TOLLERANZE DIMENSIONALI

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1 TOLLERANZE DIMENSIONALI

2 PRODUZIONE IN SERIE E INTERCAMBIABILITÀ DEI PEZZI L industria moderna è caratterizzata dalla produzione in serie. Tutti i pezzi dello stesso tipo devono avere: le stesse dimensioni; le stesse caratteristiche geometriche (planarità, cilindricità, parallelismo, ecc.) la stessa finitura superficiale (RUGOSITÀ)

3 PRODUZIONE IN SERIE E INTERCAMBIABILITÀ DEI PEZZI Stabilire la tolleranza di una misura significa quindi stabilire dei limiti per gli inevitabili errori di lavorazione, limiti che dipendono anche dalla funzione del pezzo in opera e che diventano vincolanti quando al pezzo in lavorazione si richiede.

4 PRODUZIONE IN SERIE E INTERCAMBIABILITÀ DEI PEZZI Il requisito della intercambiabilità: nella produzione in serie tutti i pezzi di uno stesso tipo devono avere le stesse dimensioni per poter essere sostituiti facilmente e indifferentemente in caso di usura o di rottura.

5 CONCETTI GENERALI È quindi possibile realizzare, con le macchine utensili, le misure richieste? Data l impossibilità di realizzare le dimensioni con precisione assoluta, è necessario che la dimensione effettiva del pezzo sia compresa fra un valore massimo ed un valore minimo. dmin<deff<dmax

6 CONCETTI GENERALI Un elemento viene progettato in base alle qualità del materiale prescelto, alla resistenza relativa agli sforzi che deve sopportare, alle dimensioni massime di ingombro. Le dimensioni di progetto, indicate nel disegno tecnico, si dicono nominali e sono dei valori teorici.

7 LINEA ZERO CONCETTI GENERALI La dimensione nominale (dn) è un valore teorico stabilito dal progettista e riportato con le quote nel disegno. = la retta che corrisponde alla dimensione nominale, nella rappresentazione grafica di un pezzo con tolleranza indicata.

8 CONCETTI GENERALI In realtà le dimensioni reali (deff) di un oggetto sono diverse da quelle nominali (dn). La dimensione effettiva è quella realizzata al termine della lavorazione. dn deff

9 CONCETTI GENERALI È necessario fissare i limiti entro i quali deve essere contenuta la dimensione effettiva del pezzo. Dmax= dimensione limite massima Dmin= dimensione limite minima

10 CONCETTI GENERALI Se la lunghezza del pezzo è maggiore di 50,1 mm o minore di 49,9 mm, il pezzo è da ripassare o da scartare, perché la sua dimensione effettiva è fuori dai limiti fissati dal progetto.

11 CONCETTI GENERALI La differenza tra la dimensione massima e minima ammissibile viene denominata tolleranza(it) e rappresenta il massimo errore dimensionale permesso in un oggetto, affinché possa essere accettato. IT IT=dmax-dmin

12 CONCETTI GENERALI Le tolleranze vengono indicate sui disegni accanto alla quota nominale con due valori e relativi segni. Valore della tolleranza IT Campo di tolleranza

13 CONCETTI GENERALI Nel disegno del pezzo è prevista, accanto alla dimensione nominale (50) anche l'indicazione ± 0,1, che costituisce la tolleranza di lavorazione fissata dal progettista. IT

14 CONCETTI GENERALI Ciò significa che la dimensione massima consentita è: ,1 = 50,1 mm la dimensione minima consentita è: 50-0,1 = 49,9 mm. Il campo di tolleranza è pertanto: 50,1-49,9 = 0,2 mm. IT

15 STRUMENTI FISSI DI CONTROLLO 1

16 CONCETTI GENERALI Il rispetto delle norme di tolleranza, consente le lavorazioni in serie e l assemblaggio di oggetti fabbricati in luoghi e tempi diversi garantendo l intercambiabilità dei pezzi. Tanto più ristretto è il campo di tolleranza tanto più precisa è la lavorazione richiesta.

17 POSIZIONI DELLA TOLLERANZA Nello stabilire la tolleranza di lavorazione non basta fissare l'ampiezza del campo di tolleranza, ma è anche necessario stabilire la posizione del campo stesso rispetto alla dimensione nominale.

18 POSIZIONI DELLA TOLLERANZA Il campo di tolleranza può essere assegnato: tutto superiore alla dimensione nominale; IT tutto inferiore alla dimensione nominale; in parte superiore e in parte inferiore alla dimensione nominale, cioè a cavallo di essa. IT IT

19 SCOSTAMENTI I tre pezzi hanno la stessa dimensione nominale e quindi la linea dello zero vale per tutti e tre. Inoltre per i tre pezzi è previsto lo stesso campo di tolleranza. Differisce invece nei tre pezzi la posizione assegnata alla IT IT IT

20 SCOSTAMENTI Se il pezzo, al termine della lavorazione, raggiungesse esattamente la dimensione nominale assegnata, sarebbe accettabile solo nel terzo caso, perché è solo in questo caso che la tolleranza si trova a cavallo della linea dello zero. Nel primo e nel secondo IT IT IT

21 TOLLERANZE UNILATERALI Se la posizione del campo di tolleranza si trova tutta spostata da una parte, rispetto alla linea dello zero, la tolleranza è detta unilaterale. La tolleranza unilaterale può essere in eccesso o in difetto, a seconda che sia spostata al di qua IT IT

22 TOLLERANZE BILATERALI Se la posizione del campo di tolleranza è attraversata dalla linea dello zero la tolleranza è detta bilaterale. La tolleranza bilaterale può essere asimmetrica o simmetrica, a seconda che la parte in difetto e quella in

23 SCOSTAMENTI Le informazioni per la costruzione di un pezzo da realizzare con una precisione prestabilita sono complete quando è assegnata: la dimensione nominale; il campo di tolleranza; e la sua posizione.

24 SCOSTAMENTI La posizione della tolleranza viene precisata indicando le differenze tra le dimensioni limite (massima e minima) e la dimensione nominale. Tali differenze sono chiamate SCOSTAMENTI.

25 SCOSTAMENTO SUPERIORE Lo scostamento superiore è la differenza tra la dimensione massima ammessa e la dimensione nominale: es=dmax-dn

26 SCOSTAMENTO INFERIORE Lo scostamento inferiore è la differenza tra la dimensione minima ammessa e la dimensione nominale: ei=dmin-dn

27 SCOSTAMENTO INFERIORE A seconda della posizione della tolleranza, cioè a seconda che stiano da una parte o dall'altra della linea dello zero, gli scostamenti possono essere positivi o negativi. Per convenzione gli scostamenti al di sopra della linea dello zero sono positivi, gli scostamenti al di sotto

28 CALCOLO DEGLI SCOSTAMENTI IT=es-ei es=ei+it ei=es-it IT=dmax-dmin dmax=dn+es=dn+ei+it dmin=dn+ei=dn+es-it

29 ACCOPPIAMENTI Le tolleranze sono importanti soprattutto in considerazione degli accoppiamenti ai quali i pezzi sono destinati. L accoppiamento più semplice e comune è dato dalla coppia di elementi cilindrici formata da un foro e da un albero. I tre tipi di accoppiamento: cilindrico (a), prismatico (b) e a coda di rondine (c)

30 ACCOPPIAMENTI Ad esempio l'anello interno di un cuscinetto è il foro e il perno è l'albero. In qualsiasi accoppiamento di due organi meccanici di qualunque forma, si indica sempre con l'appellativo convenzionale di albero la parte che costituisce il maschio o pieno e con quello di foro la cosiddetta femmina o vuoto. I tre tipi di accoppiamento: cilindrico (a), prismatico (b) e a coda di rondine (c)

31 ACCOPPIAMENTI Ad esempio, nell'accoppiamento prismatico della chiavetta e della sua cava, la chiavetta è l'albero e la cava il foro. Nell accoppiamento di una guida a coda di rondine, la slitta è l'albero e la guida è il foro. I tre tipi di accoppiamento: cilindrico (a), prismatico (b) e a coda di rondine (c)

32 ACCOPPIAMENTI Nel progetto di un accoppiamento il foro e l'albero hanno sempre la stessa dimensione nominale. I tre tipi di accoppiamento: cilindrico (a), prismatico (b) e a coda di rondine (c)

33 ACCOPPIAMENTI Per convenzione, vengono indicate con le lettere maiuscole le dimensioni relative ai FORI e con le lettere minuscole le dimensioni relative agli alberi. Nelle figure seguenti sono mostrate le rappresentazioni convenzionali delle tolleranze di alberi e fori.

34 ACCOPPIAMENTI ALGEBRA IT= Dmax Dmin ES= Dmax Dn EI= Dmin - Dn

35 ACCOPPIAMENTI ALGEBRA IT= dmax dmin es= dmax dn ei= dmin - dn

36 ACCOPPIAMENTO CON GIOCO In certi accoppiamenti meccanici è richiesto che l albero possa muoversi rispetto al foro, cioè che la dimensione effettiva dell'albero sia inferiore a quella del foro. Si realizza così un accoppiamento con gioco (o libero), indicato con G.

37 ACCOPPIAMENTI CON GIOCO Dmin dmax Gmax = Dmax dmin Gmin = Dmin - dmax

38 Si realizza cosi un accoppiamento con interferenza (o stabile) indicato con ACCOPPIAMENTI CON INTERFERENZA Per altre esigenze è necessario realizzare accoppiamenti bloccati, in modo che i due organi non possano spostarsi l uno rispetto all altro. In questi casi è necessario che la dimensione effettiva dell'albero sia leggermente superiore a quella del foro.

39 ACCOPPIAMENTI CON INTERFERENZA dmin Dmax Imin = dmin - Dmax Imax = dmax - Dmin

40 ACCOPPIAMENTI INCERTI L accoppiamento può definirsi incerto, poiché potrà risultare con gioco o con interferenza, a seconda che le dimensioni effettive dell albero siano maggiori o minori di quelle del foro.

41 ACCOPPIAMENTI INCERTI Gmax = Dmax dmin Imax = dmax - Dmin

42 MAPPA CONCETTUALE Dmax Es IT Dn Dmin Ei

43 MAPPA CONCETTUALE GIOCO Dmin dmax Gmax = Dmax dmin Gmin = Dmin - dmax ACCOPPIAMENTI INTERFERENZA dmin Dmax Imax = dmax Dmin Imin = dmin - Dmax

44 GRADO DI TOLLERANZA (IT) Le tolleranze dimensionali che i processi di lavorazione devono rispettare sono riassunte nelle tabelle UNI ISO 286. Il grado di tolleranza è il livello di precisione che una lavorazione deve rispettare. Vi sono 20 qualità di lavorazione o gradi di tolleranza, indicate con i simboli (Tab 2.5)

45

46 Tab B2.5

47 GRADO DI TOLLERANZA (IT) I valori fino a IT11 sono espressi in µm Micrometri Da µm a mm si divide per 1000 Da mm a µm si moltiplica per 1000 Millimetri

48 DESIGNAZIONE DELLE TOLLERANZE dimensione nominale qualità della lavorazione posizione della zona di tolleranza

49 Ad ogni posizione di tolleranza (indicato con una lettera) corrisponde un preciso valore dello scostamento fondamentale (inferiore o superiore) ricavabile dalle tabelle B2.6 e B2.7 Fig 2.2

50 Tab B2.6

51 Tab B2.7

52 Esempi di calcolo di quote con tolleranze Esempio 1 Ø50 F6 Foro IT=Dmax-Dmin ES= Dmax-Dn EI=Dmin-Dn Dn=50 (mm) IT= 16 (µm) = 0.016(mm)Tab 2.5 EI= +25 (µm)= (mm)Tab 2.6 da cui si ricava: Dmin= Dn+EI Dmin= =50.025(mm) Dmax= Dmin+IT Dmax= =50.041(mm) ES= Dmax - Dn

53 Esempi di calcolo di quote con tolleranze Esempio 2 Ø50 J6 Foro IT=Dmax-Dmin ES= Dmax-Dn EI=Dmin-Dn Dn=50 (mm) IT= 16 (µm) = 0.016(mm)Tab 2.5 ES=+10 (µm)= (mm)Tab 2.6 da cui si ricava: Dmax= Dn+ES Dmax= =50.010(mm) Dmin= Dmax-IT Dmin= =49.994(mm) EI= Dmin - Dn EI= = (mm)

54 Esempi di calcolo di quote con tolleranze Esempio 3 Ø50 R6 Foro (N.B. grado di tolleranza n <7) Dn=50 (mm) IT= 16 (µm) = 0.016(mm)Tab 2.5 D=5 (µm)= (mm)Tab 2.6 ES=-34+Δ (µm)= (mm)Tab 2.6 da cui si ricava: IT=Dmax-Dmin ES= Dmax-Dn EI=Dmin-Dn Dmax= Dn+ES Dmax= 50+(-0.029)=49.971(mm) Dmin= Dmax-IT Dmin= =49.955(mm)

55 Esempi di calcolo di quote con tolleranze Esempio 4 Ø50 R8 Foro (N.B. grado di tolleranza n >7) Dn=50 (mm) IT= 39 (µm) = 0.039(mm)Tab 2.5 D=12 (µm)= (mm)Tab 2.6 ES=-34+Δ (µm)= (mm)Tab 2.6 da cui si ricava: IT=Dmax-Dmin ES= Dmax-Dn EI=Dmin-Dn Dmax= Dn+ES Dmax= 50+(-0.022)=49.966(mm) Dmin= Dmax-IT Dmin= =49.927(mm)

56 Esempi di calcolo di quote con tolleranze Esempio 5 Ø40 e7 albero IT=dmax-dmin es= dmax-dn ei=dmin-dn dn=40 (mm) IT= 25 (µm) = 0.025(mm)Tab 2.5 es= -50(µm)= (mm)Tab 2.7 da cui si ricava: dmax= dn+es dmax= 40+(-0.025)=39.950(mm) dmin= dmax-it dmin= =39.925(mm) ei= dmin - dn ei= = (mm)

57 Esempi di calcolo di quote con tolleranze Esempio 6 Ø40 j7 albero IT=dmax-dmin es= dmax-dn ei=dmin-dn dn=40 (mm) IT= 25 (µm) = 0.025(mm)Tab 2.5 ei= -10(µm)= (mm)Tab 2.7 da cui si ricava: dmin= dn+ei dmin= 40+(-0.010)=39.990(mm) dmax= dn+it dmin= =40.015(mm) es= dmax - dn es= = (mm)

58 Esempi di calcolo di quote con tolleranze Esempio 7 Ø40 p7 albero IT=dmax-dmin es= dmax-dn ei=dmin-dn dn=40 (mm) IT= 25 (µm) = 0.025(mm)Tab 2.5 ei= +26(µm)= (mm)Tab 2.7 da cui si ricava: dmin= dn+ei dmin= =40.026(mm) dmax= dn+it dmin= =40.051(mm) es= dmax - dn es= = (mm)

59 Esempi di calcolo di quote con tolleranze Esempio 8 Ø40 js7 dn=40 (mm) albero IT= 25 (µm) = 0.025(mm)Tab 2.5 Poiché IT è dispari si arrotonda al n pari inferiore IT=0.024 (mm) es=+it/2=+0.024/2=+0.012(mm)tab 2.7 ei=-it/2=-0.024/2=-0.012(mm)tab 2.7 da cui si ricava: dmax= dn+es dmin= =40.012(mm) dmin= dn+ei IT=dmax-dmin es= dmax-dn ei=dmin-dn

60 ACCOPPIAMENTI CON TOLLERANZE ISO La designazione comprende: 1. la dimensione nominale comune ai due elementi da accoppiare 2. posizione e grado di tolleranza del foro 3. posizione e grado di tolleranza dell albero Es: Ø60 H8/f7 Ø50 P7/h6

61 ACCOPPIAMENTI CON TOLLERANZE ISO Visto che è più semplice lavorare gli alberi, rispetto ai fori, solitamente si accoppiano alberi con grado di tolleranza IT(n) con fori di grado IT(n+1) IT n+1 IT(n) Es: Ø40 H6/g5 IT n+1 IT(n) Ø70 P8/h7

62 ACCOPPIAMENTI CON TOLLERANZE ISO Con il sistema ISO si otterrebbero «infiniti» accoppiamenti. Per questo vengono, convenzionalmente, utilizzati i sistemi «albero base» e «foro base», ovvero

63 SISTEMA DI ACCOPPIAMENTO «ALBERO BASE» dmax = dn

64 SISTEMA DI ACCOPPIAMENTO «FORO BASE» Dmin = Dn

65 Esempi di calcolo di accoppiamenti Esempio 9 accoppiamento Ø50 E8/h7 FORO albero Dn=50 (mm) dn=50 (mm) IT=0.025 (mm) IT=0.025 (mm) EI= (mm) es=0 (mm) IT=dmax-dmin es= dmax-dn ei=dmin-dn da cui: da cui: Dmin= (mm) Dmax= (mm) ES= (mm) dmax=50.000(mm) dmin= (mm) ei= (mm) Gmax=Dmax-dmin=0.114 (mm) Gmin=Dmin-dmax=0.050 (mm)

66 Esempi di calcolo di accoppiamenti Esempio 10 accoppiamento Ø50 K7/h7 FORO albero Dn=50 (mm) dn=50 (mm) IT=0.025 (mm) IT=0.025 (mm) ES= (mm) es=0 (mm) IT=dmax-dmin es= dmax-dn ei=dmin-dn da cui: da cui: Dmin= (mm) Dmax= (mm) ES= (mm) dmax=50.000(mm) dmin= (mm) ei= (mm) Gmax=Dmax-dmin=0.032 (mm) Imax=dmax-Dmin=0.018 (mm)

67 Esempi di calcolo di accoppiamenti Esempio 11 accoppiamento Ø50 R7/h6 FORO albero Dn=50 (mm) dn=50 (mm) IT=0.025 (mm) IT=0.016 (mm) ES= (mm) es=0 (mm) IT=dmax-dmin es= dmax-dn ei=dmin-dn da cui: da cui: Dmax= (mm) Dmin= (mm) ES= (mm) dmax=50.000(mm) dmin=49.984(mm) ei= (mm) Imax=dmax-Dmin=0.050 (mm) Imin=dmin-Dmax=0.009 (mm)

68 Esempi di calcolo di accoppiamenti Esempio 12 accoppiamento Ø50 H7/f7 FORO albero Dn=50 (mm) dn=50 (mm) IT=0.025 (mm) IT=0.025 (mm) EI=0 (mm) es= (mm) IT=dmax-dmin es= dmax-dn ei=dmin-dn da cui: da cui: Dmin= (mm) Dmax= (mm) ES= (mm) dmax=49,975(mm) dmin=49.950(mm) ei= (mm) Gmax=Dmax-dmin=0.075 (mm) Gmin=Dmin-dmax=0.025 (mm)

69 Esempi di calcolo di accoppiamenti Esempio 13 accoppiamento Ø50 H7/j6 FORO albero Dn=50 (mm) dn=50 (mm) IT=0.025 (mm) IT=0.016 (mm) EI=0 (mm) ei= (mm) IT=dmax-dmin es= dmax-dn ei=dmin-dn da cui: da cui: Dmin= (mm) Dmax= (mm) ES= (mm) dmin=49,995(mm) dmax=50.011(mm) es= (mm) Gmax=Dmax-dmin=0.030 (mm) Imax=dmax-Dmin=0.011 (mm)

70 Esempi di calcolo di accoppiamenti Esempio 14 accoppiamento Ø50 H7/r6 FORO albero Dn=50 (mm) dn=50 (mm) IT=0.025 (mm) IT=0.016 (mm) EI=0 (mm) ei= (mm) IT=dmax-dmin es= dmax-dn ei=dmin-dn da cui: da cui: Dmin= (mm) Dmax= (mm) ES= (mm) dmin=50.034(mm) dmax=50.050(mm) es= (mm) Imin=Dmin-Dmax=0.009 (mm) Imax=dmax-Dmin=0.050 (mm)

71 INDICAZIONI DELLE TOLLERANZE NELLA QUOTATURA Gli scostamenti superiori o inferiori possono venire indicati direttamente a fianco della quota della dimensione nominale. Sono espressi in mm e preceduti dai segni di posizione (+ o -).

72 INDICAZIONI DELLE TOLLERANZE NELLA QUOTATURA Si scrive sempre sotto lo scostamento inferiore e sopra lo scostamento superiore. Gli scostamenti devono essere sempre espressi nella stessa unità di misura della dimensione nominale (Dn).

73 INDICAZIONI DELLE TOLLERANZE NELLA QUOTATURA Quando uno scostamento è uguale a zero si scrive solo 0 senza il segno. Quando i valori degli scostamenti sono simmetrici si indica il valore dello scostamento preceduto dal simbolo (±).

74 TOLLERANZE GEOMETRICHE

75 TOLLERANZE GEOMETRICHE Oltre alla misurazione lineare è essenziale, nelle lavorazioni meccaniche, considerare anche le tolleranze geometriche al fine di ottenere il prodotto finito più vicino alle esigenze di usabilità in fase di montaggio e più ideale possibile all'atto pratico del prodotto, leve, cilindri, slitte, camme etc. etc.

76 TOLLERANZE GEOMETRICHE Le tolleranze geometriche tengono conto degli errori di forma che le superfici reali hanno rispetto a quelle ideali indicate dal disegno del pezzo in lavorazione.

77 1 TOLLERANZE DI FORMA Stabiliscono i limiti di variabilità di un elemento geometrico rispetto alla forma ideale riportata a disegno.

78 2 TOLLERANZE DI POSIZIONE Stabiliscono i limiti di variabilità di un elemento geometrico rispetto ad una posizione ideale stabilita a disegno riferendosi ad uno o più elementi assunti come riferimento

79 3 TOLLERANZE DI ORIENTAMENTO Stabiliscono i limiti di variabilità di un elemