Por qué los compradores deben leer GD&T
El dimensionamiento geométrico y la tolerancia, generalmente acortados a GD&T, es el lenguaje simbólico que utilizan los ingenieros para decir cuánto puede variar la forma, la orientación y la ubicación de una característica. Los compradores no necesitan diseñar con él, pero comprender los conceptos básicos ayuda a la hora de revisar las cotizaciones, discutir los informes de inspección y detectar dibujos que serán costosos de hacer. Este artículo explica las ideas centrales en términos sencillos. Sigue los conceptos utilizados en ASME Y14.5 y las normas ISO GPS estrechamente relacionadas.
Tolerancia más-menos y sus límites
Los dibujos tradicionales colocan una dimensión con una tolerancia más-menos, como 40.00 ±0.10, en la ubicación de un agujero. Ese enfoque es simple, pero deja lagunas. Define una zona de tolerancia cuadrada para un agujero redondo, no dice desde qué superficies medir y dice poco sobre la forma o la orientación. Dos inspectores pueden medir la misma parte de manera diferente y ambos son "correctos".
GD&T llena estos vacíos definiendo superficies de referencia, llamadas datums, y zonas de tolerancia cuya forma coincida con la función.
Leer un marco de control de funciones
Los requisitos de GD&T se encuentran en una caja rectangular llamada marco de control de características. Léelo de izquierda a derecha.
| Compartimiento | Significado | Ejemplo |
|---|---|---|
| 1 | Símbolo característico geométrico | Posición, planitud, perpendicularidad |
| 2 | Valor de tolerancia, con Ø para una zona cilíndrica y modificadores | Ø0,10 |
| 3 en adelante | Referencias de datos en orden de prioridad | A, luego B, luego C |
Una lectura de marco "posición, Ø0.10, A, B, C" significa que el eje del orificio debe estar dentro de un cilindro de 0.10 de diámetro, ubicado en la posición teórica exacta medida a partir de los datos A, B y C.
Datums: el punto de partida de la medición
Los datums son características elegidas para representar cómo se ubica la pieza en su ensamblaje. El dato primario, a menudo una cara plana grande, elimina la mayor libertad. Los datos secundarios y terciarios terminan de ubicar la pieza. En la inspección, la pieza se configura en función de estos datos y todo lo demás se mide a partir de ellos.
Para los compradores, el punto clave es que los datos deben reflejar la función real. Un dibujo que utiliza un borde cosmético como referencia para agujeros de precisión puede producir piezas que pasan la inspección pero que no encajan.
Cotas básicas
Las dimensiones que se muestran en un cuadro se denominan dimensiones básicas. No tienen tolerancia propia; describen la ubicación o forma teórica perfecta, y el marco de control de características dice cuánta variación se permite. Un revisor de cotizaciones que ve muchas dimensiones básicas sabe que las ubicaciones de las características están controladas por GD&T en lugar de por tolerancias más-menos.
Las principales familias de símbolos
Forma
Planitud, rectitud, circularidad y cilindricidad. Estos controlan la forma por sí solos, sin referencia de referencia. Ejemplo: una cara de sellado que debe ser plana dentro de 0.05.
Orientación
Perpendicularidad, paralelismo y angularidad. Estos controlan el ángulo de una característica en relación con un dato. Ejemplo: un orificio que debe ser perpendicular a una cara de montaje.
Ubicación
La posición es, con mucho, el símbolo más común. Controla dónde se asientan los agujeros, ranuras y pasadores en relación con los puntos de referencia.
Descentramiento
El descentramiento circular y el descentramiento total controlan cómo una característica giratoria se tambalea en relación con un eje. Común en ejes y piezas torneadas.
Perfil
El perfil de una línea y el perfil de una superficie controlan formas complejas, y también pueden controlar la ubicación y la orientación. Cada vez más utilizado como control general flexible.
Por qué la tolerancia de posición suele ser mejor
Un agujero redondo con coordenadas más-menos tiene una zona cuadrada. Las esquinas de ese cuadrado permiten más error diagonalmente que recto a lo largo de un eje, lo que no tiene sentido para un perno redondo. La tolerancia de posición utiliza una zona circular, que coincide con la función y proporciona aproximadamente un 57% más de área utilizable que el cuadrado que cabe dentro de ella. Las piezas que fallarían en una zona cuadrada cerca de sus bordes aún pueden encajar perfectamente, y la posición lo reconoce.
Modificadores de la condición del material
La M encerrada en un círculo, condición máxima del material, añade tolerancia cuando la característica se aparta de su tamaño más ajustado. Para un agujero, la condición máxima del material es el diámetro más pequeño permitido. Si el orificio se hace más grande, el perno tiene más espacio, por lo que la tolerancia de posición puede crecer en la misma cantidad. Esta tolerancia adicional reduce el desecho sin dañar el ensamblaje.
