene la necesidad de otros elementos además de su criterio personal: le hacen falta instrumentos de control para ampliar su propia estimación o percepción de una medida.

Estos utensilios o herramientas de control se clasifican en dos categorías: instrumentos de verificación e instrumentos de medición.

4.1. Instrumentos de verificación

Los instrumentos de verificación pueden, a su vez, clasificarse según tres categorías:

4.1.1. Utensilios de verificación de la planicidad: Éstos controlan las piezas por mutua contraposición de una arista y de una superficie; afectan formas diversas y poseen bases rectificadas como por ejemplo.Mármol de verificación, reglas de ajustador para comprobar la rectitud, regleta de precisión, regleta para utillaje, gruesos y bloque en V para trazado, etc.

Mármol de verificación Calzo en “V”

4.1.2. Utensilios de verificación del paralelismo, los cuales controlan las piezas al tacto, mediante un ligero frotamiento de los picos del utensilio. Se emplean, para los trabajos exteriores, el compás de gruesos simple y el compás de gruesos con sector de fijación; y para los trabajos interiores, el compás de patas con resorte o el compás de interiores con tornillo de ajuste(c).

Compás de patas con resorte Compás para interiores



4.1.3. Utensilios de verificación de los ángulos, los cuales, por lo general, son las escuadras. Para superficies que forman entre ellas un ángulo de 90°, se utiliza la escuadra simple, la escuadra en T o la escuadra con base. Para las superficies que forman entre ellas un ángulo cualquiera, se utilizan las escuadras de ángulos a 45°, 60° y 120°, la falsa escuadra y la escuadra combinada.

Escuadra combinada

Escuadra fija 90º

4.2. Instrumentos de medida

Como su nombre lo indica, son los instrumentos que permiten el transporte de cotas o la medición según diferentes grados de precisión. Algunos comportan dispositivos especiales que permiten efectuar con gran facilidad la lectura de dimensiones cuya precisión puede alcanzar 1/100 e incluso, en ciertas condiciones, 1/1000 de milímetro.

Los instrumentos de medida pueden tomar las dos formas siguientes según el tipo de dimensión a obtener:

4.2.1. Instrumentos de dimensiones variables, los cuales se distinguen por el grado de precisión: los metros o las cintas métricas plegables, las regletas graduadas en milímetros y medios milímetros; las reglas simples, con soporte fijo o deslizante; los transportadores de ángulos; los calibres graduados para agujeros; los compases graduados para interiores, las sondas o galgas de espesores; los calibres de control de pasos; los pies de rey a 1/10,1/20 y a 1/50 simples, de picos cruzados, de picos puntiagudos, de picos en anillo con tornillo de retorno o sin él; los pies de rey de profundidades; los micrómetros a 1/10, a 1/20 o a 1/100 ordinarios; para grandes anchuras, de profundidades o de interiores (varillas micrométricas); los calibres extensibles simples o con alargaderas, etc. Los comparadores de esfera no son especialmente instrumentos de medida de dimensiones, sino aparatos de alta precisión susceptibles de indicar, por comparación, diferencias de nivel mecánico en centésimas y aún en milésimas de milímetro.



Micrómetro para profundidades

Pie de rey

Micrómetro para exterior

La lupa constituye a veces una preciosa ayuda, sobre todo cuando la lectura a simple vista resulta difícil.

En los laboratorios de estudios se hallan en uso otros aparatos infinitamente más precisos, pero cuya manipulación es mucho más delicada que la de los utilizados en el taller. Su principio se basa en una amplificación óptica 8haz luminoso, interferencias), o bien en la medida de un colchón de aire creado entre pieza y aparato neumático (micrómetro Solex). En este último caso, el método consiste en transformar directa o indirectamente las variaciones de cota de una pieza en variaciones de consumo de aire.

Estas variaciones pueden leerse inmediatamente en un manómetro de lectura rectilínea

4.2.2. Instrumentos de dimensiones fijas, utilizados para la verificación de piezas acabadas fabricadas en grandes series y que tienen cotas bien determinadas, ya sea exactas, ya sea con tolerancias. La calidad exigida en este género de fabricación es la intercambiabilidad. El control de esta intercambiabilidad requiere el empleo de instrumentos, contrastados a una temperatura constante de 20°C, los cuales son los siguientes:

El calibre de herradura simple y doble; el calibre de herradura en una sola pieza; los calibres de anillo lisos; los calibres tampón lisos, simples o dobles; las galgas planas, simples o dobles, etc. Todos estos utensilios de verificación son ejecutados de acuerdo con el Sistema de Tolerancias Internacional I.S.A.

