ITI MARCONI serale - PADOVA prof. M. Burgarelli TOLLERANZE ... · Le tolleranze geometriche sono stabilite in funzione delle esigenze funzionali, di forma e dimensione Ad esempio

TOLLERANZE GEOMETRICHE

ITI MARCONI serale - PADOVA prof. M. Burgarelli






GENERALITÀ UNI 7226/1 (ISO 1101)

Le tolleranze geometriche tengono conto degli errori geometrici che le superfici reali hanno rispetto a quelle ideali indicate a disegno.

Una tolleranza geometrica stabilisce lo spazio (area o volume) entro il quale deve trovarsi l’elemento oggetto della tolleranza stessa.

“Stabiliscono i limiti di variabilità di un elemento geometrico rispetto …………..”

Le tolleranze geometriche sono stabilite in funzione delle esigenze funzionali, di forma e dimensione

Ad esempio -il caso di guide prismatiche: la mancata precisione della posizione delle superfici e della loro planarità può pregiudicare il movimento; - cilindricità di un perno ed alla condizione di sua coassialità con un foro, …


TOLLERANZE GEOMETRICHESTORIA

1) Sviluppate e implementate nel periodo della II guerra mondiale da USA e GB

2) 1940 USA : la Chevrolet dava alle stampe una pubblicazione le tolleranze di posizione

3) 1945 USA : l'amministrazione militare pubblica un proprio manuale in cui vengono introdotti i simboli delle tolleranze di forma e posizione

4) 1948 GB : prima norma riguardante i concetti base

5) 1966 USA : pubblicazione delle norme in cui i simboli assunsero l'attuale forma

6) metà anni 60' ITALIA : in alcune aziende si introducevano le tolleranze geometriche

- METODO NON RECENTE MA NON DEL TUTTO SFRUTTATO NEI PAESI EUROPEI- ESSENZIALE PER I BENEFICI CHE PUÒ' APPORTARE NEI MERCATI ALTAMENTE COMPETITIVI



GENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (1)

La valutazione di un accoppiamento valutando solo le tolleranze dimensionali porta a trascurare gli effetti della forma

Un accoppiamento previsto scorrevole (es. H/h), nel rispetto delle dimensioni può diventare forzato se non vengono imposti limiti sulla cilindricità e sulla rettelineità


L'andamento sinuoso del pezzo non viene rilevato dal calibro che accerta, localmente, sezione per sezione, il rispetto della tolleranza dimensionale



Il perno, nel rispetto delle tolleranze dimensionali, non riesce ad accoppiarsi per l'errore di rettilineità



ACCETTABILE !


NON ACCETTABILE !





Piastra a 4 fori e condizione funzionale di montaggio




Disegno con quotatura funzionale e tolleranze dimensionali


GENERALITÀ’: tolleranze dimensionali e geometriche (3)


CONSIDERAZIONI

1) La quotatura in serie può condurre ad un accumulo dell'errore sulla posizione dei fori


GENERALITÀ’: tolleranze dimensionali e geometriche (3)


CONSIDERAZIONI

2) non è definito come disporre il pezzo per il controllo delle tolleranze dimensionali

Entrambi i metodi sono accettabili ma, se non definiti riferimenti certi e tolleranze geometriche (che definiscono l'orientamento dei bordi), possono portare a risultati completamente diversi




CONSIDERAZIONI

3) non è univocamente definito se i fori sono localizzati rispetto ai bordi (quindi i bordi sono riferimento) o se sono i bordi ad essere localizzati rispetto ai fori (e quindi la posizione dei fori è riferimento)

Ciò comporta che in un controllo è lecito sia

- prendere i bordi come riferimento e quindi verificare la posizione dei fori sia

- prendere i fori come riferimento (per esempio attraverso una dima con 4 perni) e quindi verificare la posizione dei bordi



