tolerâncias geométricas de forma, orientação e posição

Metrologia Prof. Júlio Pereira

Tolerâncias geométricas de forma, orientação e posição

Importância de uma boa especificação geométrica do produto

Para as empresas serem competitivas é necessário termos bons produtos, bons projetos, custo atrativo ao cliente e o tempo para elaboração extremamente menores que os concorrentes. Temos um problema “a pressa é inimiga da perfeição” no projeto dimensional podemos dizer que “ a pressa é inimiga da precisão”

Importância da correta especificação geométrica na redução de custos

Na etapa do desenvolvimento do produto deve-se aplicar à melhor relação desempenho e custo, para se obter um quadro ótimo entre os custos da qualidade e os custos da não qualidade.

Linguagem adequada para expressão e especificação geométrica

• Possibilitar a aplicação de tolerâncias em função do requisito do produto;

Permitir a utilização de uma linguagem uniforme para expressão dessas tolerâncias, minimizando controvérsias e erros de interpretação ao longo da cadeia produtiva;

Ser normalizada para garantia das relações comerciais entre as empresas, seus parceiros, fornecedores e prestadores de serviço.

Documentos normativos à especificação e expressão geométrica

Em todo mundo foram gerados documentos sobre o tema especificação geométrica, sendo os mais utilizados são a norma americana ASME Y14.5M-1994 (GD&T – Geometrical Dimensional and Tolerancing) e a européia ISO 1101 (GPS – Geometrical Product Specification).Outras entidades normalizadoras em diversos países também possuem documentos similares para o tema.Na forma como as normas estão documentadas existe uma diferença significativa entre elas a ISO é composta por diversos documentos, existem cerca de 20 normas para cobrir todos os tópicos envolvidos, sendo cada relativamente curto, já a norma ASME é composta por um único documento.Atualmente, as normas ISO e ASME possuem aproximadamente 90% de definições em comum, alguns especialista prevêem que as duas normas serão fundidas em uma só.

Importância da especificação geométrica do produto para comunicação entre a equipe multifuncional em um

processo de engenharia simultânea

A especificação geométrica viabiliza o global sourcing

Classificação das tolerâncias geométricas

Tolerâncias Geométricas

Simples Relacionados a um datum

LocalizaçãoForma Orientação Batimento

• Retitude

• Planeza

• Circularidade

• Cilindricidade

• Perfil de linha

• Perfil de superfície

• Posição

• Concentricidade

• Coaxilidade

• Simetria

• Perfil de linha

• Perpendicularidade

• Paralelismo

• Angularidade

• Perfil de linha

• Batimento circular

• Batimento total

Símbolos que indicam as tolerâncias geométricas

ttttttttBatimento total

hhhhhhhhBatimento circular, axial

ddddddddPerfil de superfície

kkkkkkkkPerfil de linha

ccccccccPlaneza

uuuuuuuuRetitude

ggggggggCilindricidade

eeeeeeeeCircularidade

iiiiiiiiSimetria

rrrrrrrrConcentricidade/Coaxilidade

aaaaaaaaAngularidade

bbbbbbbbPerpendicularidade

ffffffffParalelismo

jjjjjjjjPosição

SímboloTolerância geométrica

Inter - relacionamento entre as tolerâncias geométricas

b c hb c hb c hb c hb c hb c hb c hb c httttttttBatimento axial total

u e g f r hu e g f r hu e g f r hu e g f r hu e g f r hu e g f r hu e g f r hu e g f r httttttttBatimento radial total

b c b c b c b c b c b c b c b c hhhhhhhhBatimento axial

r er er er er er er er ehhhhhhhhBatimento circular

u c ju c ju c ju c ju c ju c ju c ju c jiiiiiiiiSimetria

u ju ju ju ju ju ju ju jrrrrrrrrCoaxilidade

u ju ju ju ju ju ju ju jrrrrrrrrConcentricidade

u c f bu c f bu c f bu c f bu c f bu c f bu c f bu c f bjjjjjjjjPosição

u cu cu cu cu cu cu cu caaaaaaaaAngularidade

u cu cu cu cu cu cu cu cbbbbbbbbPerpendicularidade

u cu cu cu cu cu cu cu cffffffffParalelismo

k jk jk jk jk jk jk jk jddddddddPerfil de superfície

jjjjjjjjkkkkkkkkPerfil de linha

u e fu e fu e fu e fu e fu e fu e fu e fggggggggCilindricidade

eeeeeeeeCircularidade

uuuuuuuuccccccccPlaneza

uuuuuuuuRetitude

Tolerância controlada de forma implícitaTolerância geométrica

Condição de máximo material (MMC) m

É a condição pela qual a peça (furo ou eixo) possui máximo volume de material, dentro de seu limite de tolerância especificado, corresponde a

condição mais crítica de montagem.

Condição de mínimo material (LMC) l

Ao contrário da anterior é a condição no qual a peça (furo ou eixo) possui mínimo volume de material, dentro de seu limite de tolerância especificado,

corresponde a condição menos crítica de montagem.

