Nella tecnologia e nella meccanica , le specifiche di tolleranza geometrica , riportate sul disegno tecnico, mirano a controllare la geometria del pezzo da produrre.
Indicato anche come specifica geometrica del prodotto o specifica geometrica del prodotto , da cui il termine citazione GPS . Si parla anche di rating ISO , il rating essendo definito da una serie di standard ISO .
Una parte viene prodotta per eseguire funzioni. Alcune funzioni sono soddisfatte solo se la parte ha una forma definita, che determina il modo in cui è progettata, disegnata. Tuttavia, l'oggetto reale fabbricato presenta dei difetti. Lo scopo del punteggio funzionale è definire i difetti accettabili.
Nel dimensionamento funzionale, distinguiamo
Lo scopo della classificazione GPS è rimuovere le ambiguità sui piani. In particolare, l'organizzazione dell'azienda tende sempre più all'outsourcing (ricorso alla subfornitura) e all'internazionalizzazione; la persona che deve interpretare il progetto quindi non ha necessariamente le stesse abitudini di chi lo ha progettato. L'implementazione del rating GPS è particolarmente interessante nel contesto delle grandi serie, per l'approccio da mettere in moto, in particolare la formazione dei vari stakeholder e il controllo.
La nozione di intercambiabilità fu sviluppata dal generale francese Jean-Baptiste de Gribeauval nel 1765. Uno degli interessi all'epoca era quello di poter scambiare parti difettose di moschetti e pistole con parti di ricambio recuperate da altre pistole sul campo di battaglia stesso. È stato a questo punto che le nozioni di geometria ideale e realizzazione imperfetta hanno assunto il loro pieno significato. Sono stati ideati metodi per vincolare le variazioni geometriche e verificarle mediante indicatori in / out.
Il "principio di Taylor" compare sotto lo standard ISO / R 1938 del 1971, per poi diventare il "principio della busta" che è appena scomparso per "il requisito della busta" nelle revisioni delle norme ISO 14405-1: 2010 (ISO 8015: 2006) e ISO 286-1: 2004.
All'inizio degli anni '90, una prima osservazione sugli standard relativi alla tolleranza e alla metrologia ha rivelato le lacune e le contraddizioni. Il motivo viene dai tre diversi organi responsabili di queste domande, gli organi:
Gli standard vengono sviluppati frammentariamente senza una visione globale. Per rispondere alla continuità della catena informativa del prodotto, dal suo operatore di specifica all'operatore di verifica, viene redatto un primo standard che stabilisce un piano generale per gli standard e il lavoro da intraprendere, lo standard FD CR ISO / TR 14638.,Dicembre 1996. Questo standard imposta una matrice di catene di standard GPS generali, la matrice GPS. Pertanto, gli standard delle specifiche dei prodotti ISO diventano standard ISO-GPS.
La standardizzazione è un'attività essenzialmente tecnica con una vocazione economica. F. Contet, durante la presentazione del seminario: ISO rating: i nuovi standard, quali conseguenze? .Gli standard in questione sono:
In Francia, il rating GPS è stato introdotto nel programma di formazione tecnica (con “file GPS”) a metà degli anni 1990 , su iniziativa di un ispettore generale, a seguito di un seminario nazionale dell 'IGEN.
Partiamo da un cosiddetto pezzo “ideale”. L'idea generale è confrontare la parte reale prodotta con la parte ideale. È quindi necessario che effettui i controlli, sia con mezzi convenzionali - calibri , micrometro , marmo , blocchi e comparatore , calibri , calibri , ... - sia con una macchina di misura a coordinate (CMM o "CMM Coordinate").
Considera una parte funzionale della parte, ad esempio un foro (foro calibrato). Il dimensionamento dimensionale definirà le variazioni ammissibili del diametro rispetto alla dimensione nominale, ma potrebbe anche essere necessario specificare, ad esempio,
Prendiamo l'esempio della perpendicolarità. Matematicamente, si può facilmente determinare l'angolo che fa l'asse di un cilindro rispetto ad un piano. Ma qui, siamo in presenza di una superficie nota per essere cilindrica - diciamo ancora nominalmente cilindrica - e una superficie nota per essere piatta, ma che presenta irregolarità. È quindi necessario, da queste superfici imperfette e non ideali, costruire superfici perfette e confrontarle.
Ci sono diversi modi per farlo, ma gli standard in questo settore si sforzano di consentire il maggior controllo possibile con mezzi convenzionali.