CONSIDERAZIONI

4) Ipotizzando di prendere come riferimento i bordi il controllo delle quote di posizione dei fori può avvenire con metodi diversi

Senza l'indicazione di riferimenti certi entrambi i metodi sono accettabili ma possono portare a risultati diversi

IL CONTROLLO NON E' NE' UNIVOCO NE' RIPETIBILE





5) La zona di tolleranza per la posizione dell'asse del foro è quadrata mentre la forma del foro è circolare (zona di tolleranza ed elemento fisico hanno geometrie diverse)

Il fatto che la forma della zona di tolleranza sia quadrata comporta che, rispetto alla posizione ideale dell'asse del foro (punto O), sono ritenute accettabili delle posizioni (ad esempio vertice del quadrato) che distano dal punto O di riferimento di una quantità (0,14 nell'esempio) maggiore rispetto alla tolleranza di riferimento (0,1 nell'esempio)

CONSIDERAZIONI



CONSIDERAZIONIGENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (3)

5) Inoltre il fatto di avere una zona di tolleranza quadrata comporta che alcuni punti (punto 1 nell'esempio) sono ritenuti accettabiliperché rientrano nella zona di tolleranza mentre altri punti (punto 2 nell'esempio) sono ritenuti non accettabili essendo fuori dalla zona di tolleranza.

Tutto ciò nonostante, rispetto alla posizione ideale O, la distanza del punto 2 sia minore della distanza del del punto 1



CONSIDERAZIONIGENERALITÀ : tolleranze dimensionali e geometriche (3)

6) Il pezzo potrebbe essere rifiutato al controllo, perché non conforme alle tolleranze prescritte, nonostante in pratica SIA ACCETTABILE !!!



Il dimensionamento funzionale : GD&T

Geometric Dimensioning and Tolerancing

È un linguaggio simbolico per specificare, sin dalla fase iniziale di progettazione, attraverso l'analisi funzionale dei singoli componenti, i limiti di imperfezioni tollerati in modo da garantire :

- montaggi corretti

- funzionalità

-precisare gli obiettivi di fabbricazione

- la riduzione dei costi di produzione

- controlli univoci e ripetibili

Per far ciò ogni elemento del pezzo deve essere pienamente definito in termini di dimensione, posizione, orientamento e forma



Il dimensionamento funzionale : GD&T CONFRONTO



Il dimensionamento funzionale : GD&TUn esempio

TOLLERANZE GEOMETRICHEIL PRINCIPIO DI INDIPENDENZA

“Ciascuna prescrizione dimensionale o geometrica specificata su un disegno deve essere rispettata in se stessa in modo indipendente, salvo, non sia prescritta, sul disegno, una relazione particolare.Pertanto, in mancanza di indicazioni specifiche, le tolleranze geometriche si applicano senza tener conto delle dimensioni dell’elemento, e le sue prescrizioni (dimensionali e geometriche) devono essere trattate come esigenze tra loro indipendenti”

Le tolleranze geometriche limitano lo scostamento di un elemento in rapporto alla sua forma od al suo orientamento od alla sua posizione, considerati teoricamente esatti, senza tener conto delle dimensioni dell’elemento.D'altronde le tolleranze dimensionali controllano solo le dimensioni locali reali di un elemento ma non i suoi errori di forma


NORMA DI RIFERIMENTO : UNI EN ISO 8015 del 2011

È il principio fondamentale per l'assegnazione delle tolleranze

TOLLERANZE GEOMETRICHEIL PRINCIPIO DI INDIPENDENZA

La norma ISO 8015 stabilisce che per default, senza la necessità di alcuna dicitura, ciascuna prescrizione GPS debba essere considerata indipendente dalle altre specificazioni (tranne il caso in cui si usino modificatori come M e E).

Solo nel caso in cui si utilizzano altri stantard bisogna indicarlo esplicitamente.



