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TOLLERANZE DIMENSIONALI Prof. Caterina Rizzi Dipartimento di Ingegneria Industriale Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô … IN QUESTA LEZIONE Tolleranze dimensionali – – – – – Definizione Tolleranza e Lavorazione Tipi di accoppiamenti Sistema ISO di tolleranze ed accoppiamenti Indicazione delle quote con tolleranza Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 1 Ô … IL PROBLEMA Le quote o dimensioni (nominali) assegnate dal progettista ad un pezzo sono riferite a superfici geometriche ideali, la cui esatta realizzazione NON risulta possibile. Molteplici cause possono alterare i parametri di lavorazione e le condizioni operative e produrre pezzi con forma e dimensioni differenti da quelle previste Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô … QUINDI Il (bravo) progettista deve sapere PREVEDERE e CONTROLLARE questo aspetto L’obiettivo della p produzione sarà q quindi p produrre p pezzi con dimensione e forma adeguati per assolvere le funzione per la quale sono stati concepiti e poter essere realizzati con costi accettabili Il progettista controlla la dualità ideale/reale mediante l’assegnazione delle TOLLERANZE, ovvero dei limiti di variabilità all’interno dei quali le caratteristiche geometriche e dimensionali debbono essere contenuti Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 2 Ô ERRORI DI LAVORAZIONE ERRORI DI REALIZZAZIONE DI PEZZI ERRORI DIMENSIONALI Deviazione delle dimensioni reali da quelle nominali TOLLERANZE DIMENSIONALI ERRORI GEOMETRICI Deviazione delle superfici reali da quelle nominali ERRORI MICROGEOMETRICI ERRORI MACROGEOMETRICI RUGOSITA’ TOLLERANZE GEOMETRICHE Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô CONTROLLO DIMENSIONALE TRA DUE LIMITI Il caso più semplice è quello di esprimerne il valore limite superiori e inferiori all’interno dei quali la dimensione reale è considerata ammissibile Æ pezzo conforme L’indicazione di tolleranza assume il significato di “Se la L’indicazione di tolleranza assume il significato di “Se la dimensione reale del diametro del cilindro è compresa tra i valori massimo e minimo indicati a disegno, il pezzo è accettabile, altrimenti è da rilavorare o scartare Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 3 VERIFICA DIMENSIONALE TRA DUE LIMITI Può essere usato un calibro passa non passa Se il pezzo entrerà nel “lato passa” e non entrerà in quello p , p “non passa”, la tolleranza sarà verificata e il pezzo sarà giudicato conforme. Lato “NON PASSA” alloggiamento di diametro minore Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale .... ALCUNE DEFINIZIONI ALBERO: Un generico componente a geometria esterna (pieno) FORO: Un generico componente a geometria interno (vuoto) DIMENSIONE NOMINALE: valore di riferimento per una data dimensione e rappresenta la quota ideale LINEA DELLO ZERO (vd. rappr. Grafica): linea retta rappresentante la dimensione nominale DIMENSIONI LIMITE, MINIMA E MASSIMA: le due dimensioni estreme ammissibili di un pezzo SCOSTAMENTO: differenza algebrica tra dimensione effettiva e nominale dimensione effettiva e nominale SCOSTAMENTO INFERIORE: differenza algebrica tra la dimensione minima e la dimensione nominale Zona di tolleranza Scostamnento inf. Ô Lato “PASSA” alloggiamento di diametro maggiore Dimensioni mnento sup. Scostam Ô SCOSTAMENTO SUPERIORE: differenza algebrica tra la dimensione massima e la dimensione nominale Linea dello zero Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 4 Ô LA TOLLERANZA