UNIVERSIDAD DEL NORTE DIVISION DE INGENIERIAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA PROCESOS DE FABRICACION

LABORATORIO DE PROCESOS DE FABRICACION METROLOGIA, AJUSTES Y TOLERANCIAS

PRESENTADO POR CUERVO PNILLA JUAN MANUEL FORERO GUERRERO LUIS ARMANDO

BARRANQUILLA 14 DE SEPTIEMBRER DEL 2010

CONTENIDO Pg. LISTADO DE IMGENES Y FIGURAS...........................................................................3 LISTADO DE TABLAS .....................................................................................................4 LISTADO DE GRAFICAS.................................................................................................5 INTRODUCCION ..............................................................................................................6 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. MARCO TEORICO ....................................................................................................7 LISTADO DE MATERIALES .................................................................................. 11 DESCRIPCION ......................................................................................................... 12 PROCEDIMIENTOS ................................................................................................ 13 RESULTADOS ......................................................................................................... 14 ANALISIS DE RESULTADOS ................................................................................ 16 CONCLUSIONES ..................................................................................................... 17

ANEXOS ......................................................................................................................... 18

LISTADO DE IMGENES Y FIGURAS Pg.Imagen 1 - 1. Calibrador Universal Pie de Rey Imagen 1 - 2. Superficie con Rugosidad. (Norma UNE 82-315/86). Imagen 1 - 3. Superficie Con Rugosidad (Deviaciones Superficiales). Imagen 5 - 1. Durmetro.Imagen 6 - 1. Representacin Tridimensional (Isomtrico) De La Pieza Trabajada.

Figura 5 - 1. Plano Correspondiente A La Pieza Entregada.

LISTADO DE TABLAS Pg.Tabla 1 - 1. Smbolos y Formas Patrones De La Orientacin De La Rugosidad. Tabla 1 - 2. Smbolos de indicadores de Rugosidad Superficial.

LISTADO DE GRAFICAS Pg.Grafica 1 - 1 Distribucin De Signos De Ajustes Y Dimetros Nominales Por Letras.

INTRODUCCION En La asignatura de Laboratorio De Procesos De Manufactura que pertenece al departamento de Ingeniera Mecnica de la Universidad Del Norte, se han expuesto diferentes temas acerca la importancia de la realizacin de tolerancias, ajustes y acabados de una pieza cundo se desea construir una pieza, para que se sea lo ms conciso posible, en cuanto a los resultados que se desean obtener. El siguiente informe de laboratorio tiene como objetivo elaborar un dibujo lo mas tcnico posible sobre una pieza, en donde aparezcan las vistas fundamentales y su respectivo isomtrico. Dicho dibujo debe contener las cotas necesarias, tolerancias dimensionales, tolerancias geomtricas y calidades superficiales que definan correctamente la pieza que se desea mostrar. Adems, se deben exponer por lo menos tres aplicaciones de piezas reales que se encuentren acopladas entre s. Durante la realizacin de la experiencia que condujo al desarrollo del siguiente informe de laboratorio, se llevaron a cabo diferentes actividades, tales como la seleccin de una pieza de laboratorio, a la cual fue necesario determinarle con la utilizacin del pie de rey y del micrmetro, cada una de sus medidas, para luego poder realizar el dibujo de dicha pieza con la ayuda del programa SolidWorks, en el cual se mostraran claramente cada una de su vistas e isomtrico correspondiente. Este trabajo consta de un marco terico, en el cual se han definido los conceptos bsicos que permitirn saber utilizar un calibrador por medio de la metrologa, y adems aplicar los conceptos de tolerancias, ajustes y acabados en ejes o agujeros. As mismo, se muestra un listado de materiales, en la cual se nombran cada uno de los materiales utilizados para el desarrollo de esta experiencia. Adems se da a conocer una descripcin y procedimiento de la experiencia, en la cual se muestra la manera como se realiz el estudio de la metrologa y una descripcin y anlisis de la pieza, para luego ser mostradas en una plancha de dibujo, permitiendo as desarrollar conclusiones concretas en cuanto a los datos obtenidos.

