Diseño Mecanico - Capítulo II

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Diseño Mecánico Capítulo II: Medidas y conjugaciones Ing. César A. Quispe Gonzáles, M Sc. Página 17 CAPITULO II - CONCEPTOS FUNDAMENTALES SOBRE MEDIDAS Y CONJUGACIONES 2.1 MEDIDA LINEAL, DESVIACIONES Y TOLERANCIA DE LAS MEDIDAS LINEALES. Durante la fabricación de cualquier elemento de máquina, siempre es necesario el uso de planos, bocetos, dibujos, etc., los cuales contienen toda la información relacionada a la fabricación del elemento y en particular, en ellos se acotan todas las medidas del elemento a través de sus medidas. En relación a estas medidas, aparecen dos conceptos que son necesarios definir para el mejor entendimiento del problema. Medida lineal.- Se llama medida lineal al valor numérico de una magnitud lineal dada (diámetro, longitud, profundidad, etc.) la cual está expresada en unidades de algún sistema de medición. En el Perú, el sistema de medición optado es el sistema métrico y por esta razón, las medidas son expresadas en milímetros. No obstante, debido a la influencia de partes y máquinas de procedencia americana, las medidas lineales a veces pueden ser expresada en pulgadas. Medida nominal.- Se llama medida nominal a aquella medida obtenida durante la etapa de diseño, como resultado de cálculos de resistencia o rigidez, o por las diferentes consideraciones constructivas y tecnológicas concebidas durante el desarrollo del proyecto. La medida nominal puede obtenerse en números enteros o en fracciones. Sin embargo, el diseñador o el ingeniero proyectista no deben emplear cualquier medida que obtenga directamente sus cálculos efectuados y emplearlos como medida nominal. La causa para esto reside en que, si se indica en los planos cada medida nominal que obtenga, entonces se tendría que ver la manera de poder conseguirla en la etapa de construcción o en la etapa de elaboración de la pieza. Por ejemplo, si para elaborar un agujero, se tuviera distintas medidas, entonces se tendrían que tener las herramientas apropiadas (en este caso se debería de tener brocas) con medidas que correspondan a las obtenidas durante la etapa de cálculo; lo cual sería casi difícil de asegurar. Por eso, con el afán de disminuir la gran variedad de medidas nominales constructivas y en consecuencia, disminuir la nomenclatura de los instrumentos de medición y de las herramientas, se ha establecido la utilización obligatoria de las llamadas medidas lineales normalizadas o medidas estándar. Por eso, en dibujos y planos, en calidad de medida lineal nominal se indica sólo aquella medida que, después de haber sido obtenida mediante los cálculos; se ha aproximado al mayor valor cercano de la serie establecida de medidas lineales normalizadas o medidas estándar. Luego, surge la siguiente pregunta en la fabricación de piezas y elementos: ¿Se puede o no fabricar los elementos mecánicos con absoluta precisión en las medidas indicadas en los planos? O preguntado de otra forma: ¿Se puede obtener una medida normalizada o estándar precisa?. La respuesta es: NO. Ésta respuesta está basada en una serie de consideraciones entre ellos, es que no se puede eliminar los errores, los cuales están enlazados a una serie de causas y que no son materia de este curso; ya que en esta parte, sólo se tratará y analizará las preguntas relacionadas a las desviaciones de las medidas lineales. Es por eso, que la medida obtenida como resultado de la fabricación se diferencia de la medida nominal. Y en este contexto, aparecen otras preguntas: ¿Procede o no, tender a aumentar la exactitud lo cual tiende a encarecer el elemento fabricado? ¿Cuál puede ser el valor posible de la desviación de la medida nominal bajo el cual el elemento fabricado corresponderá totalmente a su designación? La respuesta a la primera pregunta es única: “mientras la medida de elaboración exija mayor precisión, más cara será su producción”. Por eso, es necesario determinar la posible desviación respecto a la medida nominal y resolver cómo establecer y acotar esta medida en planos y dibujos.

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    CAPITULO II - CONCEPTOS FUNDAMENTALES SOBRE MEDIDAS Y CONJUGACIONES

    2.1 MEDIDA LINEAL, DESVIACIONES Y TOLERANCIA DE LAS MEDIDAS LINEALES.

    Durante la fabricacin de cualquier elemento de mquina, siempre es necesario el uso de planos, bocetos, dibujos, etc., los cuales contienen toda la informacin relacionada a la fabricacin del elemento y en particular, en ellos se acotan todas las medidas del elemento a travs de sus medidas. En relacin a estas medidas, aparecen dos conceptos que son necesarios definir para el mejor entendimiento del problema.

    Medida lineal.- Se llama medida lineal al valor numrico de una magnitud lineal dada (dimetro, longitud, profundidad, etc.) la cual est expresada en unidades de algn sistema de medicin. En el Per, el sistema de medicin optado es el sistema mtrico y por esta razn, las medidas son expresadas en milmetros. No obstante, debido a la influencia de partes y mquinas de procedencia americana, las medidas lineales a veces pueden ser expresada en pulgadas.

    Medida nominal.- Se llama medida nominal a aquella medida obtenida durante la etapa de diseo, como resultado de clculos de resistencia o rigidez, o por las diferentes consideraciones constructivas y tecnolgicas concebidas durante el desarrollo del proyecto.

    La medida nominal puede obtenerse en nmeros enteros o en fracciones. Sin embargo, el diseador o el ingeniero proyectista no deben emplear cualquier medida que obtenga directamente sus clculos efectuados y emplearlos como medida nominal. La causa para esto reside en que, si se indica en los planos cada medida nominal que obtenga, entonces se tendra que ver la manera de poder conseguirla en la etapa de construccin o en la etapa de elaboracin de la pieza.

    Por ejemplo, si para elaborar un agujero, se tuviera distintas medidas, entonces se tendran que tener las herramientas apropiadas (en este caso se debera de tener brocas) con medidas que correspondan a las obtenidas durante la etapa de clculo; lo cual sera casi difcil de asegurar.

    Por eso, con el afn de disminuir la gran variedad de medidas nominales constructivas y en consecuencia, disminuir la nomenclatura de los instrumentos de medicin y de las herramientas, se ha establecido la utilizacin obligatoria de las llamadas medidas lineales normalizadas o medidas estndar.

    Por eso, en dibujos y planos, en calidad de medida lineal nominal se indica slo aquella medida que, despus de haber sido obtenida mediante los clculos; se ha aproximado al mayor valor cercano de la serie establecida de medidas lineales normalizadas o medidas estndar.

    Luego, surge la siguiente pregunta en la fabricacin de piezas y elementos: Se puede o no fabricar los elementos mecnicos con absoluta precisin en las medidas indicadas en los planos? O preguntado de otra forma: Se puede obtener una medida normalizada o estndar precisa?. La respuesta es: NO. sta respuesta est basada en una serie de consideraciones entre ellos, es que no se puede eliminar los errores, los cuales estn enlazados a una serie de causas y que no son materia de este curso; ya que en esta parte, slo se tratar y analizar las preguntas relacionadas a las desviaciones de las medidas lineales.

