Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Departamento de Treinamento GD&T DIMENSIONAMENTO E TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS APOSTILA DO CURSO: A5 – GD&T – DIMENSIONAMENTO E TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 2 Índice 1. Introdução ------------------------------------------------------------------------- 3 2. Conceitos gerais ---------------------------------------------------------------- 7 3. Simbologia ---------------------------------------------------------------------- 19 4. Modificadores de material e interpretação de limites ------------- 35 5. Referências - datums -------------------------------------------------------- 53 6. Tolerâncias de localização ------------------------------------------------- 77 7. Tolerâncias de forma ------------------------------------------------------ 101 8. Tolerâncias de orientação ------------------------------------------------ 119 9. Tolerância de Perfil --------------------------------------------------------- 137 10. Batimento (Run out) ------------------------------------------------------ 150 11. Cálculo de dispositivos de controle -------------------------------- 164 12. Bibliografia ------------------------------------------------------------------ 168 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 3 1. Introdução Dimensionamento e Tolerâncias geométricas (DTG) podem ser definidos como a especificação “geométrica” de um corpo físico (produto, componente, peça) num projeto de engenharia a fim de torná-lo mais compreensível nas áreas de produção, refletindo claramente as máximas possibilidades de variação permitidas num processo de fabricação. Com a revolução industrial ocorrida no início do século, o aumento extraordinário de consumo de produtos e bens de serviços obrigou a indústria a passar da produção artesanal para a produção seriada, porém a montagem continuava com uma limitação, constituída pelo fato de ser seletiva e com ajustes individuais. O primeiro a introduzir um processo de fabricação com os conceitos de intercambialidade foi Eli Whitney nos Estados Unidos, para qual foi necessário a adequação das máquinas e a utilização de calibradores. Com a fabricação em série e o uso de calibradores fixos de medida para obtenção da intercambialidade, surgiu a necessidade de se estabelecer um Sistema de Tolerâncias, que tinha como objetivo fixar as dimensões, limites para cada um dos elementos do conjunto, correspondentes ao tipo de ajuste que se queria obter, o qual determina os jogos ou interferências exigidas para o funcionamento do conjunto. Levando em conta as dimensões limites podemos estabelecer as tolerâncias de fabricação, facilitando ao operador a obtenção e compreensão do requerido. Com a exigência de tolerâncias mais apertadas foi necessária a evolução da precisão das máquinas operatrizes, como também, constatou-se que as tolerâncias de fabricação não eram suficientes para se determinar exatamente como as peças deveriam estar depois de prontas, para cumprir efetivamente sua função, evitando retrabalhos e ajustes corretivos, foi necessário então definir controles (tolerâncias) para os erros de “Forma” e de “Posição”. Com a introdução destes conceitos se fez necessário representar (explicar) no desenho, notas e deixar claro aos operadores de produção, processo e qualidade, as necessidades requeridas para as características de forma e posição, definidas como “Tolerâncias Geométricas”. No início cada empresa adotou um método próprio de indicar estas características nos seus projetos, com a expansão industrial no mundo surge também a necessidade de se uniformizar estas indicações, criando-se a normalização existente. As primeiras empresas a utilizar e aplicar nos seus desenhos os conceitos de GD&T foram as empresas fabricantes de máquinas, seguidas pela aeronáutica e automotiva. Aqui no Brasil uma das primeiras a utilizar o GD&T foi a Embraer por volta de 1987. Os conceitos e simbologia aplicados nesta apostila são baseados nas normas ASME Y 14.5-2018, ISO 1101:2017 e NBR 6409:1997. 1.1 - Regras fundamentais do dimensionamento As Regras Fundamentais do Dimensionamento é um grupo de regras gerais para dimensionamento e interpretação de desenhos. ASME Y14.5M-2018 tem definido um grupo de regras fundamentais para este propósito Essas regras estabelecem convenções de dimensionamento, convenção para ângulos de 90º, condições por definição(default) para dimensões e tolerâncias e nível de desenho GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 4 Regra 1 - princípio do envelope O erro de forma deve estar contido dentro da variação dimensional Regra 2 Essa regra estabelece a utilização de modificadores nos quadros de controle A condição independente (RFS) e o Limite Independente (RMB) , são “default” e não tem símbolo As condições e o s limites de mínimo e máximo material requerem o uso de respectivos símbolos ao lado das tolerâncias e dos datums GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 5 1.2 - Sistemas de dimensionamento CD&T e GD&T O sistema denominado como Classical Dimensioning and Tolerancing (CD&T) tem como base o sistema de coordenadas cartesiano e predomina nos desenhos de engenharia desde o acontecimento da Revolução Industrial. Fato que consumou a necessidade de utilização de sistemas de tolerâncias e ajustes, pois caso contrário, não seriam possíveis montagens intercambiáveis dos componentes nas linhas de produção seriadas. CD&T é um sistema onde a peça é localizada ou definida por dimensões retangulares, onde nestas são dadas tolerâncias. Considerando que as peças e conjuntos projetados desempenham funções e que também se relacionam entre si, o sistema CD&T não apresenta uma linguagem direcionada para esta condição, visto que o dimensionamento e aplicação de tolerâncias é realizado em série, individualmente nos elementos da peça, sem considerar inclusão da mesma no seu devido conjunto. A Figura abaixo representa uma determinada peça, dimensionada utilizando-se do método CD&T. Observa-se a utilização de tolerâncias de mais ou menos atreladas as dimensões cartesianas, visando o posicionamento e dimensionamento do furo de diâmetro 9.0 mm. 1.3 Sistema Clássico de dimensionamento cartesiano Graficamente, a zona de tolerância que define os limites para os possíveis desvios de posição do furo pelo método CD&T, pode ser representada por um quadrado com dimensões de 1.0 mm, conforme demonstra a área hachurada apresentada pela Figura 1. Pode-se verificar que a ocorrência de peças com furos posicionados dentro da área hachurada, estariam em conformidade com uma inspeção dimensional, utilizando-se do projeto desenvolvido pelo sistema cartesiano de dimensionamento CD&T, conforme demonstra o ponto P1, apresentado na Figura. Entretanto, a incoerência representativa entre a zona de tolerância adotada e o elemento responsável pela função da peça é facilmente percebida, ou seja, o sistema CD&T representa zonas de tolerância quadradas ou retangulares, mesmo para elementos cilíndricos das peças. Uma abordagem mais lógica e funcional, seria permitir as mesmas tolerâncias GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 6 para a localização do furo em todas as direções, criando uma zona de tolerância cilíndrica. Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T) é uma linguageminternacional, usada pelas áreas de engenharia, para descrever com precisão peças e conjuntos. Consiste basicamente em um conjunto de símbolos, regras, definições e convenções. GD&T é uma linguagem matemática precisa que pode ser usada para descrever o tamanho, forma, orientação e localização de peças e conjuntos. GD&T é também usado como uma metodologia de projeto. Os projetistas e engenheiros de produto, conseguem prover uma uniformidade nas especificações de projeto e interpretações das mesmas, pois com a utilização deste sistema é possível descrever as intenções dos projetistas com clareza. Assim, projeto, produção e inspeção, seguem a mesma linguagem. A Figura abaixo demonstra a aplicação do sistema GD&T na mesma peça anteriormente apresentada com a utilização do sistema cartesiano. Com a aplicação do sistema GD&T, a utilização de zonas de tolerância torna-se tridimensional, tendo por função delimitar as possíveis variações de posição do furo de diâmetro 9.0 mm. Também, a eliminação das tolerâncias antes ligadas às dimensões agora é inclusas no elemento funcional da peça. Comparado ao sistema cartesiano, o sistema GD&T provê uma real interpretação dos limites a serem considerados, pois estes são definidos de acordo com a função a ser desempenhada pela peça. A linguagem imposta pelo sistema GD&T consegue descrever além do tamanho das peças, informações como forma, posição e localização. Assim, considerando esta capacidade descritiva, a figura abaixo representa a forma de interpretação que agora deve ser bidimensional e tridimensional. Há também uma combinação entre o dimensionamento cartesiano e o sistema GD&T. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 7 1.4 Benefícios do GD&T - Melhoria na Comunicação GD&T pode fornecer uniformidade nas especificações e interpretações do desenho, através disso reduz as controvérsias e suposições. Projeto, produção e inspeção, todos trabalham na mesma linguagem. - Fornece Melhor Projeto do Produto O uso do GD&T pode melhorar o projeto do produto por fornecer aos projetistas as ferramentas para “dizer o que elas significam”, e por seguir a filosofia do dimensionamento funcional. - Aumenta a Eficácia das Tolerâncias Há duas maneiras de as tolerâncias serem aumentadas através do uso do GD&T. Primeiro, sob certas condições o GD&T fornece “bônus extra” de tolerância para a manufatura. Esta tolerância adicional pode fazer significantes economias de dinheiro nos custos de produção. Segundo pelo uso do dimensionamento funcional, as tolerâncias são designadas para a peça sob as exigências funcionais. Isso oferece resultados de uma tolerância maior para a manufatura. Ele elimina os problemas que resultam quando os projetistas copiam tolerâncias existentes, ou designam tolerâncias apertadas, por que eles não conhecem como determinar uma tolerância “razoável”. 1.5 Normas sobre GD&T Há diversos padrões disponíveis no mundo inteiro que descrevem os símbolos e definir as regras utilizadas em GD & T. Um desses padrões é da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) Y14.5-2018, mas outros padrões, tais como os da Organização Internacional de Normalização (ISO) – Sendo o ISO 1101 o principal. O padrão Y14.5 tem a vantagem de proporcionar um conjunto bastante completo de normas de GD & T em um documento. As normas ISO, em comparação, tipicamente indicam um único tópico de cada vez por norma. Existem normas específicas que proporcionam os detalhes de cada um dos principais símbolos e temas. 2. Conceitos gerais As causas dos erros de forma e de posição foram pesquisadas e verificou-se que alguns fatores operacionais do processo são os principais responsáveis por estes erros. Máquinas: devido à folga e desgastes. Ferramentas e Dispositivos: devido à deformação elástica causada pelas cargas de usinagem, força de corte e desgaste das ferramentas. Sistema de Fixação: deformação das peças pela pressão de fixação e carga de usinagem. Condições Ambientais: variações devido a dilatações por mudanças de temperatura afetando as peças e órgãos das máquinas. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 8 Tensões: erros de forma devido a tensões superficiais originadas pelos esforços de usinagem. Tratamento Térmico: deformações produzidas pelo Tratamento Térmico principalmente em eixos finos ou peças com seções diferentes. Esta apostila tem por objetivo fornecer conhecimentos sobre a interpretação de termos e simbologia necessária para definir os requisitos geométricos dos projetos de forma a seguir a normalização atualmente existente e adotada por todas as empresas. Usaremos como base as normas ASME Y 14.5 fazendo as comparações pertinentes com outras normas utilizadas como, por exemplo, a ISO 1101, DIN e NBR 6409. Dois conceitos são fundamentais no projeto de qualquer elemento e com maior ênfase na aplicação de Tolerâncias Geométricas, estas são: FUNÇÃO (aplicação) e RELAÇÃO (montagem). Atributos geométricos Há para todo elemento(“feature”) quatro atributos geométricos que definirão a geometria desse elemento. São eles: GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 9 2.1 Tolerâncias geométricas As tolerâncias podem ser expressas da seguinte forma: a) Como limites diretos ou como valores de tolerâncias aplicados diretamente a uma dimensão; b) Como uma tolerância geométrica, como será descrito em próximos capítulos; c) Em notas de referências a dimensões ou características especificas; d) Como especificadas em outros documentos ou em desenhos para características ou processos específicos. 2.2 Terminologia 2.2.1 Dimensão Valor numérico expresso em unidade de medida apropriada, indicado em desenhos ou em outros documentos através de linhas, símbolos ou notas para definir o tamanho e/ou característica geométrica de uma peça ou parte dela. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 10 2.2.2 Dimensão básica Valor numérico utilizado para descrever teoricamente o valor exato de tamanho, perfil ou localização de um elemento ou local de referência. A partir desta dimensão se estabelecem as variações permissíveis através de tolerâncias em outras dimensões, notas ou legendas de controle do elemento. 2.2.3 Dimensão de referência Usualmente é uma dimensão sem tolerância, utilizada com a finalidade de informação auxiliar, indicada entre parênteses. 2.2.4 Condição de Máximo Material ( MMC – Maxiumum Material condition) A condição na qual um elemento dimensional contém a quantidade máxima de material dentro dos limites dimensionais, por exemplo, diâmetro mínimo do furo ou diâmetro máximo do eixo. 20.00 Dimensão básica não tem tolerância e é indicada dentro de uma caixinha (20,0) GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 11 2.2.5 – Condição de Mínimo material (LMC – Least material Condition ) A condição na qual um elemento dimensional contém a quantidade mínima de material dentro dos limites dimensionais, por exemplo, diâmetro máximo do furo ou diâmetro mínimo do eixo. 2.2.6 Referência - datum É um ponto, eixo ou plano teoricamente exato derivado da correspondente geométrica verdadeira de um elemento de referência especificado. Uma referência é a origem a partir da qual a localização ou características geométricas dos elementos deuma peça é estabelecida. 2.2.7 Elementos-Features É o termo genérico aplicado a uma porção física de uma peça, tal como uma superfície, furo, rasgo, etc. Em alguns casos costuma ser citado como característica de uma peça. Também é a sua representação em desenhos e modelos. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 12 Essa peça tem sete elementos 2.2.8 Elemento de referência – Datum Feature É um elemento identificado com o símbolo de datum ou alvo datum 2.2.9 Simulador datum – datum simulator É um limite físico usado para estabelecer um simulador a partir de um datum especificado Nota: Por exemplo, um dispositivo de medição, elemento de fixação ou dados digitais (como mesas de máquina, placas de superfície, um mandril ou simulação matemática), embora não tenham a mesma qualidade dos planos derivados (teóricos), estes são usados para estabelecer os simuladores de datum. Os simuladores de datum físicos são usados como a incorporação física das contra peças geométricas verdadeiras durante a fabricação e a inspeção. 2.2.10 Elemento dimensional - (Feature of Size – FOS) A ASME considera dois tipos de elementos dimensionais: regular e irregular 2.2.10.1 Elemento dimensional regular È considerado elemento dimensional regular: Superfície cilíndrica ou esférica Um elemento circular Um conjunto de dois elementos paralelos opostos Superfícies paralelas opostas Todas essas associadas a uma dimensão diretamente tolerada GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 13 São considerados elementos dimensionais: furos, que são elementos dimensionais internos; pinos, que são considerados elementos dimensionais externos, espessura de chapas ou uma esfera. 