1. MARCO TEORICO Para la realizacin y desarrollo del siguiente trabajo de investigacin, es necesario mencionar diferentes conceptos relacionados con la metrologa a utilizar en las mediciones. Para calcular toda medida necesaria de la pieza, se utilizara un calibrador del tipo Pie de Rey. Un Calibrador Pie de Rey es un calibrador longitudinal, capaz de medir con mucha precisin unidades milimtricas yendo de 0.1mm a 0.002mm, o de 0.001 milsimas de pulgada a 1/128 de pulgada, como el que muestra la imagen 1.

Imagen 1 - 1. Calibrador Universal Pie de Rey

Los calibradores estn compuestos en su mayora por: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Mordaza para exteriores. Puntas para inferiores. Profundimetro. Escala en mm. Escala en pulgadas. Cursor o nonius cuadrado en mm. Cursor o nonius cuadrado en pulgadas. Botn de frenado o deslizamiento o seguro.

El mtodo de medicin de una calibrador bsicamente es obtener los resultados de las escalas y luego unir los restante con los cursores apropiados (milmetros o pulgadas) y mirar hasta que los nonios o divisin del cursor coincidan con los de las escalas. Estos nonios son contados hasta cuando uno de ellos se alinea con uno de la escala. Cuando se hace el maquinado de una pieza, es importante alcanzar la mejor precisin posible para que pueda cumplir de la mejor forma con la aplicacin a la cual se va a destinar. Es por esta razn, que es necesario mencionar los siguientes conceptos relacionados con este campo. Acabado: Es un proceso llevado durante el mecanizado donde se le dan los ltimos retoques a la pieza dependiendo de cmo se quiere que quede la superficie.

y

y y

Ajustes: Es proceso va exclusivamente relacionado con las piezas acopladas y es la relacin que existe entre piezas que se acoplan. Tolerancias: Es el margen de error que puede tener la pieza procesada.

En cuanto al acabado, se debe tener en cuenta la rugosidad o acabado superficial que presenta la pieza lo cual es de gran importancia para la buena apariencia de la misma. Toda pieza en las superficies muestra irregularidades e imperfecciones, estas imperfecciones se presentan debido a alteraciones fsico-qumico-trmicas que son llevadas a cabo durante la creacin y vida de la pieza. Para indicar los niveles de rugosidad se debe considerar la altura de ondulacin, las desviaciones de la superficie nominal, el tipo de orientacin y el espaciamiento de longitud o rugosidad. La siguiente imagen explica visualmente la altura de ondulacin y el espaciamiento de longitud o rugosidad.

Imagen 1 - 2. Superficie con rugosidad que muestra la parte superficial de una pieza, tomada del documento ACABADOS-MAQUINADO (Norma UNE 82-315/86), 02/09/10.

A continuacin, se muestra otra imagen donde se muestra la superficie nominal y las deviaciones verticales.

Imagen 1 - 3. Superficie con rugosidad que muestra las deviaciones superficiales de una pieza adems la ecuacin que relaciona la superficie nominal (Ra), tomada del documento ACABADOS-MAQUINADO (Norma UNE 82-315/86), 02/09/10.

Los tipos de orientacin o patrones de orientacin se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 2 - 1. Smbolos y formas de patrones de la orientacin de la rugosidad a la de la superficie. Tomada del documento ACABADOS-MAQUINADO (Norma UNE 82-315/86), 02/09/10.

Para mostrar en un plano que existe rugosidad se utiliza el smbolo variaciones como se muestra en la siguiente tabla:

con todas sus

Tabla 1 - 2. Smbolos de indicadores de rugosidad de la superficie con sus significados. Tomada del documento ACABADOS-MAQUINADO (Norma UNE 82-315/86), 02/09/10.