La L encerrada en un círculo, condición mínima del material, funciona en sentido contrario y se utiliza donde importa el espesor mínimo de la pared. Sin modificadores, la tolerancia se aplica independientemente del tamaño de la función.
Los modificadores facilitan la inspección con medidores funcionales, lo que es útil para piezas de gran volumen.
Qué impulsa el coste en un dibujo de GD&T
- Valores de tolerancia muy pequeños, especialmente en posición, planitud o descentramiento
- Controles estrictos aplicados a cada función de forma predeterminada en lugar de solo donde la función los necesita
- Datums que son difíciles de fijar o son pequeños, curvos o ásperos
- Perfil de una superficie en formas complejas, que necesita escaneo o inspección CMM
- Requisitos para informes completos de MMC en cada parte
Un comprador a menudo puede reducir el costo preguntando si se requieren llamadas ajustadas funcionalmente en todas las características, o si un bloque de tolerancia general cubre la mayor parte de la pieza.
Problemas comunes de dibujo para plantear temprano
- Características de referencia que no están definidas o a las que se hace referencia pero que no están etiquetadas
- Faltan las dimensiones básicas, por lo que una llamada de posición no tiene una posición verdadera definida
- Controles contradictorios de más-menos y GD&T en la misma función
- Tolerancias más estrictas de lo que el proceso normalmente mantiene sin esfuerzo especial
- Normas no nombradas, por lo que no está claro si se aplican las reglas ASME o ISO
Plantear estas preguntas durante la cotización es mucho más barato que descubrirlas en la inspección.
Cómo se relaciona la inspección con el marco
La inspección de GD&T generalmente utiliza una máquina de medición de coordenadas, que sondea puntos en los datos, establece el marco de referencia de datos y luego evalúa cada característica. Para casos más simples, se utilizan medidores de altura, indicadores, placas de superficie y medidores funcionales. Los informes de inspección enumeran cada llamada, su tolerancia y el resultado medido, a menudo con la tolerancia de bonificación calculada donde se aplican los modificadores.
Cuando solicite un informe de inspección, especifique qué características se deben informar y en cuántas piezas. Un informe completo sobre cada parte es costoso; las características clave de una muestra a menudo son suficientes.
ASME e ISO: misma idea, diferentes reglas
ASME Y14.5 y los estándares ISO GPS utilizan muchos de los mismos símbolos, pero algunas reglas predeterminadas difieren. Un ejemplo importante es la relación entre tamaño y forma. Bajo ASME, una característica de tamaño por defecto no puede exceder su forma perfecta en el material máximo, a menudo llamada Regla 1 o el principio de envoltura. En ISO, el tamaño y la forma son independientes por defecto, a menos que se indique el requisito del sobre. Un dibujo debe indicar qué sistema se aplica, generalmente en el cuadro de rotulación o en las notas generales, para que el proveedor y el inspector lo interpreten de la misma manera.
Las ediciones también importan. Las reglas y los símbolos han cambiado entre ediciones, por lo que una nota como "Interpret per ASME Y14.5-2018" elimina la duda.
Un ejemplo de lectura trabajada
Imagine una placa con cuatro orificios de montaje. El dato A es la cara inferior, el dato B un lado largo y el dato C un lado corto. Los orificios tienen dimensiones básicas de B y C y una posición de lectura de marco, Ø0,20 en MMC, A, B, C. En palabras sencillas: coloque la placa en su cara inferior, empújela contra el lado largo y luego contra el lado corto, y cada eje del orificio debe caer dentro de un cilindro de 0,20 de diámetro alrededor de su ubicación exacta. Si un orificio se hace más grande que su tamaño más pequeño permitido, el cilindro puede crecer en la misma cantidad.
Mini-glosario
| Término | El significado sencillo |
|---|---|
| Datum | Característica de referencia que establece el punto de partida de la medición |
| Dimensión básica | Valor teórico exacto, mostrado en un recuadro |
| Zona de tolerancia | El espacio en el que debe permanecer una función |
| MMC | La condición con el mayor material, el orificio más pequeño o el pasador más grande |
| Tolerancia de bonificación | Tolerancia adicional obtenida a medida que una característica se aleja de MMC |
| Descentramiento | Oscilación de una característica a medida que la pieza gira sobre un eje |
Conclusiones prácticas para los compradores
Pregunte qué estándar y edición sigue el plano. Comprueba que los datos tengan sentido funcional. Cuestione las llamadas ajustadas que parecen aplicarse en todas partes. Acordar el método de inspección e informar el alcance antes de la producción. Estos pasos ayudan a garantizar que las piezas que reciba sean aceptables en papel y funcionales en el ensamblaje.