Definizione Dim mensioni Zona di tolleranza nento inf. Scostamn Dimensioni Scostaamnento sup. Dim. max Dim. min Tolleranza – differenza tra la dimensione massima e minima (cioè intervallo entro il quale può oscillare la dimensione q p effettiva): differenza algebrica tra scostamento superiore ed inferiore Linea dello zero Linea dello zero Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô TOLLERANZA E LAVORAZIONE N. pezzi p N. pezzi Dimensioni Dimensioni -b -a +a +b Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 5 Ô TOLLERANZA E LAVORAZIONE N. pezzi Di Dimensioni i i Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô TIPI DI ACCOPPIAMENTI con interferenza g con gioco incerto INTERFERENZA GIOCO Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 6 Ø10,1 Ø10,3 Ø10 ACCOPPIAMENTO CON GIOCO Ø9,7 Ô Gmin = Dmin ‐ dmax = 10.1 – 10 = 0.1 mm Gmax = Dmax ‐ dmin = 10.3 – 9.7 = 0.6 mm Gioco MINIMO: differenza tra dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero Gioco MASSIMO: differenza tra dimensione massima del foro e dimensione minima dell’albero Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ø19,9 Ø19,7 ACCOPPIAMENTO CON INTERFERENZA Ø20,3 Ø20 Ô Imin = dmin ‐ Dmax = 20 – 19.9 = 0.1 mm Imax = dmax ‐ Dmin = 20.3 – 19.7 = 0.6 mm Interferenza MINIMA: valore assoluto della differenza tra dimensione massima del foro e dimensione minima dell’albero Interferenza MASSIMA: valore assoluto della differenza tra dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 7 Ô ACCOPPIAMENTO INCERTO Ø20,3 Ø19,9 Ø20 Ø20,4 Interferenza? Gioco? Gmax = Dmax ‐ dmin = 20.4 – 19.9 = 0.5 mm Imax = dmax ‐ Dmin = 20.3 – 20 = 0.3 mm Gioco MASSIMO: differenza tra dimensione massima del foro e dimensione minima dell’albero Interferenza MASSIMA: valore assoluto della differenza tra dimensione minima del foro e dimensione massima dell’albero Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô ACCOPPIAMENTO ALBERO/FORO La caratteristica di un accoppiamento dipende dalla posizione delle due zone di tolleranza di albero e foro Tf T. foro T lb T. albero T. foro T. albero Con gioco (mobile) Dim minima foro > Dim max albero Forzato (con interferenza) Dim max foro < Dim min albero T. foro Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale T. albero Incerto Variabilità, può essere sia con gioco sia forzato Variabilità, 8 Ô RIASSUMENDO Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô SISTEMA ISO DI TOLLERANZE & ACCOPPIAMENTI UNI adotta Sistema ISO di tolleranze ed accoppiamento – insieme di tolleranze e scostamenti unificati e di accoppiamenti tra alberi e fori alberi e fori foro albero Una tolleranza del sistema ISO viene detta tolleranza fondamentale tolleranza fondamentale e viene indicata con IT Caratteristiche fondamentali dalle quali dipende la tolleranza – dimensione nominale – qualità della lavorazione – posizione della zona di tolleranza rispetto alla dimensione nominale Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 9 Ô GRUPPI DIMENSIONALI Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô GRADI DI TOLLERANZA NORMALIZZATE (1/2) La norma ISO raggruppa le ampiezze della tolleranza in 20 classi dette gradi di tolleranza normalizzati (IT1 – più preciso …. IT18 – p p più grossolano e IT0 e IT01 per g p applicazioni speciali) AMPIEZZA DELLA ZONA DI TOLLERANZA …. …. IT6 IT7 IT8 IT9 PRECISIONE Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 10 Ô GRADI DI TOLLERANZA NORMALIZZATE TABELLE DI CALCOLO Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô GRADI DI TOLLERANZA E LAVORAZIONI (1/2) TAVORAZIONE TECNOLOGICA Grado di tolleranza normalizzato 4 5 Lav. Speciali Extra Preciso 6 7 8 9 10 11 Lappatura Rettifica (cilindrica) Rettifica (piani) B Brocciatura i t Tornitura Alesatura Fresatura Trapanatura Tranciatura Stampaggio Preciso Medio Medio‐Grossolano Grossolano Il Il grado di tolleranza normalizzato è strettamente legato alla grado di tolleranza normalizzato è strettamente legato alla precisione di lavorazione Per il progettista è necessario conoscere i livelli di precisione ottenibili con le varie lavorazioni tecnologiche così da poter prevedere correttamente la realizzabilità pratica dei componenti per i livelli di tolleranza scelti Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 11 Ô GRADI DI TOLLERANZA E LAVORAZIONI (2/2) Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale POSIZIONE DELLA TOLLERANZA (1/3) Rispetto alla dimensione nominale Designazione mediante una lettera o due – maiuscola per fori maiuscola per fori – minuscola per alberi Dimensioni Ô pos H detta foro base pos H detta foro base pos h detta albero base Scostamento fondamentale Linea dello zero Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 12 Ô POSIZIONE DELLA TOLLERANZA (2/3) 27 posizioni Ei Es Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô POSIZIONE DELLA TOLLERANZA (3/3) ei es Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 13 Ô TABELLE SCOSTAMENTI FORI Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô TABELLE SCOSTAMENTI ALBERI Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 14 Ô SCOSTAMENTI FONDAMENTALI Gli scostamenti dei fori (eccetto alcuni casi estremi) sono uguali, ma di segno opposto rispetto a quelli degli alberi a p parità di lettera Per le lettere K, M, N etc. dei fori occorre calcolare un coefficiente Δ come: Gli scostamenti JS e js prescrivono una ripartizione simmetrica dell’ampiezza di tolleranza IT/2. Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô SCOSTAMENTI FONDAMENTALI SCOSTAMENTI DA A AD H SCOSTAMENTI DA K AD ZC Alberi – ei = es ‐ IT – es = ei + IT ei da a ad h da j ad zc Fori ei es scostamento fondamentale negativo SCOSTAMENTI DA A AD H Regola generale – Es = Ei+IT da A ad H – Ei = Es‐ IT da J ad ZC Regola speciale – Es = ‐ei+ Δ Δ = ITn‐ IT(n‐1) es es Ei ei scostamento fondamentale positivo SCOSTAMENTI DA K AD ZC Es Ei Ei scostamento fondamentale positivo Es Es scostamento fondamentale negativo Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 15 INDICAZIONE QUOTE CON TOLLERANZA 35 h7 Ô mediante la simbologia ISO posizione 35 h 7 dimensione nominale qualità mediante gli scostamenti limite Se uno scostamento è nullo va comunque indicato con 0 30 ±0.1 ‐0.02 30‐0.05 Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô INDICAZIONE QUOTE CON TOLLERANZA (2/2) mediante il simbolo della zona di tolleranza ISO e gli scostamenti limite +0.050 +0.025 40 F7 ( ) Casi particolari 40.1 40.0 40.1 max Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 16 Ô TOLLERANZE GENERALI (UNI ISO 2768) Per evitare di dover indicare le tolleranze su ciascuna quota, è possibile indicare sopra il cartiglio la classe di tolleranza che si riferisce a tutte le quote non tollerate Es: Classe di precisione UNI ISO 2768 ‐ m Le tolleranze generali NON si applicano alle quote ausliarie Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô ACCOPPIAMENTI NEL SISTEMA ISO (1/3) 28 H7/h6 28 H7 h6 +0.021 35 H7 ( ) 0 0 35 h6 ( ) ‐0.013 Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 17 Ô ACCOPPIAMENTI NEL SISTEMA ISO (2/3) SISTEMA DI ACCOPPIAMENTO FORO BASE: insieme