Sviluppiamo l'esempio della perpendicolarità di un foro a una superficie. La figura a fianco mostra
Consideriamo la parte reale, e “estraiamo” la parte che ci interessa, qui la noia; diciamo che dividiamo la stanza. La superficie di questa parte, che non è una superficie ideale, è chiamato il modello pelle o modello di pelle . Quindi, determiniamo un oggetto ideale da questo modello di pelle, qui, il cilindro perfetto del diametro maggiore inscritto nella canna. Dal punto di vista del controllo, ciò equivale a provare diverse aste - cilindri calibrati - di diametro crescente e trattenere l'asta più grande che entra nel foro, oppure utilizzare un mandrino ad espansione ( alesatore ).
Questo cilindro ideale è il cilindro associato all'alesaggio; ha un asse e una superficie, qui ci interessa il suo asse.
Quindi, isoliamo la superficie nominalmente piana e prendiamo il piano tangente avente la direzione media del piano. Da un punto di vista del controllo, ciò equivale a posizionare il pezzo su una biglia; da un punto di vista matematico, determiniamo il piano perfetto minimizzando la deviazione quadratica dalla superficie reale (metodo dei minimi quadrati, vedi articolo Regressione lineare ), e lo traduciamo in modo che sia all'esterno della materia. Questo piano ideale è il piano associato alla superficie reale.
Resta da definire gli orientamenti accettabili dell'asse rispetto al piano. Per questo si prende la normale al piano e si costruisce un cilindro avente per asse questa normale e avente per diametro la tolleranza, indicata in millimetri; questa è la zona di tolleranza (ZT) . Il foro è conforme se l'asse del cilindro perfetto associato può essere posizionato interamente all'interno di questa zona di tolleranza.
La perpendicolarità è una questione di angolo, quindi ci si sarebbe aspettati di definire una tolleranza in gradi, la zona di tolleranza sarebbe quindi stata un cono. Ma nel dimensionamento GPS, le tolleranze sono sempre indicate in millimetri, le zone di tolleranza sono sempre forme estruse (aventi una sezione trasversale uniforme), con poche eccezioni (tolleranze di qualsiasi forma).
Tra i 14 principi vengono chiariti i principi di indipendenza, invocazione, elemento e dualità.
Il primo principio della tolleranza geometrica è il principio di indipendenza:
le tolleranze dimensionali e le tolleranze geometriche sono indipendenti.Ciò significa che una quota indica una tolleranza dimensionale o una tolleranza geometrica. Infatti le dimensioni sono determinate localmente e non globalmente: consideriamo la distanza tra i punti presa a due a due, e non un inviluppo che debba contenere la superficie. Possiamo impostare una dimensione dimensionale solo se possiamo verificare fisicamente la distanza tra coppie di punti; ad esempio, non si può tollerare la distanza di un elemento rispetto all'asse di un foro poiché questo asse non ha un punto materiale che ne consenta la misura.
Ci sono alcune eccezioni a questo principio di indipendenza (vedi sotto ).
Il principio di invocazione permette di richiamare tutti gli standard ISO-GPS sia a livello di specifiche macrogeometriche che a livello di specifiche microgeometriche. È importante ricordare che la scrittura (dimensionale, geometrica, ruvida, ecc.) Richiede il principio di invocazione. Importante sviluppo da considerare in EMERGENZA ...
La tolleranza riguarda gli oggetti geometrici, che sono punti, linee e superfici. Ci distinguiamo
Gli oggetti non ideali sono anche chiamati “ modello di pelle” : non ci interessa il materiale, ma solo la forma della superficie o della linea, la “pelle” dell'oggetto.
Oggetto ideale | Oggetto non ideale (modello di pelle) | |
---|---|---|
servire come riferimento | riferimento specificato | riferimento, elemento di riferimento |
caratterizzare | elemento tollerato |
La tolleranza geometrica richiede la "creazione" di oggetti ideali o non ideali, dal disegno di definizione o dalla parte reale. Per questo definiamo "operazioni", le principali sono:
Vengono inoltre utilizzate le seguenti operazioni:
Dal punto di vista del vocabolario bisogna quindi distinguere nettamente il “riferimento”, che è un elemento non ideale, dal “riferimento specificato”, che è un oggetto ideale associato a un riferimento.
Le tolleranze di forma non richiedono riferimento. Per le altre tolleranze geometriche, invece, è necessario utilizzare uno o più riferimenti. Quando ce ne sono diversi, viene chiamato "sistema di riferimento" e l'ordine è importante; il primo citato è il “riferimento primario”, il secondo il “riferimento secondario” e così via. Puoi avere fino a sei referenze, ma la maggior parte delle volte ne hai da uno a tre.