DEFINIZIONI E CONCETTI BASE

La zona di tolleranza geometrica definisce una porzione di spazio (in 2D o 3D)limitato da una o più linee o superfici geometriche perfette, e caratterizzato da unadimensione lineare, denominata tolleranza

Una tolleranza geometrica applicataad un elemento geometricodefinisce la zona all'interno dellaquale l'elemento geometrico deveessere contenuto.

Le tolleranze geometriche devonoessere specificate in accordo arequisiti funzionali e possono essereinfluenzate inoltre da requisitiderivanti dai metodi di fabbricazioneed ispezione.



DEFINIZIONI E CONCETTI BASE

La zona di tolleranza può essere:

. l'area interna ad una circonferenza;

. l'area compresa fra due circonferenze concentriche;

. l'area compresa fra due rette parallele o tra due linee fra loro equidistanti;

. lo spazio compreso fra due piani paralleli ovvero fra due superfici fra loroequidistanti;. lo spazio interno ad un cilindro o lo spazio compreso fra due cilindri coassiali;. lo spazio interno ad una sfera;. (lo spazio interno ad un parallelepipedo)

L’elemento geometrico posto in tolleranza può assumere qualsiasi forma ed orientamento all’interno della propriazona di tolleranza.



CLASSIFICAZIONE TOLLERANZE GEOMETRICHE

Tolleranze di forma

Tolleranze di orientamento

Tolleranze di posizione

Tolleranze di oscillazione

ASSOCIABILE

(riferite ad altri elementi del pezzo)

ASSOLUTA (non riferite ad altri elementi del pezzo)

Una tolleranza associabile stabilisce la massima deviazione consentita alla relazione geometrica che si vuole controllare tra un elemento del pezzo (quello soggetto a tolleranza) ed un altro (elemento del pezzo) che funge da riferimento



Riquadro suddiviso in due, tre o più caselle

– Simbolo della tolleranza geometrica

– Il valore della tolleranza espressa nella stessa UM della quota

– Lettere che individuano gli elementi di riferimento (datum feature)

– Eventuali modificatori

Esempi :

INDICAZIONE DELLA TOLLERANZA



Indicazione di un riferimento

due elementi costituiti da un solo riferimento

più riferimenti secondo un ordine di priorità




Eventuali annotazioni vengono poste sopra il riquadro

Esempi :

Indicazioni di più tolleranze geometriche

Esempi :




Tolleranze applicate ad una lunghezza limitata

La tolleranza di parallelismo si applica su una lunghezza di 100 mm

La tolleranza di parallelismo di 0,1 mm, estesa alla lunghezza totale, diventa di 0,05 mm su una lunghezza di 200 mm



TOLLERANZE GEOMETRICHEINDICAZIONE DELLA TOLLERANZA


TOLLERANZE GEOMETRICHEINDICAZIONE DELLA TOLLERANZA



Tolleranza che si riferisce solo ad una parte dell’elemento




DIREZIONE DELLA ZONA DI TOLLERANZA

La direzione della zona di tolleranza di orientamento è a 0° o 90° in accordo alla direzione delle frecce delle linee di misura.

Esempio



DIREZIONE DELLA ZONA DI TOLLERANZA



RIFERIMENTI

Riferimento: forma geometrica teoricamente esatta (asse, piano, retta) a cui si riferiscono gli elementi soggetti a tolleranza.



POSIZIONE RIFERIMENTI






POSIZIONE RIFERIMENTI ATTENZIONE !!!

RIFERIMENTI DIVERSI



Osservazione : da evitare l’indicazione diretta dei riferimenti o il posizionamento diretto sull'elemento di simmetria

POSIZIONE RIFERIMENTI ATTENZIONE !!!



Tolleranza o riferimento che si riferiscono solo ad una parte dell’elemento




I RIFERIMENTI DEFINIZIONI SECONDO ASME Y15.5 DEL 2009

- ELEMENTO ( FEATURE) : enti geometrici (assi, piani, superfici,…) che compongono il pezzo

Elementi

Non dimensionabili : che non possono essere misurati con il calibro. Es. piani, superfici cilindriche, ...