    Es por eso, que la medida obtenida como resultado de la fabricacin se diferencia de la medida nominal. Y en este contexto, aparecen otras preguntas: Procede o no, tender a aumentar la exactitud lo cual tiende a encarecer el elemento fabricado? Cul puede ser el valor posible de la desviacin de la medida nominal bajo el cual el elemento fabricado corresponder totalmente a su designacin?

    La respuesta a la primera pregunta es nica: mientras la medida de elaboracin exija mayor precisin, ms cara ser su produccin. Por eso, es necesario determinar la posible desviacin respecto a la medida nominal y resolver cmo establecer y acotar esta medida en planos y dibujos.

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    La medida que se obtiene como resultado de la fabricacin del elemento se diferencia de la medida nominal, pero este valor de desviacin se determina slo despus de producida la fabricacin mediante un proceso de medicin y este proceso a su vez, tambin arrastra un error de medicin. Surge la necesidad de establecer el concepto de la medida real.

    Medida real.- Es aquella medida que se obtiene durante la medicin considerando que ella arrastra un error de medicin.

    As, para que la medida real asegure una funcionalidad satisfactoria del elemento el diseador, partiendo de una serie de factores, debe establecer la medida nominal y posteriormente deber determinar dos medidas lmites que se llaman medida mxima y medida mnima. Esto determina un intervalo de medidas dentro del cual debe encontrarse la medida real o al menos, debe ser igual a ella; asegurando con estola aprobacin del elemento o pieza fabricada.

    2.2 DESVIACIONES

    A su vez, no es muy cmodo indicar en los planos y dibujos dos valores para una medida dada, por eso; es que para la indicacin de una medida e indica la medida nominal y se complementa con las desviaciones lmite superior y la desviacin lmite inferior.

    Desviacin lmite superior.- es la diferencia algebraica entre la mayor medida lmite y la medida nominal.

    Desviacin lmite inferior.- ser la diferencia algebraica entre la menor medida lmite y la medida nominal.

    Es evidente que la determinacin de las desviaciones a travs de una diferencia algebraica de dos magnitudes numricas siempre tendrn el smbolo ms (+) o el signo menos (-).

    Entonces, la medida nominal se podr determinar como la medida respecto a la cual se determinan los valores lmites y que sirve como punto de partida de todas las desviaciones (superior e inferior) as como de las desviaciones reales.

    Desviacin real.- La desviacin real es la diferencia algebraica entre la medida real y la medida nominal.

    2.3 TOLERANCIA

    La zona de valores de medidas entre las cuales debe encontrarse la medida real y satisfactoria de un elemento o pieza, caracteriza la precisin de la medida y se llama tolerancia, la cual se designa mediante la letra T.

    Tolerancia.- La tolerancia es la diferencia entre las medida lmite mxima y la medida lmite mnima, o tambin, es la diferencia algebraica entre la desviacin superior y la desviacin inferior. A diferencia de la desviacin, la tolerancia no tiene signo.

    Ejemplo 2.1.- Durante la etapa de desarrollo de un proyecto, el ingeniero encargado del diseo a travs de clculos de resistencia determina, para un eje de seccin circular, una medida de 37.8 mm. Esta medida obtenida se redondea a la medida nominal ms prxima. Luego, partiendo de las concepciones tcnicas y de explotacin, el diseador mediante tabla especiales (sobre las cuales se tratar ms adelante) determina para el elemento dado con medida nominal 38 mm las siguientes desviaciones lmites: desviacin superior: - 50 micras; desviacin inferior: - 89 micras.

    Ya que en los dibujos y en los planos todas las medidas se indican en milmetros, entonces, las correspondientes deviaciones que en las tablas estn expresadas en micras (milsima parte de un milmetro) deben ser transformadas en milmetros, para as poder ser trasladas al dibujo, es decir: 50 micras = 0.050 mm 89 micras = 0.089 mm Finalmente, en los planos de diseo, el ingeniero a cargo del proyecto acotar la medida nominal con sus desviaciones lmites, la cual toma la siguiente forma: 0.0500.08938

    .

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    Luego, a partir de estos valores se pueden calcular las medidas lmites; los cuales se obtienen de la siguiente manera:

    Medida lmite superior.- a la medida nominal se le suma su desviacin superior: 38 0.050 = 37.950 mm. Medida lmite inferior.- a la medida nominal se le suma el valor de desviacin inferior: 38 0.089 = 37.911 mm.

    Esto significa que si durante el proceso de fabricacin del elemento, la medida real se encuentra en el intervalo definido por 37.911 y 37.950 o es igual a uno de estos valores, entonces la pieza se considerar satisfactoria aceptable.

    La tolerancia se puede calcular como la diferencia entre la medida lmite superior y la medida lmite inferior: 37.950 37.911 = 0.039 mm = 37 m. De esta forma, la tolerancia indicar que la partida o serie de elementos fabricados se diferenciaran unos de otros en una medida no mayor de 39 micras.

    Es evidente que mientras mayor sea la tolerancia, menor ser la exigencia de fabricacin y precisin. As mismo, la fabricacin ser ms sencilla. En el caso inverso, la disminucin de la tolerancia significa una mayor precisin en las exigencias de fabricacin de la pieza con su correspondiente encarecimiento. Por eso, cuando el ingeniero encargado del diseo asigna una tolerancia (o las desviaciones lmite), sta debe ser fundamentada de forma muy cuidadosa.

    En todos los casos, cuando exista la posibilidad; se designa la mayor tolerancia ya que esta decisin ofrece una ventaja econmica para la produccin y bajo cualquier condicin de produccin (unitaria, mediana y en serie), lo cual permite conservar totalmente la funcionalidad satisfactoria de las piezas fabricadas sin que la calidad de ellas empeore.

    Todos estos conceptos analizados anteriormente (medida nominal, medida real, medidas lmites superior e inferior, desviacin lmite superior e inferior y la tolerancia) pueden representarse en forma grfica. Sin embargo, representar las desviaciones y tolerancias en una misma escala que las medidas de la pieza es prcticamente imposible (En el ejemplo mostrado anteriormente, la medida es iguala 38 mm, y la desviaciones son iguales a 0.050 mm y 0.089 mm, la tolerancia es igual a 0.039 mm.)

    Por eso, en lugar de una representacin completa de los agujeros y los ejes con medidas lmites, se utiliza una representacin esquemtica, en la cual slo se indican las desviaciones. Estos esquemas se dibujan a escala, lo cual le da una idea ms vistosa, sencilla y compacta. Estos esquemas se muestran en la Fig. 2.1 y Fig. 2.2.

    Lnea nula Lnea nula _

    +

    eje

    a) b)

    Figura 2.1 - Representacin grfica de las medidas, desviaciones y campo de tolerancia de una medida eje: a) con representacin de las medidas lmites; b) con representacin del campo de

    tolerancia.

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    Lnea nula Lnea nula _

    +

    agujero

    a) b)

    Figura 2.2 - Representacin grfica de las medidas, desviaciones y campo de tolerancia de una medida agujero: a) con representacin de las medidas lmites; b) con representacin del campo de

    tolerancia.