Para la verificación de las roscas, se utilizan anillos calibre roscados y calibre tampón roscados; y, para formas diversas, se emplean los calibres de acoplamiento cónico (Morse Brown and Sharpe, etc.), los calibres de anillo y de tampón acanalados, los anillos y tampones cónicos de chaveta, etc.



Calibres fijo Calibre de herradura Cono Sharpe Cono ISO

Las calas o bloques Johannson, o patrones de caras paralelas, son básicos en la fabricación de alta precisión.

Bloques Johannson Esta breve enumeración nos permite constatar que, en ciertas ramas de la mecánica, la precisión no es una palabra vana.

5. CONDICIONES PARA EL CONTROL DE UNA PIEZA

Para que el control de una pieza presente las máximas garantías ha de realizarse en las siguientes condiciones:

1ero La pieza debe de estar libre de rebabas

2do Las superficies de las piezas y del instrumento han de estar limpias y en perfecto contacto.



3ero El instrumento de control debe de estar en buen estado

4to Cuando el control es de mucha precisión, hay que hacerlo a 20 ºC. Si una pieza se ha calentado excesivamente durante la mecanización sus dimensiones han aumentado de tamaño, debido al coeficiente de dilatación, debe procurarse enfriar la pieza por debajo de la temperatura ya antes mencionada para realizar su control.

Veamos el siguiente ejercicio para ver qué le pasa a la variación de alargamiento para una barra de acero, que presenta una temperatura inicial de 20 ºC en el termómetro, luego al incrementar su temperatura a 35 ºC.

∆L = L × α × ∆T (mm) ∆L = Variación de alargamiento L = Largo inicial de la pieza α = Coeficiente de dilatación lineal de t ºC.

Coeficiente de dilatación lineal en los metales correspondiente al aumento de temperatura de t ºC. Entre 0ºC y 100ºC.



Actividad 2

1. Encuentre las diferencias y semejanzas entre medir, comparar, y verificar.

Semejanzas Diferencias

Medir

Comparar

Verificar

2. ¿Por qué cree Ud. que es importante el uso de los instrumentos de verificación en el taller de mecánica?---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3. Realice un esquema conceptual sobre las diferentes útiles o herramientas empleadas para la verificación y medida de las piezas.


METAL α (ºC)-1

Acero 12x10-6

Hierro 10x10-6

Aluminio 24x10-6

Bronce 18x10-6

Fundición 11x10-6

Cobre 17 x10-6

Latón 19 x10-6

Estaño 23x10-6

Cinc 29 x10-6

Níquel 13x10-6

Platino 9x10-6

Plata 19x10-6

Oro 15x10-6

Plomo 28x10-6


4. ¿Cuáles cree usted que son las condiciones que deberían estar presente a la hora de controlar correctamente una pieza?--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5. Calcule la dilatación lineal para el siguiente caso:

Una pieza de aluminio tiene de largo 110,5 mm sufre un incremento de 80ºC en su masa total a la temperatura inicial de 20ºC.Calcule la variación de alargamiento que experimentó la pieza.

Plantee un ejercicio sobre la variación de alargamiento para compartirlo en clase.

6. TOLERANCIA

En las industrias actuales de fabricación mecánica se tiende a producir grandes series de piezas en procesos más o menos automatizados. En este tipo de producción es muy difícil obtener piezas totalmente iguales ya sea por el desgate de las herramientas de corte, las vibraciones de las máquinas, la diferencia de propiedades mecánicas de los materiales utilizados o simplemente por la diferencia de habilidad y experiencia de los operarios en los diferentes turnos de trabajo.

Todos estos factores imposibilitan la obtención de piezas exactas y, por lo tanto, siempre se tendrá una dispersión entre la medida nominal y la obtenida en la pieza fabricada.

