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.



50 -

0,1


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

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.

L

P

.



• 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



• 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

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