La relación entre tolerancia dimensional, tolerancia geométrica y rugosidad superficial.
1. Relación entre la tolerancia de forma y la rugosidad superficial
Si bien no existe una relación directa entre el error de forma y la rugosidad superficial en términos numéricos y de medición, sí existe una cierta relación proporcional entre ambos bajo determinadas condiciones de procesamiento. Según investigaciones experimentales, con una precisión normal, la rugosidad superficial representa entre 1/5 y 1/4 de la tolerancia de forma. Por lo tanto, para garantizar la tolerancia de forma, el valor máximo admisible del parámetro de altura de rugosidad superficial correspondiente debe limitarse adecuadamente.
En general, los valores de tolerancia entre la tolerancia dimensional, la tolerancia de forma, la tolerancia de posición y la rugosidad superficial tienen la siguiente relación: tolerancia dimensional > tolerancia de posición > tolerancia de forma > parámetro de altura de la rugosidad superficial.
Resulta evidente, a partir de la relación numérica entre tamaño, forma y rugosidad superficial, que dicha relación debe coordinarse y gestionarse adecuadamente durante el diseño. Al marcar el valor de tolerancia en el plano, debe cumplirse que el valor de rugosidad de la superficie sea menor que su tolerancia de forma; que la tolerancia de forma sea menor que su tolerancia de posición; y que la diferencia de posición sea menor que su tolerancia dimensional. De lo contrario, se producirán diversos problemas en la fabricación. Sin embargo, el aspecto más complejo del diseño reside en cómo gestionar la relación entre la tolerancia dimensional y la rugosidad superficial, así como la relación entre las distintas precisiones de ajuste y la rugosidad superficial.
Generalmente, se determina según la siguiente relación:
1. Cuando la tolerancia de forma es el 60% de la tolerancia de tamaño (precisión geométrica relativa media), Ra≤0,05IT;
2. Cuando la tolerancia de forma es el 40% de la tolerancia de tamaño (alta precisión geométrica relativa), Ra≤0,025IT;
3. Cuando la tolerancia de forma es el 25% de la tolerancia de tamaño (alta precisión geométrica relativa), Ra≤0,012IT;
4. Cuando la tolerancia de forma es menor al 25% de la tolerancia de tamaño (precisión geométrica relativa ultra alta), Ra≤0,15Tf (valor de tolerancia de forma).
El valor de referencia más sencillo: la tolerancia dimensional es de 3 a 4 veces la rugosidad, lo cual resulta lo más económico.
2. Selección de tolerancias geométricas
1. Selección de elementos de tolerancia geométrica
Se deben aprovechar al máximo las funciones de los elementos de control integral para reducir los elementos de tolerancia geométrica y los correspondientes elementos de detección de errores geométricos que figuran en los planos.
Partiendo de la premisa de cumplir con los requisitos funcionales, se deben seleccionar elementos fáciles de medir. Por ejemplo, la tolerancia de coaxialidad suele sustituirse por la tolerancia de desviación radial. Sin embargo, cabe señalar que la desviación radial es una combinación del error de coaxialidad y el error de forma cilíndrica. Por lo tanto, al sustituirla, el valor de la tolerancia de desviación radial debe ser ligeramente superior al de la tolerancia de coaxialidad; de lo contrario, resultará demasiado estricto.
2. Selección de principios de tolerancia
En función de los requisitos funcionales de los elementos medidos, deben utilizarse plenamente las funciones de las tolerancias, así como la viabilidad y la economía de la adopción del principio de tolerancia.
El principio independiente se utiliza en ocasiones en las que los requisitos de precisión dimensional y geométrica son bastante diferentes y deben cumplirse por separado, o bien, los dos no están relacionados, para garantizar la precisión del movimiento, el sellado y que no se observe ninguna tolerancia.
El requisito de inclusión se utiliza principalmente en ocasiones en las que es necesario garantizar estrictamente que las propiedades coincidentes.
El requisito de entidad máxima se utiliza para el elemento central y, por lo general, se utiliza en situaciones en las que el requisito accesorio es la ensamblabilidad (sin requisitos de propiedades coincidentes).
El requisito de espesor mínimo de la pieza se utiliza principalmente en situaciones en las que es necesario garantizar la resistencia de la pieza y el espesor mínimo de la pared.
El requisito de reversibilidad se utiliza junto con el requisito de entidad máxima (mínima) para aprovechar al máximo la zona de tolerancia, ampliar el rango del tamaño real del elemento medido y mejorar la eficiencia. Puede seleccionarse sin afectar el rendimiento.
3. Selección de elementos de referencia
1) Selección de las partes de referencia
(1) Seleccione la superficie de unión donde la pieza está posicionada en la máquina como pieza de referencia. Por ejemplo, el plano inferior y el lateral de la caja, el eje de las piezas en forma de disco, el muñón de soporte o el orificio de soporte de la pieza giratoria, etc.
(2) El elemento de referencia debe tener el tamaño y la rigidez suficientes para garantizar un posicionamiento estable y fiable. Por ejemplo, utilizar dos o más ejes muy separados para formar un eje de referencia común es más estable que utilizar un único eje de referencia.
(3) Seleccione una superficie que se procese con mayor precisión como parte de referencia.
- Procure unificar los datos de montaje, procesamiento e inspección. De esta forma, se eliminarán los errores causados por datos inconsistentes y se simplificará el diseño y la fabricación de dispositivos y herramientas de medición, facilitando así la medición.
2) Determinación del número de datos
En términos generales, el número de referencias debe determinarse según los requisitos de orientación y posicionamiento geométrico de los elementos de tolerancia. Las tolerancias de orientación suelen requerir una sola referencia, mientras que las de posicionamiento requieren una o más. Por ejemplo, para las tolerancias de paralelismo, perpendicularidad y coaxialidad, generalmente se utiliza un solo plano o un solo eje como referencia; para las tolerancias de posición, es necesario determinar la precisión de posicionamiento del sistema de orificios, por lo que pueden utilizarse dos o tres referencias.
3) Ordenación de los datos
Cuando se seleccionan más de dos elementos de referencia, se debe especificar el orden de estos elementos y anotarlo en el marco de tolerancias como primero, segundo y tercero. El primer elemento de referencia es el principal y el segundo, el secundario.
4. Selección de valores de tolerancia geométrica
Principio general: Seleccionar el valor de tolerancia más económico partiendo de la base de que se cumpla la función de la pieza.
De acuerdo con los requisitos funcionales de la pieza, considere la economía de procesamiento y la estructura y rigidez de la misma, y determine el valor de tolerancia del elemento según la tabla. Además, considere los siguientes factores:
La tolerancia de forma que proporciona el mismo elemento debe ser menor que el valor de la tolerancia de posición;
El valor de tolerancia de forma de las piezas cilíndricas (excepto la rectitud del eje) debe ser menor que su valor de tolerancia de tamaño; en el mismo plano, el valor de tolerancia de planitud debe ser menor que el valor de tolerancia de paralelismo del plano con respecto al plano de referencia.
El valor de tolerancia de paralelismo debe ser menor que su correspondiente valor de tolerancia de distancia.
Relación proporcional aproximada entre la rugosidad superficial y la tolerancia de forma: Normalmente, el valor Ra de la rugosidad superficial se puede tomar como (20%~25%) del valor de la tolerancia de forma.
Para las siguientes situaciones, considerando la dificultad del procesamiento y la influencia de otros factores además de los parámetros principales, bajo la condición de cumplir con los requisitos de la función de la pieza, reduzca apropiadamente 1~2 niveles para seleccionar:
Agujero relativo al eje;
Eje y orificio delgados y relativamente grandes; Eje y orificio con gran distancia entre sí;
Superficie de la pieza con gran anchura (mayor de 1/2 de la longitud);
Tolerancia de paralelismo y perpendicularidad entre líneas y entre líneas y caras.
5. Disposiciones para tolerancias no indicadas de forma y posición
Para simplificar el dibujo, no es necesario indicar las tolerancias de forma y posición cuando la precisión de forma y posición se puede garantizar mediante el mecanizado convencional. Las tolerancias de forma y posición no indicadas se implementarán de acuerdo con las disposiciones de la norma GB/T1184-1996. El contenido general es el siguiente:
(1) Se especifican tres grados de tolerancia H, K y L para rectitud, planitud, perpendicularidad, simetría y desviación circular no indicadas.
(2) El valor de tolerancia de redondez no indicado es igual al valor de tolerancia del diámetro, pero no puede ser mayor que el valor de tolerancia no indicado de la excentricidad circular radial.
(3) El valor de tolerancia de cilindricidad no indicado no está especificado y está controlado por las tolerancias indicadas o no indicadas de la tolerancia de redondez del elemento, la rectitud del elemento y el paralelismo relativo del elemento.
(4) El valor de tolerancia de paralelismo no indicado es igual al mayor de la tolerancia dimensional entre el elemento medido y el elemento de referencia y el valor de tolerancia no indicado de la tolerancia de forma (rectitud o planitud) del elemento medido, y el más largo de los dos elementos se toma como referencia.
(5) El valor de tolerancia de coaxialidad no especificado no está especificado. Si es necesario, el valor de tolerancia de coaxialidad no especificado puede tomarse como igual a la tolerancia de desviación circular no especificada.
(6) Los valores de tolerancia de perfil lineal, perfil de superficie, inclinación y posición no especificados están todos controlados por la tolerancia de dimensión lineal o tolerancia angular especificada o no especificada de cada elemento.
(7) El valor de tolerancia de recorrido total no especificado no está especificado.
6. Representación gráfica de valores de tolerancia geométrica no especificados.
Si se utilizan los valores de tolerancia no especificados en la norma GB/T1184-1996, se debe indicar el código de la norma y del grado en la barra de título o en los requisitos técnicos.
: "GB/T1184-K".
Las tolerancias de trabajo que no estén marcadas con "Principios de tolerancia de acuerdo con GB/T 4249" en el plano deben implementarse de acuerdo con los requisitos de "GB/T 1800.2-1998".