Para solventar ese problema se considera a esa dispersión como tolerancia, entonces se puede definir a la tolerancia:

Como una cantidad dimensional que indica el intervalo de dimensiones entre las cuales debe de fabricarse una pieza o más sencillo aún en decir que es el error admisible dentro de unos límites en la fabricación.

Se admiten cierta diversidad de medidas siempre y cuando se encuentren entre un intervalo aceptable (tolerancia máxima y mínima).La tolerancia se puede clasificar en:

Tecnología Mecánica 1ero de Mecánica Industrial - 17 -TOLERANCIA

DIMENSIONALES

GEOMÉTRICAS


6.1. TOLERANCIA GEOMÉTRICA.

En el mecanizado de curvas o superficies, etc. Surgen errores de construcción producto de un mal mantenimiento o degastes de la máquina como de la herramienta, estos errores deberán ser controlados ya que si estos errores rebasan los límites predeterminados podemos encontrarnos con dificultades en el ajuste o montaje.

Simbología para las tolerancias geométricas



Simbología de tolerancias geométricas de orientación, posición y oscilación.

6.2. TOLERANCIA DIMENSIONAL.

Cuando se trata de obtener dimensiones exactas de las aristas de una pieza, como ya es sabido que los errores serán controlados para acercarnos a la cota real según esté especificada en el plano. Este tipo de control ante un error admisible estará determinado en una tolerancia de orden dimensional.

Es en este tipo de tolerancia que ahora profundizaremos un poco para conocer cuáles son sus formas de ajustes que se puede llegar a obtener en una producción.

7. AJUSTE

Para que un elemento mecánico funcione correctamente, es necesario que las distintas piezas que lo forman estén acopladas entre sí, una interior (eje) y otra exterior llamada (agujero), todo esto bajo condiciones bien determinadas, atendiendo a las características de juego o aprieto del acoplamiento.

7.1. FORMAS DE AJUSTES.

En consecuencia, un ajuste puede estar formado por piezas cilíndricas, cónicas, prismáticas, en cola de milano, etc., tal como se observa en las figuras siguientes, pero siempre estará compuesto por dos piezas: EJE y AGUJERO.



Antes de definir la posición de las tolerancias así como los sistemas eje base y agujero base es necesario aclarar algunos conceptos.

7.2. DEFINICIONES DE LOS CONCEPTOS DE TOLERANCIA.

1. Medida nominal (N).- Es el valor que se indica en los planos o especificaciones para una medida (cota) determinada. Ésta medida nominal determina la posición de la línea de referencia (LR).

2. Línea de Referencia (LR).- Es la línea de cero que corresponde a la medida nominal.

3. Tolerancia (t).- Error admitido en la fabricación. Es decir, la diferencia entre la medida máxima y la medida mínima dentro de una cota nominal.

4. Diferencia superior (Dsup).- Es la diferencia entre la medida máxima del eje o del agujero (Max) y la nominal (N)

5. Diferencia inferior (Dinf).- Es la diferencia entre la medida mínima (Min) y la nominal (N)

6. Diámetro máximo (dmax para el eje y Dmax para el agujero).- El mayor diámetro que puede tener una pieza.

7. Diámetro inferior (dmin para el eje y Dmin para el agujero).- El menor diámetro que puede tener la pieza



8. Juego (j).- Existe juego cuando el eje es menor que el agujero. Pudiendo ser máximo o mínimo

9. Juego máximo (Jmax).- Es la holgura máxima que puede haber entre el eje y el agujero, es decir; la diferencia entre el diámetro máximo del agujero y el diámetro mínima del eje.

10.Juego máximo (Jmin).- Es la holgura mínima que puede haber entre el agujero y el eje, es decir, la diferencia entre el diámetro mínimo del agujero y el diámetro máximo del eje.

11.Aprieto (A).- Cuando el diámetro del eje es mayor que el diámetro del agujero se produce una “interferencia” de diámetros, a la diferencia de estos diámetros se llama “aprieto”.

12.Aprieto minimo (Amin).- Es la diferencia entre las medidas del eje mínimo y el agujero máximo.

13.Aprieto máximo (Amax).- Es la diferencia entre las medidas del eje máximo y el agujero mínimo.

De las definiciones anteriores pueden definirse las siguientes ecuaciones.