    La construccin de este esquema comienza con la construccin de la lnea nula, que es una lnea horizontal que corresponde a la medida nominal y a partir de la cual se trazarn las desviaciones de las medidas: hacia arriba con signo positivo y hacia abajo con signo negativo)

    El campo de tolerancia se llama a la zona comprendida entre dos lneas, correspondientes a las desviaciones superior e inferior. Con esto, el campo de tolerancia del eje o del agujero (que en el esquema est representado por un rectngulo achurado, ubicados cerca de la lnea nula y designados con la palabra eje o agujero) condicionalmente est mostrado para algn lado de la medida. El campo de tolerancia se diferencia de la tolerancia en que el determina no solo la magnitud, sino tambin la posicin relativa a la medida nominal.

    En relacin a la lnea nula, el campo de tolerancia puede localizarse de diferentes formas, tal como se muestra en la Fig. 2.3.

    Lnea nula _

    +

    a) b) c) d) e) f)

    Figura 2.3 - Variantes de la localizacin del campo de tolerancia respecto a la lnea nula: a) asimtrica bilateral, b) asimtrica unilateral con desviacin inferior nula; c) asimtrica unilateral con desviacin

    superior nula; d) simtrica bilateral; e) asimtrica unilateral con desviacin positiva; f) asimtrica unilateral con desviacin negativa.

    En todos los casos, en las desviaciones lmites se indican en los dibujos directamente a la derecha despus de la medida nominal: la desviacin superior como superndice y la desviacin inferior como subndice, uno encima de otro, ms debe indicarse que los valores numricos de estas desviaciones deben escribirse con nmeros ms pequeos. Una excepcin a la regla est representado por el campo de tolerancia bilateral simtrico. En este caso, la magnitud numrica de la desviacin se escribe con nmeros del mismo tamao que la medida nominal. Delante del valor numrico de la desviacin lmite se coloca el signo ms o menos. Si una de estas desviaciones no est representada en el dibujo, esto significa que ella es igual a cero.

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    Ejemplo 2.2.- La medida nominal de 10 mm con diferentes desviaciones lmites y que en orden corresponden a las variantes de localizacin del campo de tolerancia, de acuerdo a la Fig. 2.3 se pueden representar como:

    a) 0.20.110+ ; b) 0.110+ ; c) 0.110 ; d) 10 0.2 ; e) 0.40.210++ ; f) 0.10.310

    La correcta capacidad de poder interpretar las medidas en los planos y dibujos de diseo requiere de una preparacin especial. Es necesario poder considerar las exigencias, dadas en el dibujo, en el proceso de fabricacin de la pieza. En primer lugar es necesario adiestrarse en la determinacin de la aceptabilidad de la medida real.

    La medida real; es decir, la medida establecida mediante un proceso de medicin; ser aceptable si es que ella no es mayor que la medida lmite superior y no sea menor que la medida lmite inferior. que sea igual a ellos. Esta es la condicin de aceptabilidad de la medida nominal. Siempre es necesario recordar, que para establecer la aceptabilidad de la pieza se compara la medida real con las medidas lmites (los cuales estn dados por las exigencias de precisin para la fabricacin) y no por la medida nominal (la cual slo es una medida base para la designacin de las medidas lmites). Esto se ilustra mejor, con los Cuadro 2.1 y Cuadro 2.2, presentados a continuacin.

    Cuadro 2.1 - Lectura de medidas.

    Concepto fundamental, obtenido por la interpretacin y lectura de dibujos y planos

    Designacin de las medidas en el dibujo, mm. 0.20.110

    +

    0.110+ 0.110 10 0.2 0.40.210++ 0.10.310

    Medida nominal, mm 10 10 10 10 10 10

    Desviacin superior lmite +0.1 +0.1 0 +0.2 +0.4 -0.1

    Desviacin inferior lmite -0.1 0 -0.1 -0.2 +0.2 -0.3

    Medida superior lmite, mm 10.2 10.1 10.0 10.2 10.4 9.9

    Medida inferior lmite, mm 9.9 10.0 9.9 9.8 10.2 9.7

    Tolerancia, mm 0.3 0.1 0.1 0.4 0.2 0.2

    Cuadro 2.2 - Determinacin de la aceptabilidad de las medidas reales

    Medida real de la pieza o

    elemento, mm

    Designacin de las medidas en el dibujo, mm. 0.20.110

    +

    0.110+ 0.110 10 0.2 0.40.210++ 0.10.310

    Conclusin sobre la aceptabilidad

    9.7 Fallado Fallado Fallado Fallado Fallado Aceptable 9.9 Aceptable Fallado Aceptable Aceptable Fallado Aceptable 10.0 Aceptable Aceptable Aceptable Aceptable Fallado Fallado 10.1 Aceptable Aceptable Fallado Aceptable Fallado Fallado 10.3 Fallado Fallado Fallado Fallado Aceptable Fallado 10.5 Fallado Fallado Fallado Fallado Fallado Fallado

    Las deducciones indicadas en el Cuadro 2.2 (medida fallada o medida aceptable) fue hecho en total concordancia con las condiciones de aceptabilidad dadas. As por ejemplo, la medida real de 10 mm para el caso cuando en el dibujo est indicado 0.10.310 , es una falla, ya que la aceptabilidad de esta medida se encuentra entre 9.9 mm y 9.7 mm y la medida real no es igual a ninguna de ellas. En este caso, la igualdad de la medida real con la medida nominal no influye de ninguna manera en esta deduccin.

    Hasta el momento, slo se han introducido conceptos que caracterizan la precisin de las medidas durante la fabricacin de las piezas o elementos y estos conceptos se indicarn en los dibujos o planos de diseo. En realidad, sin un dibujo la medida no puede existir y por eso; es

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    necesario asignar esta medida a alguna superficie obtenida durante la elaboracin de una pieza o elemento.

    2.4 MEDIDAS EJE, MEDIDAS AGUJERO Y MEDIDAS LIBRES

    Por comodidad y simplificacin racional de la elaboracin de los dibujos, de todas las diversas formas de elementos de un diseo, las medidas son clasificadas como de tres tipos (Fig. 4), que son:

    Medida eje.- Son aquellas medidas relacionadas a superficies determinadas durante la medicin y que se hacen de forma externa, es decir; el instrumento de medicin contiene el elemento. Otra forma de determinacin es que dentro de los lmites de la medicin se tiene el material con el cual es fabricado el elemento o pieza.

    Medida agujero.- Es aquella medida relacionada a superficies determinadas durante la medicin y que se hace de forma interna, es decir; el instrumento de medicin est contenido en la medida. La otra forma de determinarla es que dentro de los lmites de la medida, no existe material con el cual est fabricado el elemento o pieza.

    Otras medidas o medidas libres.- Son aquellas medidas que no pueden catalogarse ni como medida eje ni medida agujero.

    d

    L

    L L

    L

    d

    L

    d

    d

    D

    d D

    Figura 4. Tipos de medidas: d medidas eje, D medidas agujero; L medidas libres.