L'ordine dei riferimenti mostra somiglianze con l' isostatismo nel posizionamento delle parti (MiP). Nel dimensionare il disegno, il progettista deve tenere presente come verrà prodotto e controllato il pezzo, in modo che i riferimenti corrispondano alle superfici e ai bordi utilizzati per il posizionamento.
Riferimento primarioIl riferimento primario, possibilmente univoco, è una superficie piana o un cilindro:
L'asse in questione è il primo asse del sistema di coordinate .
Riferimento secondarioPotrebbe essere necessario un riferimento secondario. Se il riferimento principale è un piano, allora
Potrebbe essere necessario un riferimento terziario. Se tre riferimenti sono piani, allora il riferimento terziario funge da punto di appoggio: non definisce una direzione, ma solo un'origine.
Area comune, riferimento comune
L'indicazione della dimensione sul disegno di definizione segue un rigoroso formalismo.
I riferimenti sono indicati da una lettera in un riquadro, collegata all'elemento di riferimento da una linea sottile attaccata all'articolo da un triangolo nero solido. Ci sono due casi:
Allo stesso modo, se la freccia della quota geometrica è allineata con la freccia della quota dimensionale, l'elemento tollerato è l'elemento centrale; se la freccia della quota geometrica non è allineata, l'elemento designato è tollerato.
Il dimensionamento di un elemento si compone di più quadri successivi tra cui:
Lo stesso elemento può includere più coordinate GPS, ad esempio una posizione e una quota di orientamento; le dimensioni vengono quindi indicate una sotto l'altra.
La linea di quota punta all'elemento con tolleranza o ad una linea di estensione di una quota dimensionale di questo elemento.
Le dimensioni dimensionali che giocano un ruolo nella valutazione GPS di un elemento sono racchiuse in un riquadro.
Per quanto riguarda l'esempio a fianco, per la classificazione GPS (immagine in basso):
La classificazione GPS occupa più spazio rispetto alla classificazione "tradizionale", ma elimina tutte le ambiguità.
Le tolleranze di forma non utilizzano alcun riferimento; le zone di tolleranza non sono né vincolate nella posizione né nell'orientamento (principio di indipendenza).
È necessario distinguere tra tolleranze di forma e rugosità , vedere l'articolo Condizioni della superficie .
RettilineitàIl caso speciale della rettilineità.
Qualsiasi linea della superficie designata, parallela al piano di proiezione, deve trovarsi tra due linee parallele separate dal valore della tolleranza.
CircolaritàIl caso particolare della circolarità.
Il profilo (che speriamo sia abbastanza vicino alla forma circolare!) Deve essere compreso tra due cerchi concentrici e complanari la cui differenza di raggio è minore o uguale al valore di tolleranza. La circonferenza interna è la circonferenza più grande inscritta nel profilo mentre la circonferenza esterna è la circonferenza più piccola circoscritta nel profilo.
PlanaritàIl caso speciale della planarità.
Parleremo di una "superficie piana", un "piano" essendo un oggetto che si estende all'infinito. Per una superficie reale, si parla di "superficie considerata piana" o di "superficie nominalmente piana".
La superficie piana con tolleranza deve trovarsi tra due piani paralleli distanziati del valore della tolleranza data.
CilindricitàIl caso particolare della cilindricità.
La superficie tollerata deve trovarsi tra due cilindri coassiali i cui raggi differiscono dal valore della tolleranza. Il cilindro esterno è il più piccolo cilindro circoscritto.
Le tolleranze del profilo possono richiedere un riferimento ma questo non è obbligatorio.
Qualsiasi linea o profilo di lineaIl caso generale della forma di qualsiasi linea.
Qualsiasi superficie o profilo di superficieIl caso generale della forma di una superficie cilindrica.
Il caso generale della forma di una linea circolare.
Qualsiasi superficieIl caso generale della forma di qualsiasi superficie.
InclinazioneIl caso generale dell'inclinazione.
La tolleranza superficiale è compresa in una zona di tolleranza definita da due piani paralleli distanti dal valore della tolleranza. La zona di tolleranza è vincolata solo nell'orientamento.
ParallelismoIl caso particolare del parallelismo.
La tolleranza superficiale è compresa in una zona di tolleranza definita da due rette parallele distanti dal valore della tolleranza e parallele al piano di riferimento. la zona di tolleranza è vincolata solo nell'orientamento.
PerpendicolaritàIl caso particolare della perpendicolarità.