sistematico di accoppiamenti ottenuti combinando alberi aventi diverse zone di tolleranza con un foro base avente posizione H – Esempio: 18 H6/g5 Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô ACCOPPIAMENTI NEL SISTEMA ISO (3/3) SISTEMA DI ACCOPPIAMENTO ALBERO BASE: insieme sistematico di accoppiamenti ottenuti combinando fori aventi diverse zone di tolleranza con un albero base avente posizione h – Esempio: 40 G7/h6 Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 18 Ô ACCOPPIAMENTI RACCOMANDATI Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô ESEMPIO 1 (1/2) Esempio:: Foro Ø12 Esempio 12FF7 1. Calcolo da tabella valore ampiezza zona di tolleranza IT IT7 7 per la classe dimensionale L’ampiezza della zona di tolleranza è: 18 µm (0.018 mm) Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 19 Ô ESEMPIO 1 (2/2) Esempio: Foro Ø12 Esempio: 12FF7 2. Calcolo da tabella la posizione H dello scostamento Inferiore EI Lo scostamento inferiore è: Lo scostamento inferiore è: +16 µm (+0.016 mm) Es = Ei + IT +0.034 +0.016 0.0 6 Dim nominale Ô ESEMPIO 2 Dimensioni Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale FORO Accoppiamento: 45 H8/g7 – Dimensione nominale: 45 mm – – – – – Tolleranza fondamentale foro IT8 = 39 μm = 0.039 mm Scostamento fondamentale foro: Ei = 0 Scostamento superiore foro: Es = Ei + IT = 0 + 0.039 mm = 0.039 mm Dimensione minima foro: 45 + Ei = 45 mm Dimensione massima foro: 45 + Es = 45 + 0.039 = 45.039 mm – – – – – Tolleranza fondamentale albero IT7 = 25 μm = 0.025 mm Scostamento fondamentale albero: es = – 9 μm = – 0.009 mm Scostamento inferiore albero: ei = es – IT = – 9 – ((+25) = – ) 34 μm = – μ 0.034mm Dimensione massima albero: 45 + es = 44.991 mm Dimensione minima albero: 45 + ei = 44.966 mm − − Linea dello zero ALBERO Gioco minimo: Dmin - dmax = 45 – 44.991 = 0.009 mm Gioco massimo: Dmax - dmin = 45.039 - 44.966 = 0.073 mm Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 20 ESEMPIO 3 Accoppiamento: 30 H7/p6 – Dimensione nominale: 30 mm Dimensioni Ô ALBERO FORO Linea dello zero – – – – – Tolleranza fondamentale foro IT7 = 21 μm = 0.021 mm Scostamento fondamentale foro: Ei = 0 mm Scostamento superiore foro: Es = Ei + IT = 0 + 0.021 mm = 0.021 mm Dimensione minima foro: 30 mm Dimensione massima foro: 30.021mm – – – – – Tolleranza fondamentale albero IT6 = 13 μm = 0.013 mm Scostamento fondamentale albero: ei = 0,022 mm Scostamento superiore albero: es = 0,035 mm Dimensione massima albero: 30,035 mm Dimensione minima albero: 30,022 mm − Interferenza minima: dmin – Dmax = 30.022 – 30.021 = 0.001 mm − Interferenza massima: dmax ‐ Dmin = 30.035 ‐ 30 = 0.035 mm Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale Ô … PER CONCLUDERE Il progettista deve saper gestire e controllare la differenza tra dimensioni ideali e reali …. può inserire le tolleranze nelle dimensioni funzionali che vanno controllate per garantire la funzionalità del componente o dell’assieme dove esso è inserito. Nel calcolo delle tolleranze si dovrà tenere in conto la tipologia di accoppiamento e la precisione richiesta Il metodo ISO permette di indicare in maniera efficace e sintetica la tolleranze evidenziando la posizione e l’ampiezza d ll zona di tolleranza, della ll nonché hé i modi di per indicarla i di l a disegno Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 21 Ô ... NELLA PROSSIMA LEZIONE Errori di lavorazione – Finitura superficiale e rugosità Finitura superficiale e rugosità – Tolleranze geometriche Caterina RIZZI Dipartimento di Ingegneria Industriale 22
