Ajustes y Tolerancias en el Diseño de Elementos de Máquinas

Un paso fundamental al momento de diseñar Elementos de Máquinas es tener en cuenta el sistema de sujeción en los diferentes elementos. Cuando se hace uso de las tolerancias en el Diseño de Elementos de Máquinas, nos permite generar piezas estandarizadas que se pueden ensamblar unas con otras y generar conjuntos complejos. Además, nos va a permitir sustituir las piezas deterioradas, por piezas nuevas y que cumplen con las exigencias de funcionamiento.

Si buscamos una definición para Tolerancia podemos decir que es el espacio permisible de variación, en la dimensión nominal o el valor especificado de una pieza manufacturada.
El propósito de la tolerancia es delimitar un margen para las imperfecciones en la manufactura de una parte o un componente. En la práctica sabemos que no existen dos piezas idénticas, ya sea por variación en las máquinas, procesos de fabricación, materiales, etc.

En realidad, lo que interesa es que las piezas cumplan su función, hay que garantizar la intercambiabilidad de las piezas, permitiéndonos tener un margen de variaciones dentro de un intervalo, a los que podemos llamar Tolerancia.

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Tipos de Tolerancia

Tolerancias Dimensionales: afectan a las medidas de una cota de la pieza.
Tolerancias Geométricas: afectan a la forma y posición de la geometría de la pieza.

Seguramente has escuchado los términos Eje y Agujero, estos hacen referencia a cuando dos elementos encajan entre sí, independientemente de si son cilíndricos o no. Según normativas, las variables que hacen referencia al eje se representan con letra minúscula y la variable que se refiere al agujero se representa con mayúscula. A continuación dejo las fórmulas que se utilizan para calcular cada parámetro en el ajuste.

Las tolerancias de forma y posición se especifican cuando son esenciales para asegurar la aptitud de las piezas para su finalidad, asegurando el funcionamiento y la intercambiabilidad, a cuyo efecto se establece la simbolización y la indicación de tolerancias de forma y posición. (Ver a continuación)

Formulas para Calcular los parámetros en el ajuste

EJES	AGUJEROS
ds = di – t dM = dm + t t = dM – dm = ds – di dM = dN + ds dm = dN + di	Ds = Di + T DM = Dm + T T = DM – Dm = Ds – Di DM = DN + Ds Dm = DN + Di

Definición Utilizada

Dimensión: valor numérico de una longitud o un ángulo.
Dimensión nominal: valor teórico que tiene una dimensión, respecto al que se consideran las medidas límites (eje: dN, agujero: DN)
Dimensión efectiva: valor real de una dimensión que es determinada midiendo sobre la pieza ya construida (eje: de, agujero: DE).
Dimensiones límites: valores extremos que puede tomar la dimensión efectiva (máxima en ejes: dM, o en agujeros: DM; mínima en ejes dm, o en agujeros Dm)
Línea cero: línea recta que sirve de referencia para las diferencias y que corresponde a la dimensión nominal.
Diferencia superior o inferior: es la diferencia entre la dimensión máxima/mínima y la dimensión nominal correspondiente (ejes: ds, di; agujeros: Ds, Di).
Tolerancia: es la variación máxima que puede tener la medida de la pieza (ejes: t, agujeros: T)

¿Cómo representar las tolerancias?

Las tolerancias dimensionales se pueden representar de varias formas;

Con su medida nominal seguida de las desviaciones límites, anotamos la diferencia superior en la parte alta y la diferencia inferior en la parte baja, ya se trate de un agujero o de un eje. De igual forma, de alguna de las dimensiones es nula, se representará como cero.

Si la tolerancia es simétrica respecto a la medida nominal solo se anota el valor de la diferencia, precedido del signo ±, de la siguiente forma.

Las dos desviaciones con el mismo número de decimales, salvo en el caso de que una de las dos desviaciones sea nula

Las tolerancias deforma y Posición se representan de la siguiente manera.

Las tolerancias dimensionales van a tener en cuenta aspectos constructivos de forma en las piezas.

Verificación de las tolerancias

Es de vital importancia poder fabricar una pieza y medir en ellas las tolerancias mínimas solicitadas de antes de proceder al montaje. La toma de medidas o verificación puede ser de dos formas;

Medición indirecta: Utilizando instrumentos como galgas o calibres fijos. Este método de pasa o no pasa utilizando calibres es de los más comunes y rápidos.
Medición directa: Utilizando micrómetros especializados con puntas que se adaptan a las superficies.