Todos los anteriores conceptos con respecto al acabado y las rugosidades nos conducen a unos niveles de rugosidad, que son indicados por encima del smbolo de rugosidad. La precisin que tiene un material para poder introducirse dentro de otro se conoce como ajuste. Dependiendo de ese ajuste, el material queda muy holgado o sellado de acuerdo a la aplicacin asignada. Existen tres tipos de ajustes: y y Ajustes de Juego: Piezas acopladas que quedan bailando. Ajustes de Interferencia: Piezas acopladas que quedan ajustadas. Tambin llamados ajustes de aprieto. y Ajustes de Transicin: Son ajustes que combinan las condiciones de los que estn en juego y los de interferencia, donde la movilidad entre piezas se encuentra ms limitada que en las que se encuentran en ajustes de juego. Para los ajustes, la numeracin y simbologa cambia dependiendo de si la tolerancia es con respecto a un eje o a un agujero, y adems de la calidad a la que ser hecha la pieza. La tolerancia para ajustes se puede simbolizar en general de la siguiente manera: ,

En donde # es la medida nominal, N o n es cualquier letra desde la A hasta la Z (tambin en minsculas) que indica los signos del rango y el dimetro nominal de la tolerancias dependiendo de la medida nominal (las maysculas indican agujeros y las minsculas ejes). Por ltimo, IT indica la calidad, tambin dependiente de la medida nominal. Todas las medidas de los ajustes son sacadas de las tablas de calidad, y de las tablas y graficas de ajustes.

Grafica 1 - 2 Distribucin de signos de ajustes y dimetros nominales por letras. Tomada del documento 4 Tolerancias Dimensionales II.ppt, 02/09/10.

2. LISTADO DE MATERIALES Durante la realizacin de esta experiencia, se utilizaran diferentes materiales y equipos de laboratorio suministrados por el profesor encargado, presente durante el desarrollo de esta prctica, tales como: y y y Calibrador Universal Pie De Rey Micrmetro Pieza Simple De Acople

3. DESCRIPCION A partir de los instrumentos facilitados por el profesor de laboratorio de procesos de fabricacin de la Universidad Del Norte, se llevo a cabo una experiencia cuyo objetivo era medir las dimensiones de una pieza de uso comn en el laboratorio, para luego desarrollar un informe tcnico de la misma, en el cual se mostraran claramente los ajustes, acabado y tolerancias ptimas que debe tener la pieza para la funcin en que se est desempeando. Para la realizacin de esta experiencia fue necesaria la utilizacin de un calibrador pie de rey y de un micrmetro, con los cuales se obtuvieron las respectivas medidas de cada una de las dimensiones de la pieza. Es importante aclarar, que el uso del micrmetro se llevo a cabo, debido a la necesidad de medir dimensiones muy pequeas, las cuales serian difciles de medir si se usara el pie de rey. Adems, para realizacin de esta experiencia fue necesario conocer y tener las habilidades necesarias, en cuanto, a la forma de utilizar tanto el pe de rey como el micrmetro, ya que, era necesario que las medidas obtenidas, fuesen de alta precisin. Luego de haber medido las dimensiones de la pieza, se llevo a cabo el desarrollo de la plancha en la cual se mostraran cada una de las dimensiones determinadas. Este proceso se llevo a cabo con la ayuda del programa SolidWorks, a travs del cual se mostraron las principales vistas de la pieza al igual que su isomtrico. Por ltimo, se desarrollo un estudio minucioso en cuanto a las principales aplicaciones en las cuales era utilizada dicha pieza, para poder conocer de esta manera, cuales serian algunos de sus principales requerimientos de operacin, es decir, los ajustes tolerancias y acabados superficiales que son necesarios en dicha pieza.

4. PROCEDIMIENTOS Para la realizacin de la experiencia fue necesario seguir una serie de procedimientos para cumplir con los objetivos propuestos, los cuales fueron de gran ayuda en el desarrollo de la misma. Es por esta razn que se hace importante mencionar todos los procedimientos seguidos para la realizacin del anterior laboratorio.y

Es asistente de la asignatura de procesos comienza dando una explicacin muy enriquecedora acerca de lo que se quiere buscar en la realizacin de la experiencia, adems se menciona la teora utilizada para conocer el funcionamiento del calibrador y otros conceptos no menos importantes.

y

A cada pareja de trabajo le es asignada una pieza con la cual se va a realizar la experiencia, determinando todas sus dimensiones con el calibrador o pie de rey.

