ARGOMENTI DELLA LEZIONE Tolleranze geometriche Definizioni Tipologie di tolleranze Applicazioni

Gli errori nella realizzazione di pezzi

Le tolleranze geometricheosservazioni Fino a qualche tempo fa, era ammissibile fornire con un disegno lidea di massima di quello che si voleva realizzare lasciando, in seguito, allartigiano o alloperatore, la possibilit di scegliere il modo in cui realizzarlo. Laumento della produzione di serie industriale fornisce la possibilit che i pezzi siano realizzati in luoghi e da persone diverse. Laumento della complessit degli oggetti, dei processi tecnologici e la necessit di garantire la qualit attraverso controlli e verifiche, impone che le informazioni che derivano dal progetto e quindi dal disegno debbano coinvolgere in maniera pi completa tutti i settori produttivi e non devono essere ambigui.Le tolleranze (siano esse dimensionali o geometriche) rappresentano dunque parte integrante della progettazione sin dalle fasi iniziali e non un accessorio da aggiungere a disegno ultimato

Le tolleranze geometricheSi pu quindi introdurre il concetto di dimensionamento geometrico, il quale pu essere definito come un mezzo per specificare in un progetto e dunque in un disegno, le funzionalit geometriche e le relazioni funzionali tra le singolarit di forma. Lo scopo quello di incrementare la qualit e leconomicit delle realizzazioni. A regolare il corretto utilizzo e campo di applicabilit dei concetti relativi al dimensionamento geometrico sono preposte in Europa le norme UNI 7226/1 : ISO 1101. Negli Stati Uniti utilizzata la norma ANSI/ASME Y14,5 ed utilizzato il termine di: GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) divenuto ormai di uso comune anche in Europa.

Le tolleranze geometricheEsempio di quotatura di un pezzo mediante tolleranze dimensionali

osservazioni1 Sono i bordi del pezzo che localizzano i fori o viceversa?

2 La zona di tolleranza quadrata mentre il foro circolare!3 Se i bordi del pezzo non sono a squadra? 4 Come si esegue il controllo della localizzazione dei fori? 5 La quotatura pu condurre ad accumulo di errori! 6 Il pezzo potrebbe essere scartato per quanto ancora praticamente utilizzabile

Le tolleranze geometricheEsempio di quotatura di un pezzo mediante tolleranze geometriche

osservazioni1 le tolleranze dimensionali sono usate solo per definire ingombri e dimensioni degli elementi

2 Si stabilisce un sistema di riferimento con tre piani mutamente ortogonali (A, B, C).3 tutte le quote che localizzano i fori sono teoricamente esatte e si dispongono in riquadri.

vantaggi1 La zona di tolleranza adesso circolare con incremento del 57% della zona di tolleranza 2 Si stabilisce in modo univoco il sistema di controllo del pezzo

4 E possibile aumentare la zona di tolleranza applicando il principio del massimo materiale.

Le tolleranze geometriche Il principio di indipendenzaCiascuna prescrizione dimensionale o geometrica specificata su un disegno deve essere rispettata in se stessa in modo indipendente, salvo che non sia prescritta, sul disegno, una relazione particolare. Pertanto, in mancanza di indicazioni specifiche, le tolleranze geometriche si applicano senza tener conto delle dimensioni dellelemento, e le sue prescrizioni (dimensionali e geometriche) devono essere trattate come esigenze tra loro indipendenti.

Nei disegni per i quali si applica tale principio deve essere riportata la dicitura: Tolleranze secondo UNI ISO 8015

Le tolleranze geometriche Classificazione delle tolleranze geometricheLe tolleranze geometriche sono suddivise in 4 categorie:

Tolleranze di Forma; esse stabiliscono i limiti di variazione di una superficie (o singolarit) dalla forma ideale riportata nel disegno. Tolleranze di orientamento; esse stabiliscono i limiti di variazione di una superficie (o singolarit) rispetto ad uno (o pi) elementi assunti come riferimento. Tolleranze di posizione; esse stabiliscono i limiti di variazione di una superficie (o singolarit) rispetto ad una posizione ideale e ad uno (o pi) elementi assunti come riferimento. Tolleranze di oscillazione; esse stabiliscono i limiti di variazione di una superficie (o singolarit) rispetto ad una forma stabilita durante la rotazione della parte attorno ad un elemento di riferimento.

Le tolleranze geometricheClassificazione e segni grafici delle tolleranze geometriche secondo la Norma UNI 7226/1 : ISO 1101

Le tolleranze geometricheClassificazione e segni grafici delle tolleranze geometriche secondo la Norma UNI 7226/1 : ISO 1101 simbolo tolleranza applicata ad una linea o ad una superficie

valore numericoRiferimento/i

tolleranza applicata ad un asse o ad una linea mediana

Le tolleranze geometricheIl principio di indipendenza stabilito dalla ISO 8015, ammette due eccezioni che di fatto introducono linterdipendenza tra forma e dimensioni: Lesigenza di inviluppo Lapplicazione del principio del massimo materialeLa tolleranza geometrica, si considera applicata indipendentemente dalle dimensioni delloggetto (Regardless of Feature Size RFS) a meno delle eccezioni MMC (Maximum Material Condition), LMC (Least Material Condition) o E (Envelope).