Condição de mínimo material (LMC) l

4 x n 25

EXERCÍCIO EM SALA SOBRE CONDIÇÃO DE MÁXIMO E MÍNIMO MATERIAL

Princípio da independência

É definido com sendo que cada requisito dimensional ou geométrico especificado no desenho deve ser atendido individualmente, a não ser que

alguma relação entre eles seja especificada.

Requisito de envelope e o princípio de Taylor (1905)

Na norma ISO somente se aplica a condição de envelope quando o símbolo vier especificado no desenho já a norma ASME Y14.5-M cita como regra #1 que essa condição é automática ou default, quando somente se utiliza tolerância dimensional em um elemento FOS.

Elementos FOS (feature of size).

Quadros de controle

Dimensões básicas

Datuns

Importância da boa interpretação

Restringe 2 graus de liberdade

Restringe o último que faltava

Restringe 3 graus de liberdade

Elementos geométricos utilizados para definir Datum

• Superfície plana

• Superfícies co-planares

• Superfícies paralelas

• Alvo Datum

• Linha de centro - eixos de cilindros

Não se deve colocar o sNão se deve colocar o síímbolo diretamente sobre a linha de centrombolo diretamente sobre a linha de centro

• Plano médio

Não se deve colocar o sNão se deve colocar o síímbolo diretamente sobre a linha de centrombolo diretamente sobre a linha de centro

Combinação de elementos para definir Datum

• Três planos perpendiculares

• Cilindros coaxiais

Diâmetros diferentes

Diâmetros iguais

• Grupo de vários elementos

•Plano e eixo perpendicular

Tolerâncias Geométricas de Posição e Orientação

•Posição

Verifica-se que a área da tolerância circular é 57% maior do que a zona quadrada

•Posição – formas da zona de tolerância

•Posição – divergência entre ASME e ISO

A norma ASME define que somente se aplica a elementos FOS

•Posição – de um ponto

• Posição – de linha somente se aplica a norma ISO segundo a ASME a posição de linha é indicada k k k k por não ser um elemento FOS

• Posição – de eixo

• Posição – bi-direcional

• Posição – de superfície plana somente se aplica a norma ISO segundo a ASME a posição de plano é indicada k k k k por não ser um elemento FOS

• Posição – de um plano médio de um elemento FOS

• Posição – composta

• Posição – composta – diversas situações

• Posição – múltiplas

• Posição – projetada

• Posição – controle geométrico

• Posição – Exercício para discussão utilizando conceito de MMC’s

• Paralelismo

• Paralelismo – zona de tolerância cilíndrica

• Paralelismo – admiti-se modificador de m quando aplicado a um elemento FOS

• Paralelismo – de linha em relação a um plano datum

• Paralelismo – de linha em relação a um sistema de coordenadas

• Paralelismo – de linha em relação a uma linha datum

• Paralelismo – de um plano em relação a um plano datum

• Paralelismo – de um plano em relação a um plano datum com aplicação demodificador T

Devido ao modificador T, a tolerância de paralelismo não controla planeza,

que é controlada pela tolerância dimensional, de acordo com a regra #1 da ASME Y14.5-M

• Paralelismo – de um plano em relação a uma linha datum

• Paralelismo – controle geométrico

• Paralelismo – controle geométrico com utilização de MMC para discussão.

• Perpendicularidade

– se assemelha com à tolerância de paralelismo com a diferença que os elementos geométricos estejam 90°entre si.

• Perpendicularidade – admiti-se modificador m para elementos FOS

• Perpendicularidade – de linha em relação a um plano

• Perpendicularidade – de linha em relação a um sistema de coordenadas

• Perpendicularidade – de linha em relação a uma linha datum

• Perpendicularidade – de linha em relação a um plano datum

• Perpendicularidade – de um plano em relação a uma linha datum

• Perpendicularidade – controle geométrico

• Perpendicularidade – controle geométrico com MMC para discussão.

• Angularidade

• Angularidade – diferença entre angularidade dimensional e geométrica

• Angularidade – linha em relação a um plano datum

• Angularidade – linha em relação a uma linha datum

• Angularidade – plano em relação a um plano datum

• Angularidade – plano em relação a uma linha datum

• Angularidade – controle geométrico

• Angularidade – exemplo para discussão em sala pensando em MMC

• Concentricidade e coaxilidade:

• Concentricidade – entre centro de círculos

• Coaxilidade – entre dois cilindros

• Coaxilidade – definida em relação a datum primário e secundário

• Coaxilidade – controle geométrico

• Concentricidade e Coaxilidade – controle geométrico

• Concentricidade – para discussão em sala utilizando MMC

• Coaxilidade – para discussão em sala utilizando MMC

• Simetria

• Simetria – rasgo de chaveta em relação a plano médio

• Simetria – controle geométrico

• Simetria – Utilizando MMC discutir em sala

• Perfil de linha e superfície – pode ser representado com ou sem datum

• Perfil de linha – sem datum

• Perfil de linha – com datum

• Perfil de superfície – sem datum

• Perfil de superfície – com datum

• Perfil de superfície – com dois datuns

• Perfil de linha – controle geométrico

Calibres funcionais podem ser utilizados quando a tolerância é aplicada a elemento FOS esta condição é válida de acordo com a norma ISO1101. Na norma ASME a tolerância de perfil não se aplica a elementos FOS.