2.2.10.1 – Elemento dimensional irregular 1) Um elemento ou um conjunto de elementos que contenha ou é contido por um envelope que pode ser uma esfera, um cilindro ou um par de planos paralelos 2) Um elemento ou conjunto de elementos que contenha ou é contido por um envelope diferente de uma esfera, cilindro ou um par de planos paralelos Exemplo de possíveis elementos dimensionais irregulares A D B C Letras A a D são exemplos de elementos dimensionais regulares GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 14 2.2.11 linha média derivada: Uma linha imperfeita (abstrata) formada por os pontos centrais de todas as seções transversais do elemento. Estas seções transversais são normais (perpendiculares) ao eixo do envelope não relacionado aos datums. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 15 2.2.12 Envelope - (Actual mating envelope - AME) É a contra peça teórica perfeita dos elementos que toca os seus pontos proeminentes Dependendo do tipo de elemento eixo ou furo, o envelope é circunscrito ou inscrito 2.2.13 Envelope relacionado (related atual mating envelope - RAME) – é a contra peça teórica perfeita, perpendicular ao datum, que toca nos pontos proeminentes da superfície GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 16 2.2.14 Elemento complexo Uma única superfície com curvatura composta ou um conjunto de elementos Exemplo de elemento complexo que é definido do ponto A até o ponto B 2.2.15 Padrão Um padrão são dois ou mais elementos onde uma tolerância de perfil ou posição podem ser aplicados e que são agrupados por um dos seguintes métodos: nX – n elementos, n furos coaxiais em todo o contorno ( All around) em toda superfície ( All Over) entre (de A até B)- símbolo Entre n superfícies requisito simultâneo GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 17 2.3 Atividade 1. Para o desenho abaixo determine todos os elementos dimensionais GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 18 2.Observe a peça abaixo e responda: Quais são os elementos dimensionais regulares? Quais são os elementos irregulares? Tolerâncias não especificadas: ± 0,20 3. De acordo com o desenho do exercício 1 preencha a tabela com os MMCs e LMCs Dimensão MMC LMC B D G H N GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 19 3. Simbologia Neste capítulo veremos os símbolos utilizados para especificar características geométricas e outros requisitos dimensionais em desenhos de engenharia. O uso de notas nos desenhos para complementar a simbologia quando os requisitos não possam ser definidos claramente e exclusivamente com os símbolos, pode ser uma alternativa apropriada. Na continuação mostraremos tabelas com a descrição completa dos símbolos e sua classificação, conforme normas ASME Y 14.5-2009, ISO 1101:2017, DIN EN ISO 1101:2006-02 e NBR 6409:1997. 3.1 Características geométricas 3.1.1 ASME Y 14.5 - 2018 Na revisão de 2018 foram retiradas as tolerâncias de concentricidade e simetria 3.1.2 ISO 1101:2017 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 20 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 21 3.1.3 NBR 6409:1997 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 22 3.2 Símbolos complementares 3.2.1 ASME Y 14.5 -2018 DESCRIÇÃO SÍMBOLO NA CONDIÇÃO DE MÁXIMO MATERIAL (Quando aplicado a um valor da característica) LIMITE DE MÁXIMO MATERIAL (Quando aplicado a um DATUM) NA CONDIÇÃO DE MÍNIMO MATERIAL (Quando aplicado a um valor da característica) LIMITE DE MÍNIMO MATERIAL (Quando aplicado a um DATUM) TRANSLAÇÃO ZONA PROJETADA DE TOLERÂNCIA ESTADO LIVRE PLANO TANGENTE PERFIL DISPOSTO DESIGUALMENTE INDEPENDENTE TOLERÂNCIA ESTATÍSTICA CARACTERÍSTICA CONTÍNUA DIÂMETRO DIÂMETRO ESFÉRICO RAIO RAIO ESFÉRICO RAIO CONTROLADO QUADRADO REFERÊNCIA COMPRIMENTO DE ARCO ORIGEM DA DIMENSÃO ENTRE EM TODO O CONTORNO EM TODA A SUPERFÍCIE PERFIL DINAMICO DE - PARA GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 23 3.2.2 ISO 1101:2017 DESCRIÇÃO SIMBOLO INDICAÇÃO DA CARACTERÍSTICA DE TOLERÂNCIA INDICAÇÃO DA CARACTERÍSTICA DATUM INDICAÇÃO DE UM LOCAL DE REFERÊNCIA DIMENSÃO TEORICAMENTE EXATA ZONA PROJETADA DE TOLERÂNCIA EXIGÊNCIA DE MÁXIMO MATERIAL EXIGÊNCIA DE MÍNIMO MATERIAL CONDIÇÃO DE ESTADO LIVRE (Partes não rígidas) TODO O CONTORNO ( Perfil ) EXIGÊNCIA SOB (ISO8015) ZONA COMUM DIÂMETRO MENOR DIÂMETRO MAIOR DIÂMETRO PRIMITIVO ELEMENTO LINHA NÃO CONVEXO QUALQUER SEÇÃO TRANSVERSAL GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 243.2.3 NBR 6409:1997 TOLERÂNCIAS ISO 1101 2017 ➢ ISO 1101 – 2017 TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS ➢ ISO 8015 – 2011 PRINCÍPIO FUNDAMENTAL, TAMANHO E GEOMÉTRICAS (E) ➢ ISO 5459 – 2011 SISTEMA DE REFERÊNCIAIS ➢ ISO 5458 – 2018 TOLERÂNCIA DE POSIÇÃO ➢ ISO 2692 – 2014 MODIFICADORES ➢ ISO 1660 – 2017 TOLERÂNCIA DE PERFIL GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 25 3.3 Símbolos para indicação de datums – ASME Y14.5, ISSO 1101 Características DATUM são identificadas no desenho pelo símbolo de característica DATUM conforme figuras a seguir, este símbolo identifica características físicas e não deve ser aplicado a linhas de centro, eixos ou planos de centro 3.2.3 Superfícies planas 3.3.2 Superfícies cilíndricas GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 26 3.3.4 Plano central GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 27 3.3.5 Referência de uma característica 3.3.6 NBR 6409 Para a norma NBR 6409 toda simbologia do item 3.3 é válida. Porém a NBR permite que a identificação de uma característica DATUM seja colocada na linha de centro, eixo ou plano central, conforme mostra figura a seguir. a) o eixo ou plano médio de um elemento único, por exemplo, um cilindro; b) o eixo comum ou plano formado por dois elementos GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 28 3.4 Pontos de referência Numero do ponto Datum Zona do ponto diametral Zona do ponto diametral Zona do ponto retangular Zona do ponto quadrada GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 29 3.5 Indicação para o elemento tolerado para as normas ASME Y 14.5, ISO 1101 e NBR 6409 3.5.1 Somente NBR 6409 Para a norma NBR 6409, temos mais uma forma de indicar um elemento tolerado. Quando a tolerância for aplicada ao eixo ou plano médio de todos os elementos comuns a este eixo ou este plano médio. Para a norma NBR 6409, se o quadro de tolerância pode ser ligado diretamente ao elemento de referência por uma linha de chamada, a letra de referência pode ser omitida. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 30 FORMA INDEPENDENTE 3.6 Estado livre É a variação da deformação de uma peça após a remoção de forças aplicadas durante sua fabricação. Esta deformação é devida principalmente ao peso e flexibilidade da peça e da liberação de tensões internas, resultantes da fabricação. Uma peça deste tipo é definida como não rígida. Media Ø 1185 10,0 Zona de tolerância De Circularidade Geométrica de Circularidade 10,0 Zona de tolerância Geométrica de Circularidade 10,0 Zona de tolerância Geométrica de Circularidade Ø 1185 Ø 1185 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 31 3.7 Tolerância estatística Quando uma tolerância estatística estiver relacionada a uma tolerância dimensional, sua forma de expressão será como mostra a figura a seguir: Quando uma tolerância estatística estiver relacionada a uma tolerância geométrica, o símbolo estará dentro do quadro da característica, conforme mostra a figura abaixo. 3.8 Entre Esta simbologia indica que uma tolerância está limitada a um determinado seguimento em uma superfície, como mostra a figura a seguir, a tolerância aplica-se apenas entre G e H, que podem ser pontos, linhas ou características. 3.9 Superfície de apoio O símbolo de superfície de apoio deve preceder a sua dimensão, conforme mostra figura a seguir. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 32 3.10 Face usinada O símbolo de face usinada deve preceder a sua dimensão, conforme mostra a figura a seguir. 3.11 profundidade O símbolo de profundidade deve preceder a sua dimensão, conforme mostra a figura a seguir. 3.12 Em todo o contorno Este símbolo indica que sua tolerância é em todo o contorno da peça, como mostra a figura a seguir. 3.13 Em toda a superfície Este símbolo indica que sua tolerância é em toda a superfície da peça, como mostra a figura a seguir. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 33 3.14 Quadro de Controle O símbolo da característica geométrica, o valor da tolerância, os datum que serão aplicados, estão combinados em um quadro de controle com a função de expressar a tolerância geométrica a ser aplicada. O quadro de controle é um retângulo dividido em compartimentos, que na sua ordem contém: símbolo da característica geométrica, seguido pelo valor da tolerância e suas referências, quando aplicáveis. 3.14.1 Lendo um quadro de controle O quadro pode ser lido conforme exemplo abaixo GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 34 Quando um datum for estabelecido por dois ou mais características de referência, (por exemplo, um eixo formado por duas características), sua letra tem que estar separada por um traço, como mostra a figura a seguir: Quando mais de um datum é necessário, estas letras são inseridas no quadro de controle com a precedência da esquerda para a direita, as letras não precisam estar em ordem alfabética, conforme mostra a figura a seguir: 3.15 Tolerância Composta Quando uma tolerância geométrica tiver alguma restrição em relação a um datum, o quadro de controle pode ser composta (com um símbolo da característica geométrica) ou por dois segmentos individuais, como mostram as figuras a seguir: COMPOSTA DOIS SEGMENTOS GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 35 4. Modificadores de material e interpretação de limites O GD&T foi criado para facilitar a montabilidade das peças, aumentando o campo de tolerância e consequentemente a quantidade de peças aprovadas. O modificador de material é um conceito no qual a tolerância de um elemento dimensional pode ser modificada para facilitar a montagem, são eles: 4.1 Condição Independente do Tamanho do elemento (RFS – Regardless of Feature Size) É o termo utilizado para indicar que a tolerância geométrica deve ser aplicada de modo uniforme em toda a zona de tolerância do elemento dimensional. Pode-se utilizar o símbolopara indicar o modificador, mas seu uso torna-se redundante pois essa é a condição padrão da norma ASME. Aplicando-se o RFS não há bônus de tolerância adicionado à especificação. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 36 Para a tabela acima, qualquer que seja o valor do diâmetro, sua tolerância é a mesma ( diâmetro de 0,1) 4.2 Condição de Máximo Material (MMC – Maximum Material Condition) Quando o modificador MMC é aplicado a uma tolerância geométrica, a tolerância permitida do elemento vai depender da dimensão real em que a peça foi fabricada. A figura abaixo mostra o modificador de máximo material sendo aplicado a um furo e como a dimensão pode variar isso é levado em conta para determinar sua tolerância geométrica. O MMC restringe o tamanho do furo na condição de máximo material, e a partir do momento que a dimensão do furo sai do MMC e começa a ir para a condição de mínimo material, um acréscimo na tolerância geométrica pode ser dado na mesma magnitude do desvio da peça real em relação a dimensão de MMC. Esse acréscimo é conhecido no GD&T como bônus, sendo que o bônus máximo irá ocorrer na condição de mínimo material e não haverá bônus na condição de máximo material. Utilizando a tabela acima como base entende-se melhor como são calculadas as tolerâncias para cada uma das condições que o furo possa ser fornecido. A condição de máximo material para um furo é a sua menor especificação, sendo assim o limite inferior neste caso é de 30,1; menos a tolerância de 0,1; tem-se que o MMC para o furo é 30. Como o modificador de máximo material restringe a dimensão ao MMC, essa é a dimensão mínima que o furo pode ter, e a tolerância de posição será a menor possível podendo variar somente 0,1. Quando o furo tiver uma dimensão de 30,2, significa que ele apresenta 0,2 a mais que o MMC e um bônus igual pode ser acrescentado na tolerância. Na condição de LMC a dimensão vai estar com 30,5 e assim a tolerância de posição poderá variar 0,5. Isso acontece, pois, um furo maior facilita a montagem e permite uma variação maior na posição, por conseguinte um furo menor restringe a posição de montagem. Quando deseja-se utilizar o modificador de material MMC o símbolo é colocado ao lado da tolerância que será modificada. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 37 4.3 Condição de Mínimo Material (LMC – Least Material Condition) Quando o modificador LMC é aplicado a uma tolerância geométrica, a tolerância permitida do elemento vai depender da dimensão real em que a peça foi fabricada. A figura abaixo mostra o modificador de mínimo material sendo aplicado a um furo e como a dimensão do mesmo pode variar levando-se em conta a tolerância dimensional e a tolerância geométrica. O LMC restringe o tamanho do furo na condição de mínimo material, e a partir do momento que a dimensão do furo sai do LMC e começa a ir para a condição de máximo material, um acréscimo na tolerância geométrica pode ser dado na mesma magnitude do desvio da peça real em relação a dimensão de LMC. Esse acréscimo é conhecido no GD&T como bônus, sendo que o bônus máximo irá ocorrer na condição de máximo material e não haverá bônus na condição de mínimo material. Utilizando-se a tabela acima como base entende-se melhor como são calculadas as tolerâncias para cada uma das condições que o furo possa ser fornecido. A condição de mínimo material para um furo é a sua maior especificação, sendo assim o limite superior neste caso é de 30,5. Como o modificador de mínimo material restringe a dimensão ao LMC, essa é a dimensão máxima que o furo pode ter, e a tolerância de posição será a menor possível podendo variar somente 0,1. Quando o furo tiver uma dimensão de 30,4; significa que ele apresenta 0,2 a menos que o LMC e um bônus igual pode ser diminuído na tolerância. Na condição de MMC a dimensão vai estar com 30,1 e assim a tolerância de posição poderá variar 0,5. O LMC geralmente é utilizado quando se necessita manter uma distância mínima entre elementos. Quando queremos utilizar o modificador de material LMC o símbolo é colocado ao lado da tolerância que será modificada. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 38 4.4 Limite de Máximo Material ( MMB – Maximum Material Boundary) O limite máximo de material (MMB) é o limite definido por uma tolerância ou combinação de tolerâncias, existente fora do material de um elemento ou elementos datums. É calculado pelas seguintes fórmulas: Para furos, slots (ou outros elementos dimensionais), o limite máximo de material é o MMC do elemento menos a tolerância geométrica aplicável no MMC. A tolerância geométrica aplicável é (a menos que seja especificado de outra forma) a menor tolerância geométrica que existe entre o elemento de referência sendo considerado e quaisquer referências que o precedem no quadro de controle de recurso. este limite também é referido como o limite interno. Para eixos, guias (ou outros elementos dimensionais externo), o limite máximo de material é o MMC do elemento mais a tolerância geométrica aplicável no MMC. A tolerância geométrica aplicável é (a menos que especificado de outra forma) a menor tolerância geométrica que existe entre o elemento de referência sendo considerado e quaisquer referências que o precedem no quadro de controle de elementos. Esse limite também é chamado de limite externo. 4.5 Limite de Mínimo Material – LMB( Least Material Boundary) Limite de material mínimo (LMB) é o limite definido por uma tolerância ou combinação de tolerâncias, existente dentro do material de um elemento ou elementos. É calculado pelas seguintes fórmulas: Para furos, slots (ou outras características internas de tamanho), o limite mínimo de material(LMC) do elemento mais a tolerância geométrica aplicável no LMC. A tolerância geométrica aplicável é (a menos que seja especificado de outra forma) a menor tolerância geométrica que existe entre o elemento de referência sendo considerado e quaisquer referências que o precedem no quadro de controle de elemento. Esse limite também é chamado de limite externo. Para eixos, guias (ou outros elementos dimensionais externos), o limite mínimo de material é o LMC do elemento menos a tolerância geométrica aplicável no LMC. A tolerância geométrica aplicável é (a menos que especificado de outra forma) a menor tolerância geométrica que existe entre o elemento de referência sendo considerado e quaisquer referências que o precedem no quadro de controle de elementos. Esse limite também é chamado de limite interno. 