Le tolleranze geometricheIl principio di inviluppo (o regola di Taylor) applicabile ad elementi isolati, afferma che: Linviluppo della forma perfetta corrispondente alla condizione di massimo materiale non deve mai essere superato.

Quando una dimensione locale dellelemento si discosta dalla MMC, consentita una variazione di forma pari allentit di questo scostamento.

Le tolleranze geometricheIl principio del massimo materiale MMC (UNI 7226/2 : ISO 2692) permette di affermare che nei pezzi che devono essere assemblati, le caratteristiche dellaccoppiamento dipendono dalleffetto congiunto delle dimensioni effettive e degli errori di forma e posizione degli elementi da accoppiare.LMMC applicabile a: elementi ai quali sia associabile una tolleranza dimensionale (es. foro, scanalatura, perno); pi elementi intercorrelati rispetto ad una localizzazione (o ad un orientamento) con la condizione che almeno una di queste rispetti la condizione precedente.

Le tolleranze geometriche: MMCEsempio di quotatura di un pezzo mediante tolleranze geometriche con lutilizzo della MMC.

Ciascuna dimensione locale effettiva dellelemento deve essere contenuta nella tolleranza dimensionale di 0,2 e pu quindi variare tra 12 e 11,8. lelemento con tolleranza deve rispettare la condizione virtuale: cilindro di inviluppo di forma perfetta di 12,4 (12+0,4).

Le tolleranze geometriche: RiferimentiAl fine di effettuare sia la progettazione che la verifica degli elementi realizzati, necessario definire dei Riferimenti (elementi di forma perfetta) in base ai quali vengono fissate le caratteristiche dimensionali e geometriche degli elementi associati.

Il sistema di riferimenti DRF (Datum Reference Frame) costituito da tre piani mutuamente ortogonali di forma perfetta (primario, secondario e terziario). La sequenza logica per la scelta dei tre piani basata sullidentificazione di elementi in grado di orientare, localizzare e bloccare il pezzo.

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di formaLa norma UNI 7226/1 : ISO 1101 definisce le tipologie di tolleranze geometriche; nello specifico quelle di forma sono:

Le prime quattro sono relative ad elementi singoli mentre le ultime due ad elementi singoli o associati

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di formaRettilineitLa zona di tolleranza limitata da due rette parallele (o da un parallelepipedo o da un cilindro)

Pi lalbero si scosta dalla MMC pi la zona di tolleranza cresce ( anche possibile porre un limite massimo alla tolleranza).

In figura mostrato un esempio di calibro funzionale per il controllo dellalbero in oggetto.

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di formaPlanaritLa zona di tolleranza limitata da due piani paralleli

Poich la superficie non un elemento dimensionabile la MMC non applicabile

In figura mostrato un esempio di controllo dellerrore mediante comparatoreE opportuno che la tolleranza di planarit sia non superiore alla met della tolleranza dimensionale associata

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di formaCircolaritLa zona di tolleranza nel piano considerato limitata da due cerchi concentrici

Anche in questo caso la MMC non applicabile

In figura sono mostrati due esempi di controllo dellerrore mediante comparatoreE opportuno che la tolleranza di circolarit sia non superiore alla met della tolleranza dimensionale associata

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di formaCilindricitLa zona di tolleranza limitata da due cilindri coassiali

Anche in questo caso la MMC non applicabile

E opportuno che la tolleranza di cilindricit sia non superiore alla met della tolleranza dimensionale associata

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di formaTolleranza di forma su una lineaLa zona di tolleranza limitata da due linee di inviluppo dei cerchi di diametro t i cui centri sono situati sulla linea avente la forma geometrica corretta

Tolleranza di forma su una superficieLa zona di tolleranza limitata da due superfici di inviluppo delle sfere di diametro t i cui centri sono situati sulla superficie avente la forma geometrica corretta

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di orientamentoLa norma UNI 7226/1 : ISO 1101 definisce le tipologie di tolleranze geometriche; nello specifico quelle di orientamento sono:

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di orientamentoParallelismoLa zona di tolleranza limitata da due rette parallele (distanti t) e parallele ad una retta di riferimento. La si pu definire anche tra rette/piani e tra piani/piani)

E possibile applicare la MMC purch ci si riferisca ad un elemento dimensionabile PerpendicolaritLa zona di tolleranza limitata da due rette parallele (distanti t) e perpendicolari ad una retta di riferimento. La si pu definire anche tra rette/piani e tra piani/piani)

significato

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di posizioneLa norma UNI 7226/1 : ISO 1101 definisce le tipologie di tolleranze geometriche; nello specifico quelle di posizione sono:

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di posizioneLocalizzazionePu essere definita per i punti, le linee e le superfici. Nel secondo caso (linee), la zona di tolleranza limitata da due rette parallele (distanti t) ovvero da un parallelepipedo (t1xt2) o da un cilindro di t. Lutilizzo della tolleranza di localizzazione permette un incremento della zona di tolleranza del 57%

Lutilizzo congiunto della MMC con le tolleranze di localizzazione garantisce il massimo vantaggio del dimensionamento geometrico a tolleranza fornendo un bonus.

