Formação GD&T Básico

(1)

METROLOGIA

MEC / QUP / USI

MEC / QUP / USI FormaFormaçção Bão Báásicasica

GD & T

DIMENSIONAMENTO E

TOLERÂNCIAS

(2)

HIST

HISTÓ

ÓRIA DO GD & T

RIA DO GD & T

MEC / QUP / USI

O criador do GD&T foi Stanley Parker, engenheiro inglês da fábrica de torpedos da marinha britânica, localizada na cidade de Alexandria, Escócia. Nessa época, 1940, acreditava-se que o erro era inevitável.

Stanley Parker, pressionado pelo esforço de guerra, provocou uma grande controvérsia ao realizar uma experiência inédita. Montou produtos que funcionaram bem utilizando peças reprovadas na inspeção.

Então ele concluiu que as peças reprovadas, na verdade, eram peças boas. O que estava errado era o conceito de peça ruim. Assim nasceu o GD&T, que utiliza campos de tolerâncias cilíndricos. Esta foi a primeira alteração sofrida pelo sistema cartesiano, 300 anos após a sua criação.

Peça

(3)

HIST

HISTÓ

ÓRIA DO GD & T

RIA DO GD & T

MEC / QUP / USI

Centro do furo IT = 0,2 _{IT = Ø 0,28} Tamanho da zona de tolerância = 0,04 mm² Tamanho da zona de tolerância = 0,062 mm² Zona de tolerância retangular Zona de tolerância circular Centro do furo

≠

de 57%

(4)

CONCEITOS B

CONCEITOS BÁ

ÁSICOS

SICOS

MEC / QUP / USI

Elemento: É o termo geral aplicado a uma parte da peça, como um furo, uma superfície ou

uma ranhura. Os elementos pode ser 1D, 2D ou 3D. Alguns deles são adimensionais como uma linha ou um plano, enquanto outras podem ter dimensão atribuída como um furo, por exemplo.

Grupos de dimensões: São grupos de dimensões lineares que definem a geometria de

qualquer peça (podem ser externas, internas, ressaltos e distâncias).

Condição de máximo material (MMC): A condição de máximo material é o limite no qual a

peça (furo ou eixo) possui o máximo volume de material, dentro do seu limite de tolerância especificado. 2 0 ± 0 ,1 2 0 ,1 2 0 ± 0 ,1 1 9 ,9

Dimensões Externas Dimensões Internas

(5)

CONCEITOS B

CONCEITOS BÁ

ÁSICOS

SICOS

MEC / QUP / USI

Condição de mínimo material: Ao contrário da anterior, a condição de mínimo material é o

limite no qual a peça (furo ou eixo) possui o mínimo volume de material, dentro do seu limite de tolerância especificado. Ou seja, é a condição na qual a peça apresenta o menor peso, e corresponde à condição menos crítica de montagem.

Referência ou Datum: São referências geométricas

definidas nas peças para relacionar tolerâncias a determinados elementos da peça. Um Datum pode ser uma linha, ponto, plano ou outro elemento geométrico a partir das quais as dimensões sejam medidas ou para

as quais as tolerâncias geométricas sejam

referenciadas. 2 0 ± 0 ,1 1 9 ,9 2 0 ± 0 ,1 2 0 ,1

Dimensões Externas Dimensões Internas

(6)

CONCEITOS B

CONCEITOS BÁ

ÁSICOS

SICOS

MEC / QUP / USI

Dimensões básicas: As dimensões básicas são

cotas usadas para descrever a posição, o perfil, a forma e a orientação teoricamente exatas de um elemento geométrico da peça. Como são exatas, não se pode aplicar uma tolerância à cota básica, que deve necessariamente ser definida a partir de um Datum.

Quadros de controle: Os quadros de controle são

os recursos básicos para se colocar as

informações sobre as tolerâncias geométricas. Consistem de retângulos usados para aplicação dos símbolos das tolerâncias, as referências (datums) e outras informações.

(7)

SIMBOLOGIA

MEC / QUP / USI

(8)

SIMBOLOGIA

MEC / QUP / USI

Tolerâncias Geométricas

Simples Relacionadas a um Datum

Forma Localização Orientação Batimento

•Retitude •Planeza •Circularidade •Cilindricidade •Perfil de linha •Perfil de superfície •Posição •Concentricidade •Coaxialidade •Simetria •Perfil de linha •Perfil de superfície •Perpendicularidade •Paralelismo •Angularidade •Perfil de Linha •Perfil de Superfície •Batimento radial •Batimento Total

(9)

CARACTER

CARACTERÍ

Í

STICAS DE FORMA

MEC / QUP / USI

Para controlar a variação de forma dos diversos elementos geométricos são utilizados 06 tipos diferentes de tolerâncias de forma:

• Retitude (Retilineidade) • Planeza

• Circularidade • Cilindricidade

• Perfil de Linha e Superfície (sem a utilização de Datum)

Para a definição da tolerância de forma, não se utilizam Datums já que a forma geométrica é independente de uma referência espacial.

A zona de tolerância é um espaço limitado por linhas ou superfícies e dimensionado pelo valor da tolerância. Para determinar a zona de tolerância para retitude ou planeza a direção das linhas ou superfícies têm que ser de tal forma que a distância entre dois elementos paralelos seja a mínima possível.

(10)

RETITUDE

MEC / QUP / USI

A tolerância de Retitude (Retilineidade) define a faixa de variação que um elemento geométrico de uma superfície ou linha de centro pode ter em relação a uma reta perfeita. A retitude define uma zona de tolerância dentro da qual o elemento tolerado deve estar situado. A tolerância é aplicada diretamente sobre o elemento, na vista em que os elementos controlados são representados por uma linha reta. A zona de tolerância varia conforme o tipo de elemento onde a tolerância é aplicada.

Exemplos de especificação de retitude

(11)

PLANEZA

MEC / QUP / USI

É a condição pela qual toda superfície deve estar limitada pela zona de tolerância “t”, compreendida entre dois planos paralelos, distantes de “t”.

Quando, no desenho do produto, não se especifica a tolerância de planeza, admite-se que ela possa variar, desde que não ultrapasse a tolerância dimensional.

Especificação de planeza

Exemplos de método de medição convencional de planeza R égua

(12)

PLANEZA

MEC / QUP / USI

Observa-se, pela figura abaixo, que a tolerância de planeza é independente da tolerância dimensional especificada pelos limites de medida. Conclui-se que a zona de tolerância de forma (planeza) poderá variar de qualquer maneira, dentro dos limites dimensionais. Mesmo assim, satisfará às especificações da tolerância.

(13)

CIRCULARIDADE

MEC / QUP / USI

Independente do perfil da peça, todos os pontos medidos sobre a superfície real devem estar contidos dentro de uma zona de tolerância compostas por círculos concêntricos, em formato de anel. A espessura radial do anel corresponde ao erro de circularidade aceitável. O quadro de controle é aplicado diretamente sobre o elemento tolerado e cada seção transversal desse elemento deve apresentar o desvio de circularidade dentro do valor da tolerância.

Ovalizado Lobular Irregular

A tolerância de circularidade controla os desvios de forma de um perfil circular e, como todos os desvios de forma, não é especificada em relação a um Datum. É aplicada a elementos que possuem a seção circular, como cilindros, esferas e cones. Tipicamente os erros de circularidade se apresentam em formato oval, lobular ou irregular, dependendo do processo de fabricação empregado para fabricar o perfil.

(14)

CIRCULARIDADE

MEC / QUP / USI

0,2

„ 0,2

„

0 ,2

(15)

CILINDRICIDADE

MEC / QUP / USI

Na fabricação de uma superfície cilíndrica interna ou externa são cometidos erros no processo (furação, torneamento, etc.) que alteram a sua geometria em relação a um cilindro com forma perfeita. A figura abaixo ilustra alguns desses desvios. Dessa forma em algumas situações é necessário especificar uma tolerância que controle essa variação dentro de certos limites, e essa tolerância é a tolerância de cilindricidade. A tolerância de cilindricidade controla a variação de um eixo ou um furo em relação a um cilindro perfeito.

Empenamento

Irregularidade

Conicidade Zona de tolerância

(16)

CILINDRICIDADE

MEC / QUP / USI

Enquanto a tolerância de circularidade aplicava-se somente a uma seção circular da peça, a tolerância de cilindricidade diz respeito simultaneamente à seção circular e ao eixo longitudinal da peça. Enquanto a tolerância de circularidade é 2D, a tolerância de cilindricidade controla a variação de forma da peça em 3D.

0,1

g 0,1

g

A cilindricidade é uma tolerância composta que inclui: • Circularidade de cada seção;

• Retitude do eixo e das geratrizes;

(17)

PERFIL DE LINHA E DE SUPERF

Í

CIE

MEC / QUP / USI

São tolerâncias de forma dos elementos geométricos de uma peça e como tolerância de forma não requer um datum. No entanto, essas mesmas tolerâncias podem ser especificadas em relação a um datum e definir o erro de posição e orientação de uma linha ou superfície. Quando a tolerância de perfil é aplicada sem um datum, somente o controle de forma está sendo definido. No entanto, com a especificação de um datum não somente a posição e orientação mas também a forma está sendo controlada.

(18)

CARACTER

ÍSTICAS DE ORIENTA

Í

STICAS DE ORIENTA

Ç

ÃO

MEC / QUP / USI

A tolerância de posição estuda a relação entre dois ou mais elementos. Essa tolerância estabelece o valor permissível de variação de um elemento da peça em relação à sua posição teórica, estabelecida no desenho do produto.

As diferenças de posição, de acordo com a norma, são classificadas em orientação para dois elementos associados e posição dos elementos associados.

(19)

PARALELISMO

MEC / QUP / USI

Existem 04 possibilidades de definir um paralelismo de um elemento em relação a um datum.

Paralelismo de uma linha em

rela

relaçção a um plano datumão a um plano datum

Paralelismo de um plano em

rela

(20)

PARALELISMO

MEC / QUP / USI

rela

relaçção a uma linha datumão a uma linha datum

rela

(21)

PARALELISMO

MEC / QUP / USI

O controle da tolerância de paralelismo utilizando instrumentação convencional pode ser realizado com a utilização de calibres funcionais ou através do uso de instrumentos (comparadores) e dispositivos de precisão (desempenos, réguas, etc). Nas figuras a seguir temos alguns exemplos de como controlar esta característica com instrumentos convencionais. A A 0,2 f 0,2 A f L1 L2 Mandris M₁ _M 2

•Relógios zerados em uma superfície de referência paralela ao desempeno •Leitura na peça é feita nas extremidades do mandril

•Se a zona de tolerância é cilíndrica deve-se repetir o procedimento com a peça rebatida de 90º nos dois sentidos

2 1 2 1 L L M M Erro= − ×

(22)

PERPENDICULARIDADE

MEC / QUP / USI

A tolerância de perpendicularidade tem uma conceituação semelhante à tolerância de paralelismo, com a diferença que se trata agora da verificação de condição de que os elementos geométricos estejam a 90º entre si. Da mesma forma que a tolerância de paralelismo, aplica-se a linhas e planos e sempre requer a definição de um datum, também por linhas e planos. A zona de tolerância é definida por dois planos ou linhas paralelas entre si e perpendiculares ao datum, e afastadas entre si do valor da tolerância. Com isso, a tolerância de perpendicularidade controla as tolerâncias de forma (planeza e retitude).

(23)

PERPENDICULARIDADE

MEC / QUP / USI

Assim como no paralelismo, existem 04 possibilidades de definir uma perpendicularidade de um elemento em relação a um datum.

Perpendicularidade de uma linha

em rela

em relaçção a um plano datumão a um plano datum

Perpendicularidade de uma linha

em rela

em relaçção a uma linha datumão a uma linha datum

0,1 Datum A n 0,1 Datum A Datum A A

(24)

PERPENDICULARIDADE

MEC / QUP / USI

Exemplos de medição de perpendicularidade com métodos convencionais:

Mesa rotativa

•Zerar os relógios no início de cada geratriz

•Fazer a leitura dos relógios ao longo da superfície tolerada •Calcular a semi-diferença para cada par de pontos opostos

•Desvio de perpendicularidade é a maior das semi-diferenças Máxima

i2 i1 2 M M Erro       ₋ =

(25)

ANGULARIDADE

MEC / QUP / USI

A tolerância de angularidade define o desvio permitido para a inclinação de um elemento geométrico em relação a um datum. Na verdade, as tolerâncias de paralelismo e perpendicularidade são casos particulares da tolerância de angularidade. Aplica-se a linhas e planos e sempre requer a definição de um datum, também por linhas e planos.

A zona de tolerância é definida por dois planos ou linhas paralelas entre si e inclinados de um ângulo básico exato. Os planos ou linhas são afastados entre si do valor da tolerância. A figura abaixo ilustra esse conceito.

0,2 60º 20º 60º Mandril Suporte 20º Suporte Mandril Bloco-padrão angular

(26)

CARACTER

CARACTERÍ

Í

STICAS DE POSI

Ç

ÃO

MEC / QUP / USI

O posicionamento espacial dos elementos das peças possui uma influência muito grande na montagem e funcionalidade do produto. Furos e faces fora de posição, por exemplo, impactam diretamente na montabilidade e qualidade de um componente e no produto final. Garantir o posicionamento correto de um elemento geométrico na peça não é uma tarefa fácil. Independente do processo de fabricação empregado, sempre será um desafio obter uma boa precisão de posicionamento.

CNC

Eixo

Retroalim entaç ão

Movim ento da Mesa Mesa Servo-motor Sinal de Comando Enc oder Fuso

Dimensão de um furo Posição de um furo

•Ferramenta •Vibrações •Dispositivo •Setup (Zero-peça) •Ferramenta •CNC •Temperatura •Geometria da Máquina INFLUÊNCIAS PRINCIPAIS

(27)

CARACTER

CARACTERÍ

Í

STICAS DE POSI

Ç

ÃO

MEC / QUP / USI

Símbolo de posição

Para definir uma tolerância de posição é necessário definir uma

referência com a qual a posição deve ser atendida

As dimensões que indicam a posição do elemento devem ser

(28)

CARACTER

CARACTERÍ

Í

STICAS DE POSI

Ç

ÃO

MEC / QUP / USI

A tolerância de posição também pode ser bi-direcional, quando se deseja controlar a posição de um elemento de forma diferente em

duas direções

Nesse caso a zona de tolerância acaba ficando retangular

(29)

APLICANDO O MMC

MEC / QUP / USI

(30)

APLICANDO O MMC

MEC / QUP / USI

(31)

APLICANDO O MMC

MEC / QUP / USI

Bônus de 0,1 mm para a tolerância de posição Máximo material: n = 25,000

Furo fabricado: n = 25,100

j = 0,05 + 0,1 = 0,15 mm

Esse recurso criou o modificador da condição de máximo material “m” que é de grande importância para a garantia de montabilidade ao menor custo de fabricação. Deve-se lembrar que a tolerância dimensional é

(32)

CONCENTRICIDADE E COAXIALIDADE

MEC / QUP / USI

Concentricidade e Coaxialidade definem a condição na qual dois ou mais elementos como círculos, esferas, cilindros, cones, etc. possuem o mesmo centro ou eixo. A concentricidade é utilizada para definir a tolerância entre pontos e a coaxialidade é utilizada para definir a tolerância entre linhas ou eixos. Ambas são indicadas no quadro de controle através do mesmo símbolo. Zona de tolerância n 0,1 n 0,04

(33)

CONCENTRICIDADE E COAXIALIDADE

MEC / QUP / USI

Peça n 2 0 ±±±± 0 .1 B A n 2 0 ±±±± 0 .1 n 30±±±±0.1 0,02 Prismas em V Procedimento impreciso se existe erro de circularidade na peça

(34)

SIMETRIA

MEC / QUP / USI

A tolerância de simetria é semelhante à de posição de um elemento, porém utilizada em condição independente, isto é, não se leva em conta a grandeza do elemento. O campo de tolerância é limitado por duas retas paralelas, ou por dois planos paralelos, distantes no valor especificado e dispostos simetricamente em relação ao eixo (ou plano) de referência.

O plano médio do rasgo deve estar compreendido entre dois planos paralelos,

distantes 0,08 mm, e dispostos simetricamente em relação ao plano

(35)

BATIMENTO

MEC / QUP / USI

Batimento é uma tolerância composta, usada para controlar a relação funcional de uma ou mais características de uma peça e um eixo dado.

A tolerância de batimento divide-se em duas outras:

Batimento Circular: proporciona o controle de elementos circulares de uma superfície. A

tolerância é aplicada independentemente a cada posição circular de medição conforme a peça é girada 360°.

Batimento Total: proporciona o controle composto de todos os elementos da superfície. A

tolerância é aplicada simultaneamente, a todas as posições de medição circulares e de perfil conforme a peça é girada 360°.

Ambos os tipos de batimento

podem sem axial ou radial

(36)

BATIMENTO CIRCULAR

MEC / QUP / USI

(37)

BATIMENTO TOTAL

MEC / QUP / USI

(38)

RELA

Ç

ÃO ENTRE AS TOLERÂNCIAS GEOM

É

TICAS

MEC / QUP / USI

É importante destacar que existe uma relação de amarração entre muitas dessas tolerâncias geométricas. Quando especificadas, várias delas exercem um controle implícito de outras tolerâncias. A tolerância de posição, por exemplo, pode exercer controle sobre o paralelismo e perpendicularidade do elemento tolerado. Por sua vez, a tolerância de paralelismo exercer um controle implícito sobre a planeza de uma superfície ou retitude de uma linha. A tabela a seguir esse inter-relacionamento entre as tolerâncias geométricas.