Tolerâncias de Engenharia: Tipos, Regras e Ajustes de Componentes Explicados
Na indústria de engenharia mecânica e fabricação de instrumentos, a intercambiabilidade de peças e componentes refere-se a que um lote de peças ou componentes da mesma especificação pode ser instalado na máquina sem qualquer seleção ou reparo adicional (como reparo de bancada) para atender aos requisitos de desempenho especificados.
Para satisfazer a intercambiabilidade de peças na manufatura mecânica, a dimensão das peças de produção deve estar dentro dos limites de tolerância desejados. Isso deve estipular um padrão unificado para a forma, tamanho, precisão e desempenho de um tipo de peça. Produtos semelhantes também precisam de dimensionamento razoável, a fim de reduzir a série de produtos, esta é a padronização do produto. Assim, o conceito de tolerâncias de engenharia especificadas e ajuste surgiu.
O que é Tolerância de Engenharia?
Suponha que uma barra metálica de 100 mm seja usinada. Mesmo que todas as barras sejam destinadas a ser usinadas na mesma forma, nem toda a precisão de manufatura das barras pode ser usinada para exatamente 100,00 mm por causa do tamanho e orientação das barras. Embora os locais de design e fabricação tenham trabalhado para reduzir tais desvios, eles ainda não podem ser controlados a zero.
Este desvio de tamanho e forma basicamente flutua para cima e para baixo com o valor alvo como centro. Portanto, o valor superior permitido e o valor inferior permitido do valor superior permitido relativo ao tamanho alvo são determinados com base no uso da barra metálica. A diferença entre esses dois valores (faixa permitida) é conhecida como "tolerância".
Em resumo, tolerância é o desvio das peças no processo de processamento, precisão do equipamento de medição por causa do impacto do desvio deve existir. É a quantidade de variação permitida para qualquer dimensão dada para alcançar a função adequada. Dimensões das peças dentro da faixa de tolerâncias desejadas são qualificadas. Tolerâncias de engenharia incluem tolerância dimensional, tolerância de forma e tolerância de posição.
Tolerância Dimensional
Tolerância dimensional é a quantidade de variação permitida em um tamanho. É o básico da tolerância de engenharia. O valor máximo permitido é chamado de dimensão máxima. E o valor mínimo é chamado de dimensão mínima.
Tolerância é o valor absoluto da diferença algébrica entre o tamanho máximo do limite superior e o tamanho mínimo do limite superior, bem como o valor absoluto da diferença algébrica entre o desvio superior e o desvio inferior.
Tolerância é um valor numérico sem sinal de mais ou menos e não pode ser zero. No caso de tamanho básico constante, menor a tolerância dimensional, maior a precisão dimensional. Tolerância especificada indica o requisito de precisão de manufatura e reflete o grau de dificuldade de usinagem.
Tolerância de Forma
(1) Retilinearidade
Retilinearidade é a condição em que a forma real de um elemento reto em uma peça mantém uma linha reta ideal. Também é conhecida como grau de retidão. A tolerância de retilinearidade é a variação máxima permitida pela linha real contra a linha ideal. Ou seja, no desenho dado para limitar a tolerância de processamento da linha real permitida pela faixa de variação de tolerância.
(2) Planicidade
Planicidade é a representação da forma real dos elementos de plano da peça para manter o plano ideal. Isso é comumente referido como grau de planicidade. A tolerância de planicidade é a quantidade máxima de variação permitida pela superfície real contra o plano. Ou seja, no desenho dado para limitar a tolerância de processamento da superfície real permitida pela faixa de mudanças de tolerância.
(3) Circularidade
Circularidade é a condição em que a forma real dos elementos de uma peça é equidistante de seu centro. O grau de redondeza, como é frequentemente chamado. A tolerância de circularidade é a variação máxima permitida do círculo real contra o círculo ideal na mesma seção. Ou seja, a faixa de variação dada no desenho limite a tolerância de usinagem do círculo real.
(4) Cilindricidade
Cilindricidade refere-se ao ponto no contorno da superfície cilíndrica na peça, e mantém seu eixo equidistante. A tolerância de cilindricidade é a variação máxima permitida pelo cilindro real para enfrentar a superfície do cilindro ideal. Ou seja, dado no desenho, usado para limitar a faixa permitida de tolerância de usinagem do cilindro real.
(5) Perfil de uma Linha
O perfil de uma linha é para representar a curva de forma arbitrária no plano dado da peça e manter sua forma ideal. Tolerância de perfil de uma linha é a variação permitida do contorno real de uma curva não circular. Ou seja, dado no desenho, para limitar a faixa de variação permitida pela tolerância de processamento da curva real.