ECUACIONES FUNDAMENTALEST = (Dmax) - (Dmin) Tolerancia (T)(Dmin) = D +Tsup Diámetro máximo (Dmax)(Dmin) = D + Tinf Diámetro mínimo (Dmin)Jmax = Dmax - dmin Juego mínimo (Jmin)Jmin = Dmin - dmax Juego máximo (Jmax)Amin = dmin - Dmax Aprieto mínimo (Amin)Amin = Dmax - dmin Aprieto máximo (Amax)Dsup = Max - N Diferencia superior (Dsup)Dinf = Min - N Diferencia inferior (Dinf)


7.3. GRADOS DE AJUSTES.

Normalizados por ISA en distintos grados de ajustes, siendo éstos los siguientes:

Juego fuerte; juego ligero; juego libre; juego justo.

Indeterminado: sin juego o con juego.

Aprieto; entrada suave: adherencia; arrastre; forzado; a presión.

Clases de ajustes

7.4. FUNDAMENTOS DEL SISTEMA DE TOLERANCIAS

El Sistema de Tolerancia ISA establece un campo entre 0 y 500 mm repartidas entre 16 calidades designadas por las letras IT. La calidad IT-1 corresponde a la máxima calidad o tolerancia más pequeña y la IT-16 a la calidad más basta o la máxima tolerancia. Cuando mayor calidad de elaboración más nos aproximamos a la IT-1, más pequeña es la tolerancia admitida y mayor el grado de dificultad en la elaboración de la misma, por lo tanto más costosa es la elaboración.ISA distingue cuatro calidades de ajustes, según el grado de precisión con que debe ejecutarse el mismo, siendo éstos los siguientes: 1º Calidad extra precisa: de alta precisión, está destinada a la fabricación de instrumentos de medición, de laboratorio o para piezas que necesitan un elevado grado de precisión (IT1 al IT4).

2º Calidad precisa o fina : es la más frecuentemente usada en la construcción de máquinas-herramientas, motores de combustión interna, bombas, compresores, etc. (IT5 al IT7).

3º Calidad ordinaria, mediana o corriente: se adopta para mecanismos accionados a mano, árboles de transmisión, anillo de seguros, vástagos de llaves, etc. (IT8 al IT11).

4º Calidad basta o gruesa: se adopta para mecanismos de funcionamiento más rudos y con el objeto de lograr intercambiabilidad, como



pasadores, palancas de bombas manuales, algunas piezas de máquinas agrícolas, fundidas laminadas, etc. (IT12 al IT6).

Para el trabajo de las calidades IT, emplear Tabla nº2, se adjunta, figuran los 18 grupos de calidades ISO de mecanizado que hay homologados y en cada casilla figura el valor en micras (0,001 mm) que existe entre la cota máxima y la cota mínima de cada valor nominal que se considere.

Tabla nº 2

En la siguiente tabla tenemos los campos de aplicación de los índices de calidad o grados de tolerancia.

INDICES IT01 0 1 2 3 EJES

01 0 1 2 3 4 AGUJEROS4 – 11 EJES

5 – 11 AGUJEROS>11

APLICACIONESCALIBRES Y PIEZAS DE

ALTA PRECISIÓN

PIEZAS MECANIZADAS PARA SER

AJUSTADAS.FABRICACIÓN DE

PIEZAS

FABRICACIÓN DE PIEZAS O NO AJUSTADAS.

PIEZAS LAMINADAS, ESTIRADAS, FORJADAS O

FUNDIDAS



Las letras mayúsculas de la A a la H, corresponde a tolerancias de hembras cuyo valor está por encima de la cota nominal, siendo el valor mínimo de la letra H el que corresponde con el valor nominal de la cota.

Las letras mayúsculas de la J a la Z, corresponde a tolerancias de hembras cuyo valor está por debajo de la cota nominal. En el caso de los ejes, estos se representan con letras minúsculas acompañadas del grado de calidad IT.

Las letras de la a a la h corresponden a valores por debajo de la cota nominal siendo el valor máximo de la letra h el valorde la cota nominal y los valores de la j a la z corresponden a valores por encima de la cota nominal.

Las letras de la tolerancia van acompañadas de un número que corresponde a la calidad de mecanizado que se trate de conseguir. Ver tabla nº3

Tabla nº3

Para comprenderlo mejor se presenta el siguiente ejemplo.