4.6 Condição Independente do Limite de Material (RMB) É uma contra peça perfeita semelhante de um limite de tolerância que cresce ou encolhe através de uma zona de tolerância de MMB em direção ao LMB até que faça contato máximo com as extremidades de um elemento. É calculado pelas seguintes fórmulas: Para furos, slots (ou outros elementos dimensionais internos), independentemente do limite de material para elementos de referência controlados com posição, perpendicularidade, angularidade ou paralelismo é o tamanho de contato real do elemento datum menos a tolerância geométrica aplicável usada pelo elemento de datum produzido nessa dimensão. Para eixos, guias (ou outros elementos dimensionais externos), independentemente do limite de material para elementos datum controlados com posição, perpendicularidade, angularidade ou paralelismo, é o tamanho de correspondência real do GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 39 elemento mais a tolerância geométricaaplicável usada pelo elemento datum produzido nessa dimensão. 4.7 Condição Virtual É um limite constante gerado pelos efeitos coletivos da condição de MMC ou de LMC de um elemento dimensional e de suas respectivas tolerâncias geométricas 4.8 Condição resultante É o limite contrário a condição virtual, ela define a condição extrema em que a peça pode ser montada. Para essa condição não temos um valor constante, pois ela varia de acordo com o dimensional do elemento tolerado e consequentemente com o bônus que pode ser aplicado. 4.9 Condição virtual e resultante dos furos na MMC A condição Virtual (CV) do elemento interno é o valor constante igual a sua condição de máximo material (MMC) MENOS a tolerância geométrica aplicada nele. A Condição Resultante (CR) de um elemento interno é um valor único igual a sua condição de mínimo material MAIS a tolerância geométrica aplicada nele. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 40 Representação do limite de condição virtual de um furo na MMC Representação do limite de condição resultante de um furo na MMC GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 41 4.10 Condição virtual e resultante dos eixos na MMC A condição virtual de um elemento externo é um valor constante e igual sua condição de máximo material (MMC) MAIS a tolerância geométrica aplicada nesse elemento. A condição resultante (CR) de um elemento externo é um valor único igual a sua condição de mínimo material MENOS a tolerância aplicada nesse elemento. Representação da condição virtual de um eixo na MMC GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 42 Representação da Condição Resultante de um eixo na MMC 4.11 Condição virtual e resultante dos furos na LMC A condição virtual (CV) do elemento interno é um valor constante e igual a sua Condição de mínimo material (LMC) MAIS sua tolerância geométrica aplicada nele. A condição resultante do elemento interno é um valor único igual à sua condição de máximo material (MMC) MENOS sua tolerância geométrica aplicada nele. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 43 Representação da condição virtual de um furo na LMC Representação da Condição resultante de um furo na LMC GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 44 4.12 Condição virtual e resultante dos eixos na LMC A condição virtual (CV)de um elemento externo é um valor constante igual a sua condição de mínimo material (LMC) MENOS e a tolerância geométrica aplicada nele. A condição resultante (CR) de um elemento externo é um valor único igual a sua condição de máximo material (MMC) MAIS a tolerância geométrica aplicada nele. Representação da condição virtual de um eixo na LMC GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 45 Representação da Condição resultante de um eixo na LMC Interpretando os limites Exemplo 1.Determinar a condição virtual para as tolerâncias geométricas abaixo a) Tolerância de posição do furo de 8,5 a 8,9 Para o furo CV = MMC – tolerância geométrica (CV= MMC-TG) CV = 8,5 – 0,3= CV=8,2 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 46 b) Atenção: cada quadro de controle tem sua condição virtual Para um furo com modificador M temos que CV=MMC-TG CV= 12-0,8 CV= 11,2 Para um furo com modificador M temos que CV=MMC-TG CV= 12-0,2 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 47 c) Para um furo com modificador M temos que CV=MMC+TG CV= 24+1 CV=25 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 48 3.19 – Atividades 1. Observe o desenho abaixo e responda: Qual é o MMC Furo=> Pino=> Qual é o LMC: Furo => Pino=> Qual a tolerância geométrica do furo? Qual a tolerância geométrica do pino? GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 49 Complete a tabela de bônus de tolerância para o furo Valor real da característica Característica - Furo Tolerância total de posição MMC Bônus Tolerância Geométrica MMC 13,20 13,20 0,2 13,30 13,20 0,2 13,40 13,20 0,2 13,50 13,20 0,2 13,60 13,20 0,2 LMC 13,70 13,20 0,2 Complete a tabela de bônus de tolerância para o pino Valor real da característica Característica - Pino Tolerância total de posição MMC Bônus Tolerância Geométrica MMC 12,70 12,70 0,10 12,68 12,70 0,10 12,66 12,70 0,10 12,64 12,70 0,10 12,62 12,70 0,10 LMC 12,60 12,70 0,10 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 50 2. Observe o desenho abaixo e responda com relação ao furo de .255 ± .005 (polegadas) que foi dimensionado e está com .251: Qual a tolerância total de quando substituir “?” por ? ____________________________________________________ Qual a tolerância total quando substituir o”?” por ? _____________________________________________________ Qual a Tolerância total quando “?” está em branco? ____________________________________ 4x Ø 0.255 ± 0,005 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 51 3.Determine a condição virtual dos eixos e furos abaixo a) b) GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 52 d) e) GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 53 5. Referências - datums Neste capítulo veremos os princípios de identificação de características de um componente como característica datum, com o propósito de estabelecer relações geométricas impostas mediante um quadro de controle de característica. Os datum são Pontos, Eixos e Planos teoricamente exatos. Estes elementos existem dentro de um marco de três planos mutuamente perpendiculares. Todas as peças têm seis graus de liberdade, onde são três de translação e três de rotação, que podem ser limitados por uma característica datum em um quadro de controle. Os três graus de liberdade de translação são denominados X, Y e Z. Os três graus de liberdade de rotação são denominados U, V e W, como mostra a figura a seguir: 5.1 Graus de Liberdade restringidos a um Datum Os graus de liberdade restringidos dependem, se a característica DATUM é uma referência primária, secundária ou uma característicaterciária. A tabela a seguir demonstra características com DATUM único. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 54 5.2 Graus de Liberdade restringidos a um quadro de controle A precedência dos referenciais primário, secundário e terciário é definida pela ordem que precede no quadro de controle, ver as figuras a seguir: GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 55 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 56 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 57 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 58 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 59 Para peças com características datum, inclinadas, como mostra a figura, um plano ideal fazendo contato é orientado ao ângulo básico da característica, o plano correspondente do quadro de referência, é girado neste mesmo ângulo básico para ficar mutuamente perpendicular aos outros dois planos. Para este método estabelecer um quadro de referência, o ângulo deve ser indicado como básico. Modelo 3D GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 60 5.3 Alvo datum A sua aplicação é de grande valor para peças sem superfícies planas. O alvo datum pode ser de três tipos: ponto, linha ou área. O alvo datum estabelece o sistema de referência dos datums e, adicionalmente, assegura repetibilidade da localização da peça para as operações de manufatura e medição. As localizações e/ou formas dos alvos datums ponto, linha e área são controladas por cotas básicas. Alvo Datum Área. Esse tipo de datum deve ser estabelecido quando uma área ou áreas de contato são necessárias para assegurar a estabilidade da peça. Sua utilização corresponde a áreas de contato com ferramental ou gabaritos de montagem onde a face de contato do elemento de sujeição com a peça é plana. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 61 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 62 Alvo Datum Linha. É indicado por um ponto em uma vista do desenho e uma linha tracejada na outra. Quando o comprimento do alvo datum linha deve ser limitado, o mesmo deve ser indicado no símbolo. Alvo Datum Ponto. É indicado por um ponto. São usados pelo menos três pontos para a definição de um datum primário, dois pontos para um secundário e um para um datum terciário. Pode ser utilizado para definir datums usando planos diferentes. ✓ Quando usar o alvo datum ? ▪ Peças sem rigidez estrutural; ▪ Peça fica “bamba” no contato com a superfície completa; ▪ Somente partes (pontos, linhas ou áreas) da peça são funcionais; ▪ A peça não possui superfícies planas ou FOS para serem usadas como datums. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 63 Exemplo de aplicação Definir um meio de fixação para a peça abaixo GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 64 Dispositivo do forjado baseado nos datums X, Y e Z 5.4 eixos como datum primário Dois conjuntos de três pontos igualmente separados podem ser usados para estabelecer um eixo datum para uma característica primária. Os dois conjuntos de pontos específicos separados o quanto seja possível e dimensionados desde o datum secundário. Quando duas características datum cilíndricas são usadas para estabelecer um eixo datum, cada característica datum é identificada com um símbolo diferente da característica datum. Cada conjunto de pontos específicos contém diferentes letras identificando datum. 5.4.1 Superfície cilíndrica e diâmetro igual GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 65 Superfície cilíndrica e diâmetros diferentes 5.4.2 Datum específico circular e cilíndrico Linhas específicas circulares e áreas específicas cilíndricas podem ser usadas para estabelecer um eixo datum sobre peças giratórias. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 66 5.5 Precedência de datum Precedência de datum se refere a ordem com que os datums entram em contato com os seus simuladores. Essa ordem não deve ser violada pois é necessária para se atender o sistema de referência estabelecido. Vamos ver no exemplo a seguir a importância da ordem de precedência. Agora vamos mudar a precedência para A, C e B GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 67 Com essa fixação parece que os furos mudaram de posição!! O efeito da condição de limite de material deve ser considerado na precedência dos datums. As figuras a seguir mostram uma peça com um padrão de localização de furos com relação a superfície A e o diâmetro B. O referencial pode ser especificado de diferentes formas. Na figura a seguir o datum A é o referencial primário, e o datum B é o referencial secundário GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 68 Para o datum A primário é feito o contato total porque ele é primário e restringe três graus de liberdade. Para o datum B estando na condição RMB o simulador parte da condição de máximo material até se contrair e fazer contato no elemento mantendo 90º em relação ao datum A. Agora o elemento B é primário e elemento A secundário. O simulador do datum B se contrai até fazendo contato com o elemento e restringe 4 graus de liberdade. O elemento datum A restringe um grau de liberdade apenas. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 69 Quando o datum é modificado para MMB ou LMB , isso deve ser levado em conta e a precedência deve ser mantida No exemplo abaixo o elemento datum B foi modificado para a condição MMB. No quadro de controle a o elemento datum A faz pleno contato com o seu simulador e para isso o furo do simulador do datum B deve ser feito na sua condição MMB (26,05 MMC+ 0,20) Se o elemento datum B for feito na condição MMC então ele não permitirá que o elemento A faça pleno contato com o seu simulador e isso violaria a precedência dos datums. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 70Na opção B o elemento datum B é primário e o elemento datum A não precisa fazer pleno contato com seu simulador. Pode ser assim Ou assim Essa condição viola a precedência dos datums pois o elemento A não faz pleno contato com o seu simulador GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 71 5.6 Determinação da condição dos datums a partir dos seus modificadores de material Uma análise das tolerâncias geométricas aplicadas aos elementos datums é necessária para se determinar os seus limites e os limites aplicados aos simuladores destes datums Essa análise inclui a condição de material do elemento e os efeitos coletivos das tolerâncias geométricas aplicadas ao elemento Vejamos dois exemplos com os datums na condição RFS e condição MMB Condição RMB GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 72 Condição RFS peça Simulador do elemento datum C(largura com limite de máximo material perpendicular ao datum A e localizado pelo eixo do datum B Dimensão de 8,1 - É a condição de MMC (8,2) menos a tolerância geométrica aplicada ao datum (0,1) Dimensão de 12,0. É a condição de MMC (12,1) menos a tolerância geométrica aplicada ao datum (0,1) Plano do datum A – simulador do elemento datum A Eixo do datum B Plano central do datum C GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 73 5.7 Regras práticas para seleção de datums Elementos datums deveriam: • Ser Funcionais: servindo o propósito de preservar ou simular como a peça funciona; • Ser Representativo da Montagem: representar as características de assentamento e alinhamento durante produção, inspeção e montagem; • Ter Acessibilidade: à aqueles da manufatura e inspeção; • Ter Repetibilidade: referenciar e estabilizar a peça com a mínima variação possível nas várias operações de fabricação, inspeção e montagem. 5.7.1 – Algumas regras para datums: 1.Selecione superfícies que assentam umas nas outras como Datums primários. Controle essa superfície com o controle de planicidade; 2. Observe não apenas as superfícies planas que assentam umas nas outras, mas também as superfícies que se encaixam umas nas outras, como diâmetros funcionais de centro. Se estes diâmetros forem Datums primários considere o controle de cilindricidade, para torná-lo o mais repetitivo possível. Simulador do elemento datum C(planos paralelos com a máxima separação possível e perpendicular ao datum A. Plano central localizado pela eixo do datum B e dimensões básicas Plano central do datum C Eixo do datum B Simulador do elemento datum B (maior cilindro inscrito e perpendicular ao datum A peça Plano do datum A (simulador do elemento datum A) peça GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 74 Se o diâmetro for um Datum secundário, considere o uso de perpendicularidade em relação ao Datum plano primário se todas as características da peça forem mensuradas a partir deles. Use controle de posição se o diâmetro for um Datum a ser mensurado a partir de outros Datums para localização; 3.Nem todas as características funcionais podem ser Datums. Às vezes é mais fácil trabalhar com um número pequeno de Datums features e derivar o controle de todas as características a partir deles; 4.Quando mais de uma opção parece ser funcional, escolha a opção que possui a maior área de contato ou acessibilidade para o set up de medição e fabricação; 5.Além de esclarecer as relações importantes, o Datum feature estabiliza a peça e cria uma orientação funcional de como a peça é montada ou interfaceada; 6.O uso de mais de um DRF (datum reference frame, quadro de referências de Datum) numa mesma peça ou a especificação de tolerâncias de posição compostas geralmente indica que não é importante para a montagem da peça que todos os Datums features estejam alinhados. Um erro de alinhamento