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Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaUniversidade do Minho
Guimarães, 21 de Dezembro de 2011
Tecnologias de Manufactura III
Módulo de Metrologia Industrial
Tema IV - Estudo duma característica geométrica:Perpendicularidade
Luís Rodrigues 46968
Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaUniversidade do Minho
Resumo
Com o presente trabalho pretende-se fazer um estudo sobre o
tolerânciamento de perpendicularidade.
Começa-se por abordar o tolerânciamento geométrico de uma forma geral,
passando pela simbologia aplicada.
De seguida, é apresentado o tolerânciamento, a sua simbologia,
aplicabilidade e formas de controlo/inspecção.
Serão abordadas as normas aplicáveis ao tolerânciamento dimensional e/ou
geométrico, as formas de obtenção das características de
perpendicularidade, causas de desvios geométricos e por último o papel
dos software CAD actuais na aplicação de tolerâncias.
Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaUniversidade do Minho
Índice
Tolerância dimensional VS Tolerâncias geométricas
Simbologia do tolerânciamento geométrico
Simbologia específica da perpendicularidade
Quando deve ser aplicado o tolerânciamento geométrico
Método de verificação do tolerânciamento geométrico de perpendicularidade
Normalização aplicável ao tolerânciamento geométrico
Causas de desvios geométricos em peças maquinadas
Auxilio dos softwares CAD na especificação das tolerâncias geométricas
Bibliografia
Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaUniversidade do Minho
Tolerância dimensional VS Tolerâncias geométricas
De acordo com o princípio de independência, uma cota linear e a sua tolerância limitam apenas o aspecto e tamanho de um elemento geométrico.
Uma tolerância linear controla apenas os tamanhos locais reais de um elemento, mas não os seus desvios geométricos de forma.
Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaUniversidade do Minho
Tolerância dimensional VS Tolerâncias geométricasAs tolerâncias geométricas podem ser:
Forma: As tolerâncias de forma são os desvios que um elemento pode apresentar em relação à sua forma geométrica ideal. As tolerâncias de forma vêm indicadas no desenho técnico para elementos isolados, como por exemplo, uma superfície ou uma linha, entre outros como, rectitude, circularidade, planeza, etc.;
Orientação: Quando dois ou mais elementos são associados pode ser necessário determinar a precisa de um em relação ao outro para assegurar o bom funcionamento do conjunto, onde se denota o paralelismo, perpendicularidade e inclinação;
Posição: Quando tomamos como referência a posição, três tipos de tolerância devem ser considerados: de localização; de concentricidade e de simetria.
Batimento: Quando um elemento dá uma volta completa em torno de seu eixo de rotação, ele pode sofrer oscilação, isto é, deslocamentos em relação ao eixo, que podem ser radiais ou axiais.
Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaUniversidade do Minho
Simbologia do tolerânciamento geométricoDenominação Símbolo
Tolerância de Forma
para Elementos
Isolados
De LinhasRectilineidadeCircularidadeForma de linha qualquer
De superfíciesPlanezaCilindricidadeForma de Superfície Qualquer
Tolerância Para
Elementos associados
De orientaçãoParalelismoPerpendicularidadeInclinação
De posiçãoLocalizaçãoConcentricidade ou CoaxialidadeSimetria
Tolerância de Batimento Radial e Axial
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Simbologia do tolerânciamento geométrico
Os requisitos de tolerâncias geométricas são indicados num quadro rectangulardividido em dois ou mais compartimentos. Estes compartimentos devem conter : O símbolo da característica geométrica a toleranciar; O valor da tolerância, na unidade utilizada na cotagem linear [mm], eventualmente
precedido do símbolo “Φ” ou “SΦ”; A(s) letra(s) que permite(m) identificar a referência especificada, o sistema de
referência ou a referência especificada comum, conforme o caso.
Elementos toleranciados – Linha ou superfície
Quadros de tolerância (indicações complementares)
Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaUniversidade do Minho
Simbologia específica da perpendicularidade
A perpendicularidade é a qualidade de duas rectas, de dois planos ou de uma recta e de
um plano que se encontram segundo um ângulo recto.
No contexto do tolerânciamento, a perpendicularidade insere-se na classe das tolerâncias
de orientação;
A tolerância de perpendicularidade são a(s) dimensão(ões) máxima(s) admissível(is) da
zona de tolerância, perpendicular ao elemento de referência
A tolerância de perpendicularidade só pode ser aplicada a elementos considerados
rectilíneos ou planos, designados por linhas ou superfícies.
Este tipo de tolerância limita igualmente os defeitos de forma (rectitude ou planeza) do
elemento toleranciado.
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Simbologia específica da perpendicularidadeTolerância de perpendicularidade de uma linha em relação a uma linha de referência
O campo de tolerância é limitado por dois
planos paralelos, distantes no valor especificado
“t”, e perpendiculares à recta de referência
A linha mediana real, deve estar
compreendida entre dois planos paralelos
distantes, entre si, de 0,06, que são
perpendiculares ao eixo de referência A
Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaUniversidade do Minho
Simbologia específica da perpendicularidadeTolerância de perpendicularidade de uma linha em relação a um sistema de referências
A zona de tolerância está limitada por dois
planos paralelos distantes, entre si, de “t”. Os planos
são perpendiculares à referência especificada A e
paralelos à referência especificada B
A linha mediana real do cilindro deve estar
compreendida entre dois planos paralelos distantes
entre si, de 0,1, que são perpendiculares ao plano de
referência A e na direcção especificada em relação
ao plano de referência B
Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaUniversidade do Minho
Simbologia específica da perpendicularidadeTolerância de perpendicularidade de uma linha em relação a um sistema de referências
A zona de tolerância está limitada por dois pares de planos paralelos distantes, respectivamente, de 0,2 e 0,1 e perpendiculares entre si. Os dois pares de planos são perpendiculares à referência especificada A, sendo um paralelo e o outro perpendicular à referência especificada em B
A linha mediana real do cilindro deve estar compreendida entre dois pares de panos paralelos distantes entre si, respectivamente, de 0,2 e 0,1, na direcção especificada em relação ao plano de referência B e perpendiculares entre si. Cada par de planos paralelos deve ser perpendicular ao plano de referência A
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Simbologia específica da perpendicularidadeTolerância de perpendicularidade de uma linha em relação a uma superfície de referência
A zona de tolerância está limitada por um cilindro
de diâmetro “t” perpendicular à referência
especificada, quando o valor da tolerância é
precedido do símbolo Ø
A linha mediana real do cilindro deve estar
compreendida numa zona de tolerância cilíndrica de
diâmetro 0,01, perpendicular ao plano de referência A
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Simbologia específica da perpendicularidadeTolerância de perpendicularidade de uma superfície em relação a uma linha de referência
A zona de tolerância está limitada por dois
planos paralelos distantes, entre si, de “t” e
perpendiculares à referência especificada.
A superfície real deve estar compreendida entre
dois planos paralelos distantes de 0,08 e
perpendiculares ao eixo de referência A
Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaUniversidade do Minho
Simbologia específica da perpendicularidadeTolerância de perpendicularidade de uma superfície em relação a uma superfície de referência
A zona de tolerância está limitada por dois planos
paralelos distantes, entre si, de “t” e
perpendiculares à referência especificada.
A superfície real deve estar compreendida entre
dois planos paralelos distantes de 0,08 e
perpendiculares ao plano de referência A
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Simbologia específica da perpendicularidade
NOTA: O mais curto dos dois lados é considerado como o referencial, sendo o valor da tolerância determinado para o comprimento nominal do lado mais curto.
As tolerâncias gerais para a perpendicularidade
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Quando deve ser aplicado o tolerânciamento geométrico
O tolerânciamento geométrico é aplicado de forma :
A limitar erros geométricos e dimensionais resultantes do fabrico;
A facilitar o controlo e inspecção das peças, pela definição de referenciais.
O tolerânciamento geométrico é usado quando:
As características da peça são criticas para a sua função ou intermutabilidade;
Quando os erros de forma têm de estar dentro de limites mais apertados do que
seria expectável do processo de manufactura;
Quando é necessário haver planos e/ou linhas de referência para garantir a
consistência entre desenhos, processos e verificação.
Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaUniversidade do Minho
Quando deve ser aplicado o tolerânciamento geométrico
As tolerâncias dimensionais e os processos de manufactura providenciam
o controlo adequado, devido à necessidade de haver inspecção/controlo
dessa mesma tolerância para garantir a conformidade, pelo que
representa um custo extra no processo de produção.
O tolerânciamento geométrico não é usado quando:
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A tolerância de perpendicularidade engloba os defeitos de forma: rectitude e
planeza. Assim, falar de controlo de perpendicularidade implica controlar a planeza
de uma superfície ou a rectitude de uma recta.
Método de verificação do tolerânciamento geométrico de perpendicularidade
Princípios de medição da planeza de uma superfície
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Método de verificação do tolerânciamento geométrico de perpendicularidade
Princípios de medição da rectitude de uma superfície cilíndrica
A zona de tolerância é dada por duas linhas num plano através do centro da peça. Todos
os elementos circulares devem estar dentro da tolerância de 18,95-19,05 (tolerância
dimensional) e cada linha longitudinal deve estar contida na zona de tolerância definida
por duas linhas paralelas separadas em 0,03.
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Método de verificação do tolerânciamento geométrico de perpendicularidade
Principio de medição de rectitude de um eixo – medição funcional mandril/furo
Outro método de aferição da rectitude de um eixo de um cilindro pode ser usando
um furo com a dimensão máxima do veio a mandril, na condição de máximo
material, um mandril de 19,5 mais a tolerância de 0,03 daria um diâmetro máximo
do veio de 19,08.
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Método de verificação do tolerânciamento geométrico de perpendicularidade
Usando um furo com este diâmetro e profundidade igual ou superior ao mandril
pode-se testar se o mandril está conforme a especificação de rectitude. O mesmo
acontece para o caso de condição de mínimo material.
O mesmo procedimento pode ser usado caso o elemento a controlar seja um furo .
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Método de verificação do tolerânciamento geométrico de perpendicularidade
O método de verificação da perpendicularidade consiste então na medição da
rectitude ou planeza de um elemento mas garantindo a perpendicularidade. Para
garantir os 90° existem equipamentos específicos para o efeito:
Círculo dividido de grande precisão: aparelho divisor
Guias rectas de grande precisão, perpendiculares entre si: form
measuring instrument, máquina de medição por coordenadas;
Ângulo sólido: cantoneira, jig, régua de senos, esquadro ;
Feixe óptico: pentaprisma, autocolimador.
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Método de verificação do tolerânciamento geométrico de perpendicularidade
Método de medição usando um esquadro padrão.
Método de verificação de uma superfície perpendicular.
Verificação usando cantoneira e comparador.
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Normalização
Normas internacionais ISO sobre o tolerânciamento geométrico
ISO 1101:1983 Technical drawings -Geometrical tolerancing - Tolerancing of form, orientation,
location and run-out -Generalities, definitions, symbols, indications on drawings ;
(ISO Book) ISO 2692:1988 Technical drawings - Geometrical tolerancing - Maximum material
principle (ISO Book);
ISO 5458:1998 Geometrical Product Specifications (GPS) - Geometrical tolerancing - Positional
tolerancing (Disponível edição 1987). (ISO Book);
ISO/TR 5460:1985 Technical drawings - Geometrical tolerancing - Tolerancing of form,
orientation, location and run-out - Verification principles and methods – Guidelines (ISO Book);
ISO 10579:1993 Technical drawings - Dimensioning and tolerancing - Non-rigid parts (ISO Book).
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Normalização
Normas portuguesas NP sobre o tolerânciamento
NP 107:1962 (1ª Edição) Tolerâncias e ajustamentos. Terminologia
NP 189:1962 (1ª Edição) Sistema de tolerâncias. Noções fundamentais.
NP 190:1963 (1ª Edição) Sistema de tolerâncias. Simbologia.
NP 716:1968 (1ª Edição) Desenho técnico. Cotagem e especificação de tolerâncias de elementos
cónicos
NP 1896:1982 (1ª Edição) Roscas métricas de perfil triangular ISO para usos gerais. Tolerâncias.
Dimensões limites. Qualidade média CORRESPONDÊNCIA: ISO965- 2:1980 EQV
NP 1897:1982 (1ª Edição) Roscas métricas de perfil triangular ISO para usos gerais. Tolerâncias.
Desvios CORRESPONDÊNCIA: ISO 965-3:1980 EQV
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Normalização
Normas europeias EN sobre o tolerânciamento
EN 20286-1:1993 Sistema ISO de tolerâncias e de ajustamento. Parte 1: Base de tolerâncias,
desvios e ajustamentos CORRESPONDÊNCIA: ISO 286-1:1988
EN 20286-2:1993 Sistema ISO de tolerâncias e de ajustamentos. Parte 2: Tabelas dos graus de
tolerância normalizados e dos desvios limites dos furos e dos veios CORRESPONDÊNCIA: ISO 286-
2:1988
EN 22768-1:1993. General tolerances. Part 1: Tolerances for linear and angular dimensions
without individual tolerance indications CORRESPONDÊNCIA: ISO 2768- 1:1989
EN ISO 7083:1994 Technical drawings. Symbols for geometrical tolerancing. Proportions and
dimensions. CORRESPONDÊNCIA: ISO 7083:1983
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Causas de desvios geométricos em peças maquinadas
Material da peça (rigidez, tensões, composição)
Máquina-ferramenta usada (tipo, manutenção,rigidez…)
Experiencia do operador (habilidade);
Meio ambiente;
Vibrações;
Velocidade de corte;
Desgaste da ferramenta;
Fixação.
Outros
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Auxilio dos softwares CAD na especificação das tolerâncias geométricas
A forma corrente dos sistemas actuais é de apresentar uma caixa de diálogo ao
utilizador, onde este selecciona qual o tipo de tolerância, onde se aplica e qual o
valor;
No entanto existe o conceito do MBD (Model Based Definition ) consiste em
concentrar em um só arquivo digital todas as informações necessárias para que o
produto seja gerado. Com isso, facilita-se grandemente o gerenciamento das
informações, a actualização destas informações e minimizam-se erros de
comunicação.
Toda a especificação é gerada através do GD&T (Geometrical Dimensioning and
Tolerancing )
Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaUniversidade do Minho
Bibliografia
1 - Britton, Greame. Geometric Dimensioning and Tolerancing. Synthetica. [Online]
[Cited: Dezembro 17,2010.]
http://synthetica.eng.uci.edu/~mccarthy/mechanicaldesign101/GDandT.pdf.
2- Dias, João. Normas NP, ISO e EN relacionadas com o Desenho Técnico. s.l. : Instituto
Superior Técnico.
3- Morais, Simões. Desenho Técnico Básico nº3. s.l. : Porto Editora.
4- Silva, Arlindo, et al. 2004. Desenho Técnico Moderno. s.l. : Lidel, 2004.
5- ISO. Vocabulário Internacional de Metrologia. 3. s.l. : Intituto Português da Qualidade - IPQ,
2008.
6- Cunha, Luís Veiga da. Desenho Técnico. 9. s.l. : Fundação Calouste Gulbenkian, 1996.
7- Guedes, Pedro. Metrologia industrial.:ETEP,2011
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