Tomemos un agujero de 20 mm de diámetro, la calidad IT7 y la posición H.Todo esto lo nombraríamos de la siguiente manera: 20 H 7.Hagamos lo mismo con un eje de las mismas características, 20 h 7Supongamos que las dos piezas fuesen acopladas formando un ajuste 20 H 7- 20 h 7 (en los ajustes, siempre se nombra primero el agujero). Determinemos los valores correspondientes según la tabla anterior:

El diámetro de las piezas (20 mm.) está comprendido en el grupo más de 18 a 30, la calidad de la tolerancia es IT7, a la que le corresponde el valor de 21 micras.

La posición es la H, (toda la tolerancia es positiva).. Para el eje, tendríamos los mismos valores: diámetro 20, calidad IT7, (21 micras), posición h (toda la tolerancia es negativa). Ver Tabla nº 3.



7.5.DISTINTAS FORMAS DE ACOTAR LAS TOLERANCIAS EN LOS DIBUJOS

Actividad 3

1. ¿Por qué no se puede construir exactamente una pieza? ----------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. ¿Qué entiende usted por tolerancia?---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



3. ¿Cuándo utilizamos una tolerancia dimensional y cuándo un a tolerancia geométrica para la fabricación de las piezas?------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4. Defina los siguientes conceptos.

a) Juego-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

b) Aprieto----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

c) Indeterminado----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5. Se desea que un ajuste tenga un juego máximo de 30 micras y un juego mínimo de 10 micras, sabiendo que el agujero tiene una cota

dada por 40 +0+10, ¿qué medida máxima y mínima debe tener el eje?

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5. ¿Qué ventaja tiene la fabricación con tolerancias? ----------------------------------------------------------------------------------------------------

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6. Las medidas o cotas de un agujero y un eje son 25+13+0 y 25-7

-16 ¿Cuál es el juego máximo y mínimo? ¿Cuál es el diámetro máximo y mínimo del eje? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

7. La medida nominal de un ajuste es 50 mm. Siendo las diferencias de referencia: Ds=+50, Di=0, ds=+48, di=+36 micras, calcular:



• Diámetro máximo y mínimo del agujero

• Diámetro máximo y mínimo del eje. • Aprieto máximo y mínimo del ajuste.

• Tolerancia del agujero.

• Hacer una representación gráfica de las tolerancias del ajuste.

8. Un agujero tiene la cota de 32+20-10 y el eje que ajusta en aquél

32+0-20 calcular:

• Diámetro máximo y mínimo del agujero

• Diámetro máximo y mínimo del ajuste.

• Aprieto máximo del ajuste.

• Tolerancia del agujero.

• Hacer una representación gráfica de las tolerancias del ajuste.

Vocabulario.



Intercambiable.- Dicho de dos o más piezas similares pertenecientes a

objetos fabricados con igualdad: Que pueden ser utilizadas en

cualquiera de ellos sin necesidad de modificación.

Metro.- La palabra metro proviene de la palabra griega metrón, que

significa medida, y que fue convertida en una medida de longitud en

Francia, esta magnitud lineal corresponde a la distancia que recorre en

el vacío una onda electromagnética plana en una 1/299792458- ésima

parte de una segunda.

Eje.- Es un elemento constructivo destinado a guiar el movimiento de

rotación a una pieza o de un conjunto de piezas, como una rueda o un

engranaje.

Agujero.- Se denomina agujero a la perforación u orificio efectuada en

cualquier material sólido mediante una herramienta perforadora.

Coeficiente de dilatación.- Es el cociente que mide el cambio relativo

de longitud o volumen que se produce cuando un cuerpo, sólido o un

fluido dentro de un recipiente experimenta un cambio de temperatura

experimentando una dilatación térmica.

Cota.- Se llama línea de cota o cota, a la línea que se utiliza en la

representación de planos en el dibujo para determinar medidas de las

piezas representadas en un plano.

Nonio.- El nonio consiste en una escala grabada sobre una pequeña

regla u tambor que se desliza a lo largo de la escala principal. La palabra

nonio proviene del nombre del sabio portugués que lo inventó Pedro

Nunes (1502-1574).


mecanica modulo1 primero de bachillerato.jaime

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