La superficie deve trovarsi tra due piani Q perpendicolari al piano di riferimento e separati dal valore della tolleranza.
Il caso generale della forma di qualsiasi linea.
La superficie tollerata deve essere compresa tra le due superfici che circondano tutte le sfere di (Esempio: Ø 0,04) centrate su una superficie avente l'esatta forma geometrica teorica (Superficie nominale).
Qualsiasi superficieIl caso generale della forma di qualsiasi superficie.
Specifica della posizione (posizionamento)Il caso generale di localizzazione: l'asse del foro deve trovarsi in una zona cilindrica centrata perpendicolarmente ad A e posizionata dalle dimensioni teoriche inquadrate.
Coassialità / concentricitàLa coassialità / concentricità è stata rimossa dal codice ASME Y14.5 edizione 2018. Il suo lavoro è coperto dalla tolleranza di posizionamento.
L'asse del cilindro la cui dimensione è collegata al telaio di tolleranza deve essere compreso in una zona cilindrica di diametro pari all'IT coassiale dell'asse di riferimento.
SimmetriaLa simmetria è stata rimossa dal codice dell'edizione ASME Y14.5 2018.
Le tolleranze di eccentricità si applicano alle superfici di rivoluzione. Le tolleranze di eccentricità consentono di esprimere direttamente le esigenze funzionali di superfici quali: ruote di attrito, rulli di scorrimento, cerchioni, mole, uscite albero motore elettrico.
Singolo battitoIl caso generale del singolo battito
Singolo run-out assialeLa zona di tolleranza è limitata, per ogni posizione radiale, da due circonferenze t poste sul cilindro di misura, il cui asse coincide con l'asse di riferimento.
Singolo runout radialeLa zona di tolleranza è limitata in ogni piano di misura perpendicolare all'asse da due cerchi concentrici a distanza t il cui centro coincide con l'asse di riferimento.
Singolo battito obliquoLa zona di tolleranza è limitata su ciascun cono di misurazione da due circonferenze t l'una dall'altra. Ogni cono di misura ha le sue generatrici nella direzione specificata e il suo asse coincide con l'asse di riferimento.
Battito totaleIl caso generale del battito totale.
Interpretazione: l'eccentricità radiale totale non deve superare xx in qualsiasi punto della superficie specificata durante diversi giri attorno all'asse di riferimento
Il requisito dell'involucro consiste nell'imporre che l'oggetto tollerato sia compreso in un inviluppo perfetto al massimo della tolleranza dimensionale. È indicato da una E circondata da Ⓔ posta dopo il valore della dimensione dimensionale.
Fabbisogno massimo di materialeIl requisito per il materiale massimo si riduce a considerare la montabilità di un sistema. L'idea è che un difetto possa compensare un altro difetto, consentendo di accettare parti che, se i difetti fossero considerati indipendentemente, sarebbero state scartate.
Si consideri ad esempio un sistema parte maschio / parte femmina, la parte maschio comprendente due protuberanze cilindriche e la parte femmina due fori. Affinché il sistema sia montabile, ogni parte deve essere
Esiste quindi una tolleranza di localizzazione di un cilindro rispetto all'altro, e una tolleranza dimensionale sul diametro.
Ma se un cilindro è più piccolo, c'è più gioco, il che consente un errore maggiore nella localizzazione. Ma poi la dimensione geometrica non è più indipendente dalla dimensione dimensionale.
Lavoriamo quindi con un'unica zona di tolleranza che riguarda l'intero cilindro: a patto che il cilindro sia interamente compreso nello ZT, indipendentemente dal suo diametro esatto o dalla sua esatta posizione. Questo ZT si ottiene considerando il materiale massimo, cioè la protuberanza di diametro maggiore o il foro di diametro minore.
Il fabbisogno massimo di materiale è indicato da una M circondata da Ⓜ posta dopo la dimensione dimensionale.
Fabbisogno minimo di materialeIl requisito minimo di materiale è indicato da una L Ⓛ inclusa posta dopo l'intervallo di tolleranza, all'interno di una cornice di tolleranza geometrica. Questo requisito permette di definire l'intervallo di tolleranza massimo consentito, quando le parti sono le più leggere. Questo calcolo viene eseguito quando vogliamo verificare le condizioni di resistenza. Questa esigenza, come il materiale massimo, consente di rendere l'intervallo di tolleranza dipendente dall'evoluzione di una dimensione dimensionale. Questo tipo di scrittura sui disegni consente di accettare parti più conformi che soddisfano i requisiti di resistenza.