Dimensionabili (feature of size): possono essere misurati con il calibro. Es. fori, scanalature, ...




- ELEMENTO DI RIFERIMENTO ( DATUM FEATURE) : superficie fisica di parti reali imperfette che è etichettata. L'elemento di riferimento è quello che si può toccare. Gli elementi di riferimento servono per limitare i gradi di libertà (di rotazione e traslazione) durante l'assemblaggio




- RIFERIMENTO (DATUM) : elemento geometrico astratto (punto, piano, asse) che rappresenta o la controparte perfetta del datum feature (es. piano ideale) o l'elemento di simmetria della controparte perfetta del datum feature




- ELEMENTO DI RIFERIMENTO SIMULATO (DATUM FEATURE SIMULATOR) : sono gli elementi fisici delle attrezzature di verifica o di produzione, concettualmente perfetti (e fisicamente quasi perfetti), che permettono di simulare il datum


TOLLERANZE GEOMETRICHEI RIFERIMENTI OSSERVAZIONI

1) I riferimenti non si trovano sul pezzo ma sono concetti astratti (piani o assi) che vengono simulati da una attrezzatura di verifica o di produzione

2) Sul disegno l'indicazione del riferimento è posta sull'elemento di riferimento (datum feature). Il simbolo individua un datum feature. Da questi si deduce poi il riferimento (datum)

3) I riferimenti vanno sempre stabiliti in base a esigenze funzionali perché se fossero scelti in base al posizionamento tecnologico dei pezzi, possono essere ridotte le tolleranze disponibili



I RIFERIMENTI

DATUM FEATURE

NON DIMENSIONABILE

DIMENSIONABILE

PIANI

ASSI O PIANI MEDIANI

SCELTA DEL DATUM FEATURE



I RIFERIMENTIPIANO COME DATUM FEATURE

Se il datun feature è una superficie piana il riferimento (datum) è fornito da un piano teorico di inviluppo (es. piano tangente) e l'elemento di riferimento simulato è costituito dal piano di riscontro in granito del dispositivo di controllo



I RIFERIMENTI

SUPERFICIE CILINDRICA ESTERNA COME DATUM FEATURE

In questo caso il riferimento è costituito dall'asse mediano.



I RIFERIMENTI




I RIFERIMENTI


ATTENZIONE !!!

Non vanno usate le superfici cilindriche come riferimento



I RIFERIMENTI


In alcuni casi il riferimento simulato è costituito dall'asse comune di due riferimenti, scelti in modo da risultare coassiali



I RIFERIMENTI

SUPERFICIE CILINDRICA INTERNA COME DATUM FEATURE



I RIFERIMENTI




I RIFERIMENTI




I RIFERIMENTI

SUPERFICI PIANE ESTERNE COME DATUM FEATURE



I RIFERIMENTI

SUPERFICI PIANE ESTERNE COME DATUM FEATURE



I RIFERIMENTI

SUPERFICI PIANE INTERNE COME DATUM FEATURE



I RIFERIMENTI

SUPERFICI PIANE INTERNE COME DATUM FEATURE

Il riferimento diventa il piano mediano di un blocco



I RIFERIMENTI DFR : Datum Reference Frame

I riferimenti simulati hanno il compito di definire il DFR, cioè il sistema costituito da una terna di piani mutuamente ortogonali che consente :

- di orientare e localizzare le zone di tolleranza

- il bloccaggio del pezzo durante il controllo

- di definire l'origine per le misure

In tal modo le operazioni di collaudo sono univoche e ripetibili







ESEMPIO




ESEMPIO




ESEMPIO




ESEMPIO




ESEMPIO



I RIFERIMENTI SCELTA DEGLI ELEMENTI DI RIFERIMENTO














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