    La designacin a emplear para estos conceptos definidos ser:

    Medida nominal del eje d Medida superior lmite del eje dmax Medida inferior lmite del eje dmin Medida real del eje dr Tolerancia del eje Td

    Medida nominal del agujero D Medida superior lmite del agujero Dmax Medida inferior lmite del agujero Dmin Medida real del agujero Dr Tolerancia del agujero TD

    Antes de proseguir, se debe indicar que el trmino eje o se puede igualar con la pieza eje. Tambin se debe recordar que la introduccin de la gran cantidad de elementos que se asocian a los ejes o agujeros no deben relacionarse con la forma geomtrica, en donde la palabra eje o agujero se entiende como una superficie cilndrica.

    Los elementos constructivos de una pieza pueden tener formas de superficies cilndricas as como superficies planas. En este caso, slo es importante el tipo de superficie de la pieza para determinar si es una medida eje o es una medida agujero.

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    As por ejemplo, si en un dibujo de tiene medidas que se encuentran entre dos planos paralelos que se elevan sobre otra superficie, cualquier sobresaliente, una viga prismtica (por ejemplo, el ancho de una chaveta); estas medidas deben estar relacionadas al trmino eje, ya que el elemento en medicin estar comprendido dentro del instrumento. Al mismo tiempo, la medida indicada en los dibujos que corresponde a la distancia entre dos planos paralelos, determinando alguna depresin o paso (por ejemplo, el nido para las chavetas en los ejes) deber relacionarse al trmino agujero, ya que este elemento constructivo en medicin se encontrar fuera del instrumento.

    2.5 CONDICIN DE APROBACIN DE LA MEDIDA REAL

    La introduccin de los trminos eje y agujero permite precisar la formulacin sobre la condicin de aprobacin de la medida real. Una pieza fabricada tendr una medida aceptable (condicin de aprobacin) siempre y cuando su medida real se encuentre en el intervalo entre la mxima y mnima medida. En caso contrario, se tiene una pieza fallada. Por eso, se puede concluir que la medida que se muestra como falla se puede complementar con una caracterstica adicional: falla reparable o falla no reparable (falla definitiva).

    Si el elemento constructivo de la pieza corresponde a una medida eje, entonces; todas aquellas piezas que tienen medida real mayor que la medida superior lmite, se pueden reparar por medio de procesos suplementarios y, en este caso, la falla es reparable.

    En el caso que el elemento constructivo de la pieza est relacionado a una medida agujero y la medida real es menor que la medida inferior lmite, entonces; esta medida se puede reparar por medio de trabajos complementarios y tambin la falla ser reparable.

    De esta forma, finalmente la condicin de aprobacin de la medida se formula de la siguiente manera: si la medida real se encuentra entre los valores de los lmites superior e inferior o es igual a alguno de ellos, entonces la medida ser aprobada. Es decir, para agujeros debe cumplirse que

    min r maxD D D mientras que para los ejes min r maxd d d .

    Para el caso de la medida se agujero, si la medida real es menor que la medida inferior lmite, entonces la falla es reparable y si la medida real es mayor que la medida superior lmite, entonces la falla es irreparable (falla definitiva).

    Para el caso de la medida eje, si la medida real es mayor que la medida superior lmite, entonces la falla es reparable; en caso contrario, si la medida real es menor que la medida inferior lmite, entonces la falla es irreparable (falla definitiva).

    Estos conceptos pueden ser ms entendibles con ayuda de los Cuadros 2.3, 2.4, 2.5 y 2.6, en donde se dan las lecturas de medidas y se determina la condicin de aprobacin de la medida real, tanto para la medida eje como para la medida agujero.

    Cuadro 2.3 - Lectura de medidas Elemento constructivo de la pieza: eje

    Concepto fundamental, obtenido por la interpretacin y lectura de dibujos y planos

    Designacin de las medidas en el dibujo, mm. 0.30.215

    +

    0.215+ 0.115 15 0.4 0.50.310

    ++

    0.10.315

    Medida nominal, mm 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 Desviacin superior lmite +0.3 +0.2 0.0 +0.4 +0.5 -0.1 Desviacin inferior lmite -0.2 0.0 -0.1 -0.4 +0.3 -0.3 Medida superior lmite, mm 15.3 15.2 15.0 15.4 15.5 14.9 Medida inferior lmite, mm 14.8 15.0 14.9 14.6 15.3 14.7 Tolerancia, mm 0.5 0.2 0.1 0.8 0.2 0.2

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    Cuadro 2.4 - Determinacin de la aprobacin de la medida real, medida eje

    Medida real de la pieza o

    elemento, mm

    Designacin de las medidas en el dibujo, mm. 0.30.215

    +

    0.215+ 0.115 15 0.4 0.50.315++ 0.10.315 Conclusin sobre la probacin de la medida

    15.6 Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable

    15.5 Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable Aprobado

    Falla, reparable

    15.3 Aprobado Falla, reparable

    Falla, reparable Aprobado

    Falla, reparable

    Falla, reparable

    15.0 Aprobado Aprobado Aprobado Aprobado Falla, no reparable

    Falla, reparable

    14.7 Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    Falla, no reparable Aprobado

    Falla, no reparable Aprobado

    14.5 Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    Cuadro 2.5 - Lectura de medidas Elemento constructivo de la pieza: agujero

    Concepto fundamental, obtenido por la interpretacin y lectura de dibujos y planos

    Designacin de las medidas en el dibujo, mm. 0.50.130

    +

    0.430+ 0.330 30 0.1 0.30.230++

    0.30.530

    Medida nominal, mm 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 Desviacin superior lmite +0.5 +0.4 0.0 +0.1 +0.3 -0.3 Desviacin inferior lmite -0.1 0.0 -0.3 -0.1 +0.2 -0.5 Medida superior lmite, mm 30.5 30.4 30.0 30.1 30.3 29.7 Medida inferior lmite, mm 29.9 30.0 29.7 29.9 30.2 29.5 Tolerancia, mm 0.6 0.4 0.3 0.2 0.1 0.2

    Cuadro 2.6 - Determinacin de la aprobacin de la medida real, medida agujero

    Medida real de la pieza o

    elemento, mm

    Designacin de las medidas en el dibujo, mm. 0.50.130

    +

    0.430+ 0.330 30 0.1 0.30.230++

    0.30.530

    Conclusin sobre la probacin de la medida 15.6 Falla, no

    reparable Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    15.5 Aprobado Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    15.3 Aprobado Aprobado Aprobado Aprobado Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    15.0 Aprobado Aprobado Aprobado Aprobado Falla, no reparable

    Falla, no reparable

    14.7 Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable Aprobado

    14.5 Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable

    Falla, reparable

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    2.6 AJUSTES Y SU CLASIFICACIN.

    Todas las mquinas, conjuntos e instrumentos, son mecanismos compuestos por piezas que interactan unas con otras. Las exigencias solicitadas para la construccin, unin, montaje pueden ser muy diversas. La dependencia de la designacin de la unin de los elementos conjugados de las piezas de mquinas y mecanismos (en funcin del tiempo de trabajo), bien deben realizar algn tipo de movimiento uno respecto a otro o bien debe conservar una inamovilidad uno respecto a otro.

    Para asegurar el movimiento de una unin, es necesario que la medida real del elemento constructivo de la pieza que es encajada (agujero) debe ser mayor que la medida real del elemento constructivo de la otra pieza que encaja (eje). En este caso, se produce una junta o ajuste con huelgo o ajuste con juego que no es ms que la diferencia que existe entre las medidas reales del agujero y del eje.

    Para obtener una unin inamovible, es necesario que la medida real del elemento constructivo de la pieza que encaja (eje) debe ser mayor que la medida real del elemento constructivo de la pieza que es encajada (agujero). En este caso, se produce una junta o ajuste con apriete o ajuste con interferencia. El ajuste con apriete es la diferencia entre las medidas reales de los elementos constructivos eje y agujero. Es necesario tener en cuenta, que luego del montaje en un ajuste con apriete, las medidas del eje sern iguales, ya que durante el montaje estas medidas se deforman y aseguran una inamovilidad de la junta.

    El proceso tecnolgico para el montaje de una junta con apriete se realiza por medio de prensado, impulsando con ello al eje para que ingrese en el agujero (para bajos valores de apriete) o bien, por cuenta del aumento de la medida agujero en base a un calentamiento, lo cual se efecta instantes antes de efectuar la unin (para altos valores de apriete).

    La junta que se forma como resultado de la unin de dos elementos constructivos eje agujero (elemento que encaja y elemento encajado) con iguales medidas nominales, generalmente se designan generalmente se llaman juntas o ajustes indeterminados. Para dar una definicin ms exacta, este tipo de junta puede dar un ajuste con huelgo un ajuste con apriete, y el carcter de la unin de las piezas estar determinado por las magnitudes reales de las piezas a unir. Es necesario volver a indicar, que si bien las medidas nominales de los elementos que intervienen en este tipo de junta son iguales, el carcter de la junta depender de las medidas reales.

    Por cuanto la medida aprobatoria del elemento agujero y del elemento eje, que se pueden obtener en un lote (partida) de produccin y que son fabricados en base a un mismo dibujo o plano, las medidas reales pueden oscilar entre las medidas lmites dadas. En consecuencia, la magnitud de los huelgos y aprietes pueden oscilar en dependencia de las medidas reales de los elementos que conforman la junta o unin. Por eso, en esta etapa se diferencian los conceptos de mayor y menor huelgo, y correspondientemente, mayor y menor apriete.

    Mayor huelgo o mayor juego, Smax.- El mayor huelgo de un ajuste se determina mediante la diferencia entre la medida superior lmite del agujero Dmax y la medida inferior lmite del eje dmin.

    max max minS D d= (2.1)

    Menor huelgo o menor juego, Smin.- El menor huelgo de una junta o ajuste se determina mediante la diferencia entre la medida inferior lmite de agujero Dmin y la medida superior lmite del eje dmax.

    min min maxS D d= (2.2)

    Ejemplo 2.3.- En un dibujo, el agujero est acotado con una medida 0.0250+ y el eje tiene una medida 0.030.0650

    . Determinar el tipo de junta y los posibles valores para ella.

    Al efectuar los clculos se tiene: Medida superior lmite del agujero: 50.0 + 0.02 = 50.02 mm. Medida inferior lmite del agujero: 50.0 0.00 = 50.00 mm.

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    Medida superior lmite del eje: 50.0 0.03 = 49.97 mm. Medida inferior lmite del eje: 50.0 0.06 = 49.94 mm.

    De estas medidas, se observa que se tiene una junta con juego o huelgo. Aqu, se pueden determinar los siguientes valores:

    Mayor juego mayor huelgo: 50.02 49.94 = 0.08 mm. Menor juego o menor huelgo: 50.00 49.97 = 0.03 mm.

    Mayor apriete o mayor interferencia, Nmax.- el mayor apriete se determina mediante la diferencia entre la medida superior lmite del eje dmax y la medida inferior lmite del agujero Dmin.

    max max minN d D= (2.3)

    Menor apriete o menor interferencia, Nmin.- Se determina mediante la diferencia entre la medida inferior lmite del eje dmin y la medida superior lmite del agujero Dmax.

    min min maxN d D= (2.4)

    Ejemplo 2.4.- En un dibujo, la medida del agujero est indicada como 0.0250+ y la medida del eje como 0.050.0350

    ++ . Determinar el tipo y el valor del ajuste.

    De manera similar al ejemplo 3, los clculos correspondientes arrojan:

    Medida superior lmite del agujero: 50.0 + 0.02 = 50.02 mm. Medida inferior lmite del agujero: 50.0 0.00 = 50.00 mm. Medida superior lmite del eje: 50.0 + 0.05 = 50.05 mm. Medida inferior lmite del eje: 50.0 + 0.03 = 50.03 mm.

    De estas medidas, se observa que se tiene una junta con apriete o interferencia. Aqu, se pueden determinar los siguientes valores:

    Mayor apriete mayor interferencia: 50.05 50.00 = 0.05 mm. Menor apriete o menor interferencia: 50.03 50.02 = 0.01 mm.

    Estos ajustes tambin pueden representarse de forma grfica, en donde puedan expresarse todos los conceptos definidos para ajustes. En la Fig. 2.5 se muestra el esquema grfico de los ajustes con apriete o interferencia

    Lnea nula + 0.02

    0 0

    + 0.03 + 0.05

    Menor apriete, Nmin

    agujero eje

    Mayor apriete, Nmax

    Figura 2.5 - Representacin grfica del ajuste con apriete o interferencia.

    Ejemplo 2.5.- En un dibujo, la medida del agujero est indicada como 0.0250+ y la medida del eje como 0.030.0650

    . Determinar el tipo y el valor del ajuste.

    De manera similar al ejemplo 3, los clculos correspondientes arrojan:

    Medida superior lmite del agujero: 50.0 + 0.02 = 50.02 mm.

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    Medida inferior lmite del agujero: 50.0 0.00 = 50.00 mm. Medida superior lmite del eje: 50.0 0.03 = 49.97 mm. Medida inferior lmite del eje: 50.0 0.06 = 49.94 mm.

    De estas medidas, se observa que se tiene una junta con juego o huelgo. Aqu, se pueden determinar los siguientes valores:

    Mayor juego mayor huelgo: 50.02 49.94 = 0.08 mm. Menor juego o menor huelgo: 50.00 49.97 = 0.03 mm.

    En la Fig. 2.6 se muestra el ajuste con juego o con huelgo, relacionado al ejemplo 2.5

    Mayor juego, Smax

    Lnea nula + 0.02

    0 0

    - 0.03 - 0.06

    Menor juego, Smin agujero

    eje

    Figura 2.6 - Representacin grfica del ajuste con juego o con huelgo.

    El concepto de mayor o menor juego (huelgo) apriete (interferencia) es ms simple en su forma grfica. Para construir la representacin grfica, sta comienza con el trazado de la lnea nula, a la cual le corresponde el valor nominal del ajuste (medida nominal del eje y del agujero que conforman el ajuste, los cuales tienen igual valor). A partir de esta lnea nula, nica tanto para el agujero como para el eje, de acuerdo a una escala y considerando los signos, se acota la magnitud de las desviaciones lmites del eje y del agujero. Con esto, para cada caso (sea para el eje o sea para el agujero) entre las lneas se determinan las medida superior lmite y la medida inferior lmite, lo que permite obtener el campo de tolerancia para los elementos eje y agujero.

    Finalmente, de acuerdo a los conceptos anteriormente definidos, en los esquemas es fcil observar el mayor juey menor juego (Fig. 2.6) y el mayor y menor apriete (Fig. 2.5). En la Fig. 2.6 se observa que en la representacin grfica del ajuste con juego, el campo de tolerancia del agujero se ubica sobre el campo de tolerancia del eje, es decir; la medida aprobatoria del agujero siempre es mayor que la medida aprobatoria del eje. De igual manera, en la Fig. 2.5 se observa que en la representacin grfica del ajuste con apriete, el campo de tolerancia del agujero se encuentra ubicado debajo del campo de tolerancia del eje, es decir; la medida aprobatoria del agujero siempre es menor que la medida aprobatoria del eje. Estos tipos de ajuste, sea con juego (huelgo) apriete (interferencia) se llaman ajustes garantizados.

    En relacin a los ajustes garantizados, tambin es posible otra variante, cuando las medidas lmites de los elementos que conforman la junta no garantizan la obtencin de un ajuste slo con juego un ajuste slo con apriete. El ajuste de este tipo de junta se llama ajuste de transicin ajuste indeterminado. En este caso, existe la posibilidad de obtener tanto un juego como un apriete y el carcter concreto de esta junta depender de las medidas reales de los elementos aprobados que intervienen en la junta. El ejemplo 6, d una idea ms clara sobre este tipo de ajuste.

    Ejemplo 2.6.- En un dibujo, para un agujero se indica la medida 0.0250+ y para un eje se indica la medida 0.030.0150

    ++ . Investigar qu tipo de ajuste ofrecer la junta de estos dos elementos y los valores de estos.

    El anlisis de las medidas de los elementos dados da:

    Medida superior lmite del agujero: 50.0 + 0.02 = 50.02 mm Medida inferior lmite del agujero: 50.0 + 0.00 = 50.00 mm Medida superior lmite del eje: 50.0 + 0.03 = 50.03 mm Medida inferior lmite del eje: 50.0 + 0.01 = 50.01 mm

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    Si se imagina que la junta entre el agujero (que tiene medida superior lmite) y el eje (que tiene medida inferior lmite) entonces se tendra un ajuste con juego, ya que la medida del agujero es mayor que la medida del eje. Este juego ser el mayor posible igual a: 50.02 50.01 = 0.01 mm. Para el caso de una junta entre el agujero (que tiene medida inferior lmite) y el eje (que tiene medida superior lmite), entonces se estara formando un ajuste con apriete (interferencia), cuyo valor sera igual a: 50.03 50.00 = 0.03 mm.

    En la Fig. 2.7 se presenta la representacin grfica del ajuste de transicin (indeterminado). En esta grfica, se observa que los campos de tolerancia del agujero y del eje se traslapan (superponen) uno sobre el otro, es decir; la medida aprobatoria del agujero puede ser mayor o menor que la medida aprobatoria deleje, lo cual no permite saber cul ser el ajuste a obtenerse antes de iniciar el proceso de fabricacin de las piezas a juntarse.

    Lnea nula

    + 0.02 0 0

    + 0.03 + 0.01

    Apriete mximo, Nmax

    agujero eje

    Juego mximo, Smax

    Figura 2.7. Representacin grfica de un ajuste indeterminado (de transicin).

    Lo ajustes con juego garantizado se utilizan en aquellos casos, cuando se permiten movimientos relativos de las piezas que conforman la junta. Los ajustes con apriete se utilizan cuando es necesario transmitir fuerza o momentos de rotacin sin fijacin suplementaria, slo por cuenta de la deformacin elstica que aparece durante el montaje de las piezas que intervienen en la junta.

    Los ajustes de transicin (indeterminados) tienen juegos y aprietes no muy grandes, por eso, ellos slo se utilizan en aquellos casos en que es necesario asegurar el centrado de las piezas. Es decir, cuando se quiera hacer coincidir el eje del elemento agujero con el del eje, debiendo indicar que al producirse esto, es necesario asegurar una sujecin suplementaria de las piezas que conforman la junta.

    Para los tres grupos de ajuste (con juego, con apriete o de transicin), diversos valores de ajuste de la junta pueden ser obtenidos, tan solo cambiando la posicin de los campos de tolerancia de ambas piezas (eje y agujero). Pero es evidente que tales composiciones pueden da como resultado muchas formas equivalentes, lo cual conllevara a la imposibilidad de poder centralizar la produccin de la medida del instrumento de corte (brocas, escariadores, punzones, etc.) que permite obtener la medida del agujero.

    En relacin a los procesos tecnolgicos (durante la fabricacin de las piezas) y de explotacin (durante la reparacin) es ms prctico obtener una variedad de ajustes cambiando la posicin del campo de tolerancia de una sola pieza, manteniendo invariable el campo de tolerancia de la otra pieza.

    2.7 SISTEMAS DE AJUSTE AGUJERO Y SISTEMA DE AJUSTE EJE

    Por ejemplo, los diferentes tipos de ajustes analizados pueden ser obtenidos variando solo el campo de tolerancia del eje y manteniendo invariable el campo de tolerancia del agujero. Este mtodo de formacin de diferentes ajustes se llama sistema de ajuste agujero. La pieza cuya posicin del campo de tolerancia es una base y no depende del carcter del ajuste exigido, se llama elemento base del sistema. Para el caso descrito, el elemento base es el agujero.

    Ajuste del sistema agujero.- Son aquellos ajustes en los cuales, los diferentes juegos o aprietes, se obtienen al juntar elementos ejes de diferentes medidas con un agujero base nico. La representacin de este sistema se muestra en la Fig. 2.8.

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    Lnea nula 0 0

    agujero

    eje

    eje

    eje

    Campo de tolerancia del agujero base

    Campo de tolerancia del eje para ajuste indeterminado

    Campo de tolerancia del eje para ajuste con apriete

    Campo de tolerancia del eje para ajuste con juego

    Figura 2.8 - Representacin grfica de los ajustes en el sistema agujero.

    Ajuste del sistema eje.- Son aquellos ajustes, en los cuales los diferentes juegos o aprietes pueden ser obtenidos variando solo la posicin de los campos de tolerancia de los agujeros, pero manteniendo siempre el campo de tolerancia del eje. En este caso, la pieza base es el eje (Fig. 2.9).

    Lnea nula 0 0

    agujero

    eje

    Campo de tolerancia del eje base

    Campo de tolerancia del agujero para ajuste indeterminado

    Campo de tolerancia del agujero para ajuste con juego

    Campo de tolerancia del agujero para ajuste con apriete

    agujero

    agujero

    Figura 2.9 - Representacin grfica de los ajustes en el sistema eje.

    En la prctica, en la industria de la construccin de mquinas, se da mayor aceptacin al sistema agujero, debido a que elaborar y medir el agujero es ms difcil y ms caro que elaborar y medir un eje, an siendo ambos de la misma medida y de la misma precisin.