• Perfil de linha – controle geométrico com medição por coordenadas

• Perfil de superfície – estabelecer estratégia de medição para controle de perfil utilizando MMC

Tolerâncias Geométricas de Forma e Batimento

• Diferenças entre as normas ASME Y14.5-M e ISO1101 na aplicação do controlede forma.

• A ASME possui a regra#1 que definindo que a variação de forma deve estar contida dentro da tolerância dimensional da peça, ou seja, a tolerância de forma é um refinamentoda tolerância dimensional e deve ser aplicada quando a tolerância dimensional não exerce um controle suficiente sobre a forma da peça

• Já a norma ISO requer a aplicação do requisito de envelope para complementar o princípio de independência.

• Definições sobre erros de forma

São irregularidades na peça, de forma análoga às ondulações e à rugosidade superficial, a diferença entre elas se dá pela relação entre a distãncia entre irregularidades e sua profundidade.

Os desvios de forma são aqueles em que a relação entre a distância entre irregularidades superficiais para a sua profundidade é superior a 1000.

• Definições sobre erros de forma – relação segundo VDI / VDE 2601

• Filtros para medição de forma – para medição de circularidade/cilindricidadenormalmente é especificado ondas por revolução (UPR) de 15, 50, 150, 500 UPR

• Filtros para medição de forma

• Filtros para medição de forma – para medição de retitude, planeza utiliza-se ocomprimento da ondulação λλλλc (cutt-off).

• Definição de retitude e planeza.

• Definição de circularidade e cilindricidade

• Definição de batimento circular e batimento total.

• Retitude (retilineidade)

Aplicada a superfície prismática

• Retitude (retilineidade) – não há referência a um datum

• Retitude (retilineidade) – aplicada a superfície de revolução

• Retitude (retilineidade) – a linhas de centro em cilindros

• Retitude (retilineidade) – quando aplicada a um elemento FOS como o cilindro éaplicada a m

Como regra geral esta tolerância deve ser menor que a metade da tolerância dimensional associada à superfície controlada, na norma ASME esse requisito é

automático e obedece a regra #1, na norma ISO a tolerância dimensional deverá vir com o requisito de envelope

• Retitude (retilineidade) – aplicada a planos de simetria

• Retitude (retilineidade) – aplicada a superfície e por unidade de comprimento.

Quando aplicada a superfície, que não é um elemento FOS não pode ser modificada por bônus mmmm

• Retitude (retilineidade) – controle geométrico

• Retitude (retilineidade) – controle geométrico com MMC

• Retitude (retilineidade) – para discussão em sala

• Planeza

• Planeza – não se aplica datum

Como regra geral esta tolerância deve ser menor que a metade da tolerância dimensional associada à superfície controlada, na norma ASME esse requisito é

automático e obedece a regra #1, na norma ISO a tolerância dimensional deverá vir com o requisito de envelope

• Planeza – por unidade de área

• Planeza – controle geométrico (calibre funcional)

• Planeza – controle geométrico (instrumentação convencional)

• Planeza – controle geométrico com MMC

• Planeza – controle geométrico para discussão em sala utilizando MMC.

• Circularidade – desvios típicos

• Circularidade – definição e interpretação

É aplicada sobre a superfície, que não é um elemento FOS, não pode ser modificada por bônus m, sua tolerância deve ser menor do que a metade da tolerância dimensional do elemento tolerado – Regra #1 da ASME Y14.5-M ou

requisito de envelope da ISO1101

Não possui datum

• Circularidade – tipos de avaliação

MZCMICMCC

• Circularidade – controle geométrico

• Circularidade – com MMC

Comparação dos resultados entre MMC e máquina medição de forma específico

• Circularidade – estabelecer uma estratégia de medição da peça abaixo

• Cilindricidade

• Cilindricidade – definição e interpretação

É aplicada sobre a superfície, que não é um elemento FOS, não pode ser modificada por bônus m, sua tolerância deve ser menor do que a metade da tolerância dimensional do elemento tolerado – Regra #1 da ASME Y14.5-M ou

requisito de envelope da ISO1101

• Cilindricidade – controle geométrico

• Cilindricidade – elaborar uma estratégia de medição para a peça abaixo

• Batimento circular

Há necessidade de datum

• Batimento circular radial

• Batimento circular de superfície cônica

• Batimento circular de superfície curva

• Batimento circular axial de superfície perpendicular ao eixo datum

• Batimento circular – controle geométrico

• Batimento circular – controle geométrico em MMC

• Batimento circular – estabelecer a estratégia de medição para a peça abaixo:

• Batimento total – Definição e interpretação

• Batimento total – superfície perpendicular ao eixo datum

• Batimento total – superfície cônica e curvas

• Batimento total – controle geométrico

• Batimento total – controle geométrico com MMC

• Batimento total – elaborar uma estratégia de medição para a peça abaixo:

Site interessante sobre o tema:

http://www.gdt.eng.br/demo/player.html

tolerâncias geométricas de forma, orientação e posição

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