(6) Perfil de uma Superfície
Perfil de uma superfície é uma superfície de forma arbitrária na peça para manter sua forma ideal. Tolerância de perfil de uma superfície é a variação permitida do contorno real de uma superfície não circular para o contorno ideal. Ou seja, dado no desenho, usado para limitar a faixa de processamento da superfície real.
Tolerância de Posição
Tolerância de posição refere-se à quantidade total de mudanças permitidas pela posição do elemento particular relativo ao datum. É outro parâmetro importante da tolerância de engenharia.
(1) Tolerância Direcional
Tolerância direcional refere-se à quantidade total de variação na direção permitida pelo datum em relevância aos elementos particulares. Tal tolerância incorpora paralelismo, perpendicularidade e angularidade.
(2) Tolerância de Localização
Tolerância de localização é a faixa completa de variações em uma posição que são permitidas para correlacionar os elementos reais à referência. Este tipo de tolerância inclui concêntrico, simetria e posição.
(3) Tolerância de Circularidade
Uma tolerância de circularidade é um item de tolerância que é dado com base em um método de teste específico. Tolerância de circularidade pode ser dividida em circularidade circular e circularidade total. Tolerância das formas e posições acima é coletivamente referida como Dimensionamento e Tolerância Geométrica (GD&T).
Tolerância Geral
Em desenhos mecânicos, além da tolerância para certas dimensões e características, aquelas dimensões não especificadas são geralmente requeridas para seguir certos padrões. Tomando nosso padrão internacional de tolerância de engenharia comumente usado DIN ISO 2768 como exemplo, a tolerância dimensional geral é m, a tolerância de forma é K. E o método de marcação é ISO 2768-mK. A seguir está uma tabela de níveis de tolerância de dimensão linear para referência.
Regras Fundamentais
Regra #1 Regra do Envelope
Este é um requisito de que tolerância dimensional e GD&T estão relacionados entre si. A tolerância real do elemento dimensional com regra do envelope deve cumprir o limite de entidade máxima. Ou seja, sua dimensão de função externa não excede a dimensão de entidade máxima. E sua dimensão parcial não excede a dimensão de entidade mínima.
Regra #2 Regra da Independência
O princípio da independência é que cada tamanho e forma dado no desenho é independente em posição e deve atender aos seus próprios requisitos. É o princípio básico que a relação entre tolerância dimensional e tolerância de forma deve seguir.
Regra #3 Regra de Tolerância de Posição
Para tolerância de posição, quando elementos dimensionais são datum, S, L ou M deve ser especificado no quadro de controle de característica.
Regra #4 Regra Outra que não Tolerância de Posição
Para outra que não tolerância de posição, RFS aplica-se com relação à tolerância, referência de datum, ou ambos, onde nenhum modificador é especificado. MMC deve ser especificado no quadro de controle de característica quando apropriado e desejado.
Ajustes (Fits)
Em montagens mecânicas, a relação entre um furo do mesmo tamanho básico e a zona de tolerância do eixo é chamada de ajuste. Como o tamanho real do furo e do eixo é diferente após a montagem, pode produzir uma folga ou interferência. No ajuste do furo e do eixo, a diferença algébrica do tamanho do furo menos o tamanho do eixo é uma folga quando é positivo e uma interferência quando é negativo.
A coordenação será classificada em três categorias de acordo com as diferenças das folgas ou interferências:
Ajuste com Folga (Clearance fit)
A banda de tolerância do furo está acima da banda de tolerância do eixo, e qualquer par de furos combinados com o eixo torna-se um ajuste com folga (incluindo uma folga mínima de 0).
Ajuste com Interferência (Interference fit)
A banda de tolerância do furo está abaixo da banda de tolerância do eixo, e qualquer par de furos combinados com o eixo torna-se um ajuste com interferência (incluindo uma folga mínima de 0).
Ajuste de Transição (Overfit / Transition fit)
A tolerância do furo sobrepõe-se à tolerância do eixo, permitindo que um par de furos se ajuste no eixo, seja com folga ou interferência.
A essência de selecionar o nível de tolerância adequado é resolver adequadamente a contradição entre os requisitos operacionais dos componentes da máquina e o processo de usinagem e custo. O princípio de escolher o nível de tolerância é estabelecer um nível de tolerância mais baixo o máximo possível, na premissa de atender aos requisitos de aplicação das peças.
Os requisitos de usinagem de precisão devem ser coordenados com as possibilidades de produção. Ou seja, tecnologia de processo acessível, tecnologia de montagem e equipamentos existentes devem ser usados. No entanto, se necessário, é necessário adotar estratégias para melhorar a precisão do equipamento e melhorar o método para garantir a precisão do produto.
É muito vital escolher o nível de tolerância aceitável para o tamanho de ajuste. Como resultado de em vários casos, determinará o desempenho operacional, vida útil e confiabilidade dos componentes de ajuste. E ao mesmo tempo, influencia o custo de manufatura das peças e a eficiência de produção.
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