y

Para dimensiones muy pequeas, es usado un micrmetro el cual ayuda a dar las medidas ms precisas lo cual no puede hacer el calibrador.

y

Una vez medidas las dimensiones de la pieza, se hace la respectiva toma de datos para luego pasar a la realizacin del plano de la pieza.

y

Luego de anotadas las dimensiones, es necesario la utilizacin del programa SolidWorks 2007 para construir el isomtrico de la pieza asignada a cada pareja.

y

Ya teniendo el slido, mediante el mismo programa se realiza el plano respectivo con las tolerancias dimensionales y geomtricas, acabados superficiales y ajustes.

y

Finalmente se analiza el plano con las medidas tomadas de la pieza para saber si fue realizado lo ms preciso posible para as llegar a conclusiones ms precisas.

5. RESULTADOS Luego de haber realizado la medicin de cada una de las dimensiones correspondientes a la pieza de trabajo, se desarrollo a partir de la utilizacin del programa SolidWorks el plano correspondiente a dicha pieza, en el cual se encuentran cada una de las principales vistas e isomtrico para esta pieza. La siguiente figura muestra el plano desarrollado sobre la pieza trabajada, en dicho plano se muestran claramente las diferentes tolerancias dimensionales, geomtricas y ajustes correspondientes a este material, de acuerdo a los parmetros establecidos, tal que, el plano fuese lo mas tcnico posible. (Ver Figura 5 - 2. Plano Correspondiente A La Pieza Entregada

Figura 5 - 2. Plano Correspondiente A La Pieza Entregada

Cabe mencionar que la tolerancia mostrada en la figura, se determino segn el pie de rey utilizado, ya que para esta ocasin, dicho instrumento nos recomendaba un error de aproximadamente 0.02mm, para cada una de las medidas tomadas.

Adems, es importante mostrar algunas de las principales aplicaciones en las cuales es utilizada dicha pieza, como en el caso del durmetro, ya que esta pieza desempea la funcin de soporte, sobre la cual son colocados diferentes materiales a los cuales se les desea realizar un ensayo de dureza, para poder as caracterizar algunas de sus principales propiedades.

Pieza Trabajada

Imagen 5 - 2. Durmetro.

6. ANALISIS DE RESULTADOS Teniendo en cuenta, cada uno de los valores dimensionales obtenidos durante la realizacin de esta experiencia, los cuales fueron mostrados anteriormente en el plano realizado, se obtuvo un bosquejo lo mas tcnico posible, en el cual, si se observa claramente el plano realizado, se dan a conocer las tolerancias mximas y mnimas para la pieza, las cuales fueron designadas segn el pie de rey utilizado para la realizacin de dichas mediciones. Adems, las tolerancias geomtricas mostradas en este plano tcnico, dan a conocer los aspectos geomtricos ms importantes presentes en la pieza, tales como lo son la concentricidad entre cilindros, el paralelismo entre diferentes rectas presentes en la pieza, la perpendicularidad entre planos y lneas, la rectitud de una lnea, etc. Por otro lado, es importante mencionar que la calidad superficial de la pieza, es decir, el acabado, va estrictamente ligado a los ajustes que necesariamente debe tener la pieza, es por esta razn que en esta ocasin se utilizo un acabado superficial N1, indicando una rugosidad superficial bsica, debido a que la pieza debe poder encajar a travs del cilindro mas pequeo dentro de una cavidad, pero permitiendo que con facilidad pueda ser retirada de la misma.

Imagen 6 - 2. Representacin Tridimensional (Isomtrico) De La Pieza Trabajada.