é esperado, já que ao adotar mais de um DRF existe mais de um set up de fixação da peça, porém o alinhamento entre estes DRF não é uma prioridade de projeto no caso de uso de tolerâncias composta; 7.O uso de mais de um DRF também indica que a peça tem mais de um elemento de interface. Neste caso uma contra peça pode interfacear com características diferentes do que a outra contra peça; 8 Frequentemente, quando uma contra peça com várias características de interface monta numa peça em suas características de interface correspondentes, apenas um DRF é utilizado; 9.Evite ao máximo conflito entre os elementos datums. Afinal existem 6 graus de liberdade. Se um elemento datum tenta eliminar os mesmos graus de liberdade do que outro, haverá conflito. Além disso, o Datum que for usado primeiro fará este trabalho; 10.Use o MMC apenas se a alteração dimensional do elemento tolerado ou do Datum realmente tiverem um efeito positivo de abertura das tolerâncias de posição para montagem de peça e contra peça. Não tem sentido usar MMC para peças que onde montagem e interface não são a função prioritária; 11.Use o LMC quando a função de montagem não for o essencial, mas sim a preservação de espessura de material ou de espessura de sobremetal; 12. Use o RFS quando o balanceamento é requerido para peças que trabalham em rotação. Também é importante para uniformidade de espaço e ajuste lateral entre peça e contra peça e uniformidade de pressão para circuitos hidráulicos. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 75 Exemplos de aplicação Abaixo temos um desenho com um quadro de controle onde devemos determinar qual a ordem de precedência dos datums. Também é mostrado uma peça imperfeita onde são mostrados os pontos de contatos nos elementos datums em seus simuladores ou contra peças. Determine a ordem de precedência de acordo com os pontos de contato estabelecidos Solução: A ordem de precedência obedece a regra 3-2-1(3 datums planos) Nesse caso, o datum primário será o A pois tem três pontos de contato. O datum B será o datum secundário pois toca em dois pontos e o datum terciário será o datum C pois toca em um ponto do seu simulador. Então o quadro fica: GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 76 5.12 Atividades 1.Identifique se o símbolo de referência datum é uma superfície, um eixo ou um plano central A)___________________________ B)___________________________ C)___________________________ 2. Abaixo temos um desenho com um quadro de controle onde devemos determinar qual a ordem de precedência dos datums. Também é mostrado uma peça imperfeita onde são mostrados os pontos de contatos nos elementos datums em seus simuladores ou contra peças. Determine a ordem de precedência de acordo com os pontos de contato estabelecidos e preencha o quadro de controle a) GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 77 b) 6. Tolerâncias de localização As tolerâncias de localização são Tolerância de Posição Tolerância de Simetria (retirado da ASME em 2018) Tolerância de concentricidade (Retirado da ASME em 2018) 6.1 Tolerância de Posição 6.1.1 Definição É uma zona dentro da qual o centro, eixo ou plano centralde uma característica de tamanho pode variar desde uma posição ideal, teoricamente exata. As dimensões básicas estabelecem a posição ideal desde características Datum, e entre características inter-relacionadas. Uma tolerância de posição é indicada mediante o símbolo de posição, um valor de tolerância, modificador da condição de material se aplicável, e referências (Datum), colocadas em um quadro de controle de características. 6.1.2 Dimensões básicas e tolerâncias gerais A localização de cada característica é dada mediante dimensões básicas. Muitos desenhos estão baseados em um arranjo de tolerâncias gerais, usualmente localizadas na legenda do desenho. As dimensões que localizam a posição ideal devem ser excluídas da tolerância geral de uma das seguintes formas: GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 78 a) Aplicando o símbolo de dimensão básica, a cada uma das dimensões básicas; b) Especificando no desenho (ou em um documento referente ao desenho) a nota geral: “AS DIMENSÕES SEM TOLERÂNCIAS LOCALIZANDO POSIÇÕES IDEAIS SÃO BÁSICAS”. Dimensões básicas em coordenadas polares Dimensões básicas em coordenadas retangulares 6.1.3 MMC relacionada a tolerância de posição A tolerância de posição e a condição de máximo material de características de montagem, são consideradas em relação uma com a outra. A MMC sozinha significa que uma característica de um produto acabado, contém a máxima quantidade de material permitido pela dimensional tolerado para essa característica. Para furos, ranhuras e outras características internas, máximo material é a condição em que essas características estão em seus mínimos tamanhos permitidos. Uma tolerância de posição aplicada em MMC pode ser explicada da seguinte forma: a) Como superfície de um furo. Enquanto se mantenham os limites especificados do tamanho do furo. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 79 b) Como eixo de um furo. Quando está em MMC (diâmetro mínimo), seu eixo deve estar dentro de uma zona de tolerância cilíndrica, cujo eixo está localizado em posição ideal. O diâmetro desta zona é igual à tolerância de posição. Esta zona de tolerância também define os limites de variação na inclinação do eixo do furo com relação à superfície de referência. 6.3.1 Dimensional fora da MMC Quando o diâmetro da característica a ser controlada for diferente da MMC, esta diferença no dimensional do diâmetro encontrado será um bônus para a tolerância de posição, garantindo a sua montagem. Como exemplo considerando um diâmetro interno GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 80 Conforme desenho, podemos analisar que quando tivermos o diâmetro do furo na máxima condição do material (MMC), que será um diâmetro de 14,25mm teremos uma tolerância de posição de diâmetro de 0,25mm e se tivermos um diâmetro de 14,50mm no furo, teremos uma tolerância de posição com um diâmetro de 0,50mm. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 81 Se os requisitos dimensionais estão aceitos e a condição virtual não é violada, o elemento dimensional ainda é aceito mesmo fora da zona de tolerância de posição 6.1.4 Tolerância de posição zero em MMC Na explicação a seguir uma tolerância de posição é especificada para a localização da característica. A aplicação da MMC permite à tolerância de posição exceder o valor especificado, sempre que as características estejam dentro dos limites de tamanho, e as localizações sejam tais que permitam a aceitação da peça. Na figura mostramos um desenho da mesma peça com tolerância de posição zero em MMC. Note que o limite de tamanho máximo dos furos permanece igual, mas o mínimo foi ajustado para corresponder com um fixador de diâmetro 14,0. Isto resulta num incremento na tolerância de tamanho para os furos, sendo o incremento igual à tolerância de posição convencional especificada na figura, mesmo a tolerância de posição zero especificada na figura é zero em MMC, a tolerância de posição permitida, é em proporção direta ao tamanho atual do furo como é mostrado na tabela a seguir: Diâmetro do Furo (Tamanho ensamble atual da característica) Diâmetro permitido da tolerância de posição 14,0 0 14,1 0,1 14,2 0,2 14,25 0,25 14,3 0,3 14,4 0,4 14,5 0,5 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 82 6.1.5 RFS relacionada à tolerância de posição Neste caso não teremos a relação que temos na MMC, desta forma a tolerância de posição será sempre a mesma especificada no quadro de tolerância, independentemente do valor dimensional da característica. 6.1.5.1 RFS na sua aplicação Na figura os seis furos podem variar em tamanho de diâmetro desde 25,0 até 25,6. Cada furo deve estar localizado dentro da tolerância de posição especificada sem importar o tamanho deste furo. Um furo em LMC (diâmetro de 25,6) está tão exatamente localizado como um furo em MMC (diâmetro de 25,0). Este controle de posição é mais restritivo que o princípio de MMC. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 83 6.1.6 Requisito simultâneo Um requisito simultâneo se aplica à tolerâncias de posição e perfil localizadas por dimensões básicas relacionados a elementos datums comuns mencionados no mesma ordem de precedência nas mesmas condições de limites. Em um requisito simultâneo, não há translação ou rotação entre os quadros de referência das tolerâncias geométricas incluídas na condição simultânea, criando assim um único padrão. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 84 Os rasgos de chaveta estão sob tolerância simultânea e devem permanecerem alinhados entre si e pelo plano central Um requisito simultâneo resulta em menos tolerância para a peça. Quando os elementos datums estão em MMC ou LMC, um requisito simultâneo elimina a possibilidade de “datum shift” dos elementos datums. Consequentemente isso aumenta os custos para se produzir Visto que esse requisito é “default”, o projetista precisa tomar cuidado ao se especificar essa condição ou pode-se utilizar o recurso de requisito separado Um requisito simultâneo não se aplica a quadros inferiores de tolerância de posição composta ou perfil composto. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 85 6.1.7 Requisito Separado Quando não há exigência de requisito simultâneo pode se utilizar o recurso de requisitos separados, sendo colocado próximo do quadro de controle o termo “SEPT REQT” Os rasgos estão contidos em zonas de tolerâncias diferentes, mas utilizam os mesmos sistemas de datums. Assim não há requisito de estarem alinhados. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 86 6.1.8 Procedimento para verificar a tolerância de posição na condição de MMC GD&T – Dimensionamentoe Tolerâncias Geométricas 87 6.1.9 Tolerância de posição composta Ao localizarmos padrões de elementos existe situações onde queremos manter a tolerância entre os padrões um pouco mais apertada do que a tolerância desses padrões em relação ao datums Dai pode-se usar o recurso de tolerância composta Um exemplo é onde um componente usinado é montado em uma estrutura soldada, a localização do componente pode ser capaz de flutuar dentro de uma tolerância de 0,020 de polegada para a estrutura soldada, mas o padrão de furo de montagem pode exigir uma tolerância de 0,006 de elemento a elemento. Ambos os exemplos de tolerância de estrutura de chapa e soldado podem ser facilmente alcançados com tolerância posicional composta. Para o segmento inferior é preciso seguir as seguintes regras: 1- Deve-se repetir os datums e na mesma ordem da janela de controle superior. Se repetir um datum, este deve ser o primeiro e repetindo dois eles devem seguir a ordem da janela superior. 2- A janela inferior controle apenas a orientação dos elementos Para o exemplo acima a janela superior controla a relação de localização dos elementos com os seus datums – PLTZF - pattern-locating tolerance zone framework GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 88 O segmento inferior controla a relação entre os elementos do padrão –FRTZF - feature-relating tolerance zone framework Nesse caso os elementos são livres para rotacionar e transladar dentro da zona de tolerância estabelecida pela primeira janela mas mantendo a relação entre eles dentro do diâmetro de 0,006 conforme figura a seguir No caso a seguir incluímos na segunda janela o datum B Os elementos continuam sujeitos a perpendicularidade ao datum A sendo um refinamento da tolerância de posição e agora os elementos não podem mais rotacionar e devem apenas transladar em paralelo ao datum B para direita ou esquerda e para cima ou para baixa mas sempre em paralelo GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 89 6.1.10 Tolerância de posição com múltiplos segmentos Nesse caso o segmento inferior atua de forma indepente do superior mas continua sendo um refinamento do superior. O segmento superior permite uma zona de tolerância de diâmetro 0,020 e se move para frente a para tras em relação ao datum C. O segmento inferior orienta a relação de elemento a elemento perpendicular ao datum A e localizado pelo datum B dentro de um diâmetro de 0,006 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 90 Assim devido a localização do datum B no segmento inferior, a zona de tolerância é travada pelo dimensão básica de 1,000 polegadas não podendo se mover para cima ou para baixo( apenas direita e esquerda) e permitindo que a zona de diâmetro de 0,006 possa se mover apenas para frente ou para trás em relação ao datum C Zone de tolerância de 0,006 travada na localização do datum B de 1,000 polegadas 4x de 0,006 na MMC GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 91 6.1.11 Tolerância de posição para elementos coaxiais Usado para datums com um eixo comum de furos, eixos – furos, escareados, furos rebaixados Quando a tolerância é igual para ambos os elementos o diâmetro da zona de tolerância posicional é o mesmo para os dois elementos em relação aos datums especificados. O quadro de controle de elementos aparece abaixo da nota para especificar o furo e o rebaixamento Quando diferentes tolerâncias são aplicadas a elementos coaxiais relacionados aos mesmos elementos de datum, são usados quadros de controle separados Um quadro de controle do elemento aparece sob a nota para especificar o dimensional do furo Outro quadro de controle do elemento aparece sob a nota para especificar o dimensional do rebaixamento Quando as tolerâncias controlam relações de rebaixamento a furo individuais em relação a diferentes elementos datum, é necessária uma especificação adicional - Uma nota aparece sob o símbolo do elemento de referência para o furo e sob o quadro de controle do elemento para o rebaixamento para indicar o número de lugares que cada um aplica individualmente Tolerância de posição composta para elementos coaxiais Usado quando a tolerância da localização sozinha não for suficiente e também para especificar um requisito separado A metade superior do quadro de controle do elemento especifica as zonas de tolerância localizadas na posição real em relação aos pontos especificados nos quais os eixos dos furos, como um grupo, devem estar A metade inferior designa as zonas de tolerância nas quais os eixos dos furos devem estar em relação um ao outro. Exemplo GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 92 GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 93 6.1.12 Zona projetada Em uma tolerância de posição utilizando uma zona de tolerância projetada, o valor especificado para a zona de tolerância é aplicado no mínimo o valor indicado, e representa a espessura máxima da contra peça ou a altura máxima dos componentes a serem montados. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 94 Exemplo Especificação Nesse exemplo foi especificado uma zona de tolerância de 40 mm. Essa zona depende da espessura da contra peça e das condições de montagem. Interpretação Quando uma zona de tolerância é projetada, ela fica inteiramente fora da peça Que permite isso Quando uma zona de tolerância é projetada, o eixo do furo pode inclinar ou se deslocar dentro dessa zona. Neste exemplo o furo cai fora da zona quando ele está dentro da peça. isso é aceitável, já que o eixo só precisa estar dentro da zona projetada GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 95 6.2 Tolerância de simetria (ASME 2009 e ISO 1101:2017) A tolerância de simetria define os limites dentro dos quais os erros de simetria podem ser aceitos sem comprometer a sua funcionalidade. Pode-se tolerar quanto à simetria o plano médio da peça e eixos (ou linhas). Dentro das especificações e independente do tamanho do elemento (RFS), todos os pontos médios do rasgo devem estar entre dois planos paralelos distanciados de 0,8 , os dois planos sendo igualmente dispostos sobre o datum do plano A. Um modo de se inspecionar a tolerância geométrica de simetria é mostrado na figura a seguir. GD&T – Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas 96 Esse método só pode ser aplicado quando o datum e a superfície são paralelos. A superfície de referência é apoiada sobre a mesa de medição, utilizando-se um relógio comparador mede-se alguns pontos na peça e os valores são anotados. Vira-se a peça e o processo é repetido. As medições são comparadas e determina-se a localização dos pontos médios, esses pontos devem estar dentro da tolerância especificada para a simetria.
Compartilhar