    As, los ejes de diferentes precisiones (incluso, os de alta precisin) se pueden fabricar y medir con instrumentos universales como cuchillas, sistemas de rectificado, micrmetros, etc.; pero para la elaboracin y la medicin de los agujeros exactos se necesitan instrumentos especiales y caros (escariadores, fresas, brochas, calibres de prueba, etc.). El nmero de kits de tales instrumentos, necesarios para la elaboracin del agujero con una medida nominal dada, depende de la variedad de desviaciones lmites que pueden ser asignadas por el diseador.

    Suponiendo que se necesita fabricar tres kits de elementos con igual medida nominal e igual precisin para la formacin de ajustes con juego, con apriete e indeterminado. Si se utiliza el sistema agujero, entonces la medida lmite del agujero para todos los ajustes ser la misma y para la elaboracin y medicin de este agujero se necesitar slo un kit de instrumentos especiales. Para este mismo caso, en el sistema eje, la medida lmite del agujero para cada juego ser diferente, en consecuencia; para elaborar y medir estos agujeros se necesitar tres kits de instrumentos especiales, diferentes uno del otro.

    Para hacer ms cmodo el trabajo del diseador al asignar un ajuste y del operario al elaborar el elemento o pieza, se ha condicionado que el campo de tolerancia del elemento base del sistema de ajuste elegido debe satisfacer una condicin obligatoria: una de las medidas lmite del elemento base debe concordar con la medida nominal.

    Por eso, para el agujero base la medida lmite inferior concuerda con la medida nominal (o lo que es lo mismo, la desviacin inferior del agujero base es nula, tal como se muestra en la Fig. 2.8) y para el eje base, la medida lmite superior concuerda con la medida nominal (o tambin, la desviacin superior del eje base es nula, como se observa en la Fig. 2.9).

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    Todo lo dicho anteriormente significa que para los elementos base en cualquier sistema, se ha tomado un campo de tolerancia asimtrico unilateral, lo cual tambin puede ser expresado de otra forma: la tolerancia del elemento base del sistema de ajuste siempre est dirigido hacia el cuerpo del elemento. Es por eso, que para el caso del agujero base est dirigido hacia el aumento de la medida lmite en comparacin con la nominal y para el eje base, hacia la disminucin de la medida lmite en comparacin con la medida nominal.

    2.7 FUNDAMENTOS DE LA INTERCAMBIABILIDAD.

    Uno de los principios importantes utilizados por los diseadores en la etapa de proyecto y fabricacin de todas las mquinas y sus piezas componentes es el principio de intercambiabilidad. La intercambiabilidad es una propiedad de la independencia de la fabricacin de las piezas, conjuntos o mdulos de las mquinas, que permite juntarlas durante el montaje y la reparacin o reemplazarla sin realizar ajustes u operaciones suplementarias, asegurando de esta forma, la capacidad de trabajo necesaria e indicada por las especificaciones tcnicas.

    Por independencia de la fabricacin de las piezas, se entiende la fabricacin en tiempos y lugares diferentes (talleres, maestranzas, fbricas, ciudades, incluso pases). Como ejemplo de intercambiabilidad se pueden citar diversos ejemplos cotidianos: una llave para tuercas debe ajustarse a la cabeza de una tuerca o perno; un tornillo debe atornillarse en un agujero con rosca; un enchufe debe entrar en un tomacorriente; un mdulo (por ejemplo, el motor de un auto) fabricado en una ciudad, debe montarse en una unidad nica (ensambladora de auto) en la lnea de ensamblaje de una fabrica ubicada en otra ciudad.

    Exactamente, la necesidad de la intercambiabilidad apareci hace mucho, pero el mayor desarrollo de ella sucedi con el desarrollo de la construccin de maquinarias, particularmente en condiciones de produccin masiva y ahora, en los ltimos tiempos, en condiciones de produccin automatizada y robotizada. La observacin de la regla de intercambiabilidad asegura una sencillez en el montaje y la reparacin, facilita los procesos de construccin (el diseador no necesita buscar una solucin original cada vez que aparece un problema, sino que le es ms fcil utilizar soluciones aprobadas y probadas), da la posibilidad de la especializacin y la cooperacin entre diferentes fbricas y talleres ubicados en diferentes ciudades y diferentes pases. A su vez, la especializacin abarata la produccin ya que se tiene la posibilidad de utilizar equipos especializados de alta produccin y no equipos universales que pueden realizar diversas tareas, pero con una gran lentitud de produccin.

    La intercambiabilidad se clasifica en completa e incompleta. La intercambiabilidad completa permite obtener un ndice de calidad dado sin operaciones suplementarias en el proceso de montaje. La intercambiabilidad incompleta necesita de operaciones suplementarias durante el proceso de montaje, como la seleccin y regulacin de determinadas piezas.

    La intercambiabilidad ms comn es la incompleta, la cual asegura el llamado montaje selectivo, es decir, la seleccin preliminar de elementos con medidas aprobadas en determinados grupos de medidas y como resultado del cual, aparece la posibilidad de obtener determinados ndices tcnicos y de explotacin de la produccin los elementos o piezas, bajo menores condiciones de precisin que deben reunir los elementos (lo cual es econmicamente beneficioso).

    Ejemplo 2.7.- En el dibujo de un agujero se indica la medida de 0.05490+ y en el dibujo del eje, que debe unirse a este agujero, se indica la medida 0.0360.09090 . La asignacin de estas medidas muestra que cualquier agujero aprobado (tolerancia en zona positiva) ser mayor que cualquier eje aprobado (tolerancia en zona negativa), entonces, durante el montaje se tendr un ajuste con juego. Si se calcula la magnitud del mximo juego como la diferencia entre la medida superior lmite del agujero y la medida inferior lmite del eje, se tiene: 90.054 89.910 0.144 mm 144 mmax max minS D d = = = = .

    Si las limitadas posibilidades tecnolgicas de la fbrica dada no permite elaborar el elemento indicado (agujero y eje) con menores tolerancias, y al mismo tiempo, ocurre que el mximo ajuste con juego calculado anteriormente 144 mmaxS = obtenido para esta junta, no es sumamente grande para su trabajo normal, entonces, para elevar la precisin de la junta se utiliza el montaje selectivo. Con este fin, todos los agujeros y ejes aprobados se agrupan en tres grupos de medidas, despus de lo cual, los elementos de un mismo grupo se montan por el principio de intercambiabilidad completa.

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    La seleccin de la produccin de agujeros aprobados se realiza de la siguiente manera. La tolerancia del agujero es igual a 54 m, luego; para cada grupo de medida se asignan elementos con tolerancia tres veces menor que la indicada en los dibujos o planos, de tal manera que el primer grupo de agujeros las desviaciones reales sern de 0 hasta +18 m; para el segundo grupo, se agruparn agujeros con desviaciones reales de +18 hasta +36 m y en el tercer grupo se agruparn los elementos agujero con desviaciones reales de +36 hasta +54 m. Lo sejes fabricados se seleccionarn de manera idntica. La tolerancia del eje tambin es de 54 mm, por eso; en el primer grupo se tendrn ejes con desviaciones reales de -90 hasta -72 m; en el segundo grupo se tendrn medidas eje desde -72 hasta -54 m, y en el tercer grupo, las desviaciones sern de -54 hasta -36 m.