6. CONCLUSIONES

Finalmente, luego de realizado el anterior laboratorio, es importante concluir acerca de lo comprendido de esta experiencia. Por esta razn es posible mencionar la importancia de un calibrador o pie de rey para medir dimensiones de diferentes tipos de piezas con gran precisin. Cabe notar que durante los procesos de fabricacin de piezas es importante tener en cuenta los trminos de acabado, tolerancias y ajustes de las piezas que se estn fabricando para poder sacar el mejor provecho de las mismas en sus respectivas aplicaciones asignadas. El acabado le da buena apariencia a la pieza y le da mejores valores de tolerancia, adems, el ajuste permite saber que tan holgada o sellada puede estar una pieza con respecto a otra segn la necesidad que se requiera. Cabe notar que en los acabados, por alteraciones qumicas o fsicas se presenta cierta rugosidad que en algunos casos puede ser corregida y en otros no. Por ltimo pero no menos importante, durante la actividad realizada en el laboratorio se comprende la mejor manera de hacer un plano de una pieza de trabajo, siguiendo una serie de normas tcnicas de gran utilidad a nivel industrial para permitir que la persona que lea el plano se pueda hacer una clara y precisa idea acerca de la forma y dimensiones de la pieza.

ANEXOS

1) Para desarrollar: Desarrollar segn la informacin mostrada.

Medida Mxima: 37.995 Medida Mnima: 38.01 Tolerancia: -0.015

Medida Mxima: 30.08 Medida Mnima: 29.95 Tolerancia: 0.13

Medida Mxima: 60.02 Medida Mnima: 60 Tolerancia: 0.02

Medida Mxima: 50.5 Medida Mnima: 50.1 Tolerancia: 0.4

Traducir las siguientes notaciones Mostrar el proceso detallado de obtencin de DOS de estas. 44d8 Tolerancia Superior: -0.119 Tolerancia Inferior: -0.08

120j15 Tolerancia Superior: +0.7 Tolerancia Inferior: -0.7

15E9 Tolerancia Superior: 0.075 Tolerancia Inferior: 0.043

90D10 Tolerancia Superior: 0.26 Tolerancia Inferior: 0.12

337J12

Tolerancia Superior: _____________

Tolerancia Inferior: ______________

23,5a11 Tolerancia Superior: -0.3 Tolerancia Inferior: -0.43

Mediciones con el Micrmetro

Lectura en la graduacin lineal: 21.5 mm Lectura en la graduacin circular: 45*10-2 mm

Lectura en la graduacin lineal: 7 mm Lectura en la graduacin circular: 37*10-2 mm

La medida indicada por el Micrmetro es: 23.5 + (48*10^-2) mm

Nota: La precisin de los siguientes Micrmetros es de 0.01 mm.

La medida indicada por el Micrmetro es: 18+(18*10^-2)mm

La medida indicada por el Micrmetro es: 8+(45*10^-2)mm

La medida indicada por el Micrmetro es: 2.5+(41*10^-2)mm

La medida indicada por el Micrmetro es: 13+(5*10^-2)mm

2) Para investigar: Escriba al menos tres criterios que usted como ingeniero/a tendra en cuenta para decidir que instrumento de medicin usar entre un micrmetro y un pie de rey, para realizar la medicin de una pieza. Algunos de los criterios para medir una pieza teniendo en cuenta un calibrador o pie de rey y un micrmetro serian: 1. Si una pieza posee dimensiones muy pequeas, lo ms apropiado es usar un micrmetro. 2. Si por el contrario, la pieza posee dimensiones relativamente ms grandes, se debe usar un calibrador o pie de rey. 3. Ambos instrumentos de medicin son demasiado precisos, Es por esta razn que ambos tienen cierto privilegio para medir alguna pieza en el momento que se requiera. Qu instrumento se utiliza para la medicin de radios de curvatura en superficies esfricas? Explique con sus palabras como funciona. El aparato ms apropiado seria un esfermetro. El esfermetro es un instrumento de medicin que permite medir el radio de una superficie esfrica teniendo solo una sola parte de la superficie esfrica.

Como cualquier otro instrumento, posee cierta escala de medicin. Para medir un radio de una superficie curva, es necesario que tanto las tres varillas externas como la varilla interna estn en contacto con la superficie curva.

Se puede medir profundidades con un micrmetro? Por qu? Si se pueden medir profundidades con el micrmetro debido a que existe uno llamado micrmetro de profundidades el cual consta de un tapn perpendicular al sistema de medicin, el cual permite que el eje mvil toque el fondo de la superficie y el sistema de medicin determine la profundidad.