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di posizioneEsempio di calcolo delle tolleranze di localizzazioneSi voglia collegare la piastra superiore a quella inferiore mediante bulloni M6; calcolare le tolleranze di localizzazione dei fori delle piastre che devono consentire il passaggio delle viti (floating fastener). Si applica la MMC. I fori sono da 7 con scostamenti di 2 mm (tolleranze generali dimensionali) Poich si applica la MMC si ha: FMMC= 7-0.2=6.8 diametro dei fori al massimo materiale V =6 diametro nominale della vite T = 6,8-6=0.8 tolleranze di localizzazione dei fori

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di posizioneZona di tolleranza proiettataQuando si hanno da collegare elementi mediante viti mordenti, la sola definizione della tolleranza di localizzazione, pu non essere sufficiente a garantire il corretto accoppiamento.

Il problema pu essere risolto riducendo la dimensione P della piastra superiore o applicando il concetto di tolleranza proiettata secondo il quale la tolleranza sulla localizzazione non viene applicata allelemento ma alla sua proiezione esterna.

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di posizioneTolleranza di localizzazione compositaQuando la localizzazione di fori in una piastra rispetto ai bordi di questa risulta meno importante della posizione reciproca dei fori, si pu applicare il concetto di tolleranza di localizzazione composita. Il riquadro inferiore prescrive che ad ogni singolo foro sia assegnata una tolleranza di localizzazione di 0,1 rispetto ad A (FRTZF) . Il riquadro superiore stabilisce che lasse effettivo di ciascun foro deve trovarsi allinterno della zona di tolleranza specificata (PLTZF).

Il significato che linsieme dei fori FRTZF pu ruotare e spostarsi entro i confini della (PLTZF).

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di posizioneTolleranza zero e principio di reciprocitSono questi due concetti che permettono di incrementare il grado di accettabilit di pezzi (ad esempio piastre forate) producendo gli elementi (fori) alla dimensione virtuale aumentando tuttavia la tolleranza dimensionale (TZ); ovvero aumentando la tolleranza dimensionale mano a mano che lerrore di localizzazione decresce . Da un punto di vista funzionale le tre definizioni sono equivalenti; tuttavia nel caso A sono accettabili fori con diametri compresi tra la MMC e la LMC. Applicando la possono essere accettati fori con diametri compresi tra la DV (MMC) e la LMC.

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di posizioneSimmetriaRappresenta la condizione in cui gli elementi sono disposti simmetricamente rispetto ad un asse o ad un piano mediano.

ConcentricitRappresenta la condizione in cui i punti medi di tutti gli elementi diametralmente opposti di una figura di rivoluzione si trovano sullasse (o il punto centrale) di un elemento di riferimento.

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di orientamentoLa norma UNI 7226/1 : ISO 1101 definisce le tipologie di tolleranze geometriche; nello specifico quelle di oscillazione sono:

Le tolleranze geometriche: Tolleranze di oscillazioneLoscillazione una deviazione dalla forma e dallorientamento di un elemento di una superficie durante una rotazione dellelemento stesso attorno ad un asse di riferimento. A tale scopo si definiscono due tipi di oscillazioni: quella circolare e quella totale. In questo caso si controlla ciascun elemento circolare individuale della superficie

In questo caso si controlla la differenza tra il massimo ed il minimo errore letto sul quadrante

Le tolleranze geometriche: Tolleranze geometriche generaliIndicazioni a disegnoLa Norma UNI 2768/1 prevede la definizione delle tolleranze generali dimensionali (lineari ed angolari) suddivise in quattro classi f, m, c, v. La Norma UNI 2768/2 prevede la definizione delle tolleranze generali geometriche suddivise in tre classi H, K, L. Sono prescritti i valori relativamente alle tolleranze di rettilineit, planarit, perpendicolarit, simmetria ed oscillazione circolare. Se si applicano le tolleranze geometriche generali, allora nei pressi del riquadro delle iscrizioni vanno riportate le relative indicazioni come ad esempio: Tolleranze secondo UNI ISO 2768mK-E Tolleranze secondo UNI ISO 2768mK Tolleranze secondo UNI ISO 2768K (geometriche, dimensionali, Envelope) (geometriche, dimensionali) (geometriche)