    Para la formacin de la junta, los agujeros del primer grupo se juntarn con los ejes del primer grupo; los agujeros del segundo grupo con ejes del segundo grupo y agujeros del tercer grupo con ejes del tercer grupo. La particin de la tolerancia de agujeros y ejes se muestra en el esquema de ajustes (Fig. 2.10), en donde adems, se ha determinado los juegos mximos formados durante el montaje. Se observa que durante el montaje de la junta, el mximo juego obtenido para estos grupos ( , ,max1 max2 max3S S S ) preliminarmente son iguales a 108 m, es decir; sin disminuir la tolerancia de fabricacin de los elementos a unir, la precisin del ajuste fue elevada.

    1 grupo

    + 0.054

    0 0

    + 0.036 + 0.018

    Campo de tolerancia del agujero

    Campo de tolerancia

    del eje

    2 grupo 3 grupo

    - 0.054 - 0.072 - 0.090

    - 0.036

    1 grupo 2 grupo 3 grupo

    Figura 2.10 - Esquema del mejoramiento de la precisin por intercambiabilidad.

    2.8 ESTANDARIZACIN Y UNIFICACIN

    Para asegurar la intercambiabilidad es necesario que los procesos de construccin de mquinas, elaboracin de piezas y montaje de ellos en conjuntos se realice en correspondencia con determinadas reglas y normas. As, se recuerda el hecho que las medidas nominales obtenidas por el constructor deben redondearse al valor superior ms cercano de una serie de medidas establecida especialmente para este fin, mientras que los campos de tolerancia de los elementos base del sistema de ajuste debe ubicarse en forma asimtrica, de tal manera que la tolerancia debe estar dirigida hacia el cuerpo del elemento.

    Estas y otras reglas, normas, exigencias para determinados aspectos (en los ejemplos expuestos, los aspectos tratados son las medidas lineales, campos de tolerancia de agujeros base y ejes base) se desarrollan en forma de un documento que se llama estndar. Correspondientemente, la determinacin y utilizacin de indicadas reglas, normas, exigencias, es decir, de los estndares; se llama estandarizacin.

    La estandarizacin se fundamenta en la reunin de los logros de la ciencia, tcnica y transmisin de experiencias de produccin. En relacin con las preguntas que se trata de esclarecer en este acpite, la estandarizacin determina no solo la situacin actual de la ciencia sobre la precisin en la ejecucin de medidas y su utilizacin para la elaboracin de elementos, sino tambin su desarrollo futuro.

    En caso muy general, la estandarizacin considera el establecimiento de unidades de medidas fsicas, trminos y designaciones, exigencias para la produccin y realizacin de procesos (eleccin y determinacin de las caractersticas cualitativas de los ndices de produccin, mtodos de control y medida, procesos tecnolgicos, etc.), as mismo, exigencias en la seguridad del trabajo y conservacin de los materiales.

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    Uno de los mtodos ms difundidos y efectivos de la estandarizacin es la unificacin. La unificacin, que proviene de la lengua latina, que significa reunin cualquier tipo de concepto en uno solo, para una forma o sistema. Con la unificacin se ha logrado disminuir el nmero de medidas de designacin funcional similar, se utiliza al mximo iguales conjuntos y elementos (rodamientos, pernos, tuercas, etc.) en diferentes mquinas, se reduce la diversidad de elementos similares utilizados en diferentes elementos (dimetros de agujeros, medidas de roscas, etc.). La unificacin permite sustancialmente contraer el uso de fuentes de materiales en diferentes tipos de presentacin. Aparece la posibilidad de utilizar procesos tecnolgicos ms perfectos, disminuye el costo de la produccin de elementos, se reducen los tiempos de fabricacin o de procesos, y el abastecimiento de la materia prima en la fbrica.

    2.9 FUNDAMENTOS DE LA CALIDAD DE LA PRODUCCIN

    Como muestra la prctica, la estandarizacin asegura el progreso del desarrollo de la economa nacional y la elevacin estable de la calidad de todos los tipos de produccin. Por calidad de la produccin se entiende el conjunto de las propiedades que aseguran la utilizacin de la produccin para lo cual fueron elaboradas. Los ndices de calidad para la elaboracin de la produccin cuantitativamente caracterizan una o algunas de sus propiedades, las cuales pueden expresarse en diferentes unidades, por ejemplo; m/min (velocidad de corte), h (tiempo de trabajo seguro), etc.

    La calidad se puede entender en un sentido muy amplio, si se consigue extraer algunos ndices de calidad, tales como:

    ndice de designacin.- que cuantitativamente caracteriza la funcin fundamental de la produccin (tales como potencia, velocidad, etc.).

    ndices econmicos.- los que caracterizan los gastos y costos en los procesos de produccin.

    ndices de confiabilidad- como tiempo de vida, fiabilidad, etc. ndices ergonmicos.- los que caracterizan la condicin ptima de trabajo que asegurarn la

    ms elevada produccin y conservacin del estilo de vida de la poblacin. ndices estticos.- los que caracterizan la racionalidad y perfeccin de la forma del

    elemento. ndices tecnolgicos.- los que caracterizan las condiciones de elaboracin del elemento con

    determinadas propiedades bajo menores costos. ndices ecolgicos y tambin los ndices de seguridad, que caracterizan la conservacin del

    medio circundante durante el trabajo del elemento y la seguridad durante su servicio.

    En el proceso de explotacin de la produccin (hasta el desgaste fsico total o el envejecimiento moral) la calidad se asegura al observar las establecidas reglas de explotacin y de reparacin. El problema de la elevacin sistemtica de la calidad tiene un gran significado poltico, social, econmico y tcnico-cientfico. La alta calidad de la produccin asegura la concurrencia en el mercado mundial, as tambin certifica el progreso de la sociedad civil.

    El atestado o certificacin de calidad es un estmulo importante para la elevacin de la calidad de la produccin. Existen dos categoras de calidad: elevada y primera.

    La categora de levada calidad se certifica con la produccin fabril, que responde a la documentacin tcnica y normativa, bajo la cual se efecta la produccin. Esta produccin se encuentra en un nivel de los mejores logros mundiales o que superan a ellos. Esta produccin se caracteriza por un elevado ndice de calidad, el cual es estable.

    La categora de primera calidad est referida a la produccin bajo ndices tcnico-econmicos correspondientes al estndar para una produccin en serie y que satisface las exigencias contemporneas de la produccin nacional y de la poblacin de las naciones. Si la produccin bajo calificacin peridica no corresponde a las exigencias solicitadas, entonces esta produccin es desterrada de la fbrica.

    El plazo de accin de la categora de la calidad debe ser establecido independientemente para cada caso. Instituciones especializadas efectan la calificacin considerando los periodos de envejecimiento moral de la produccin calificada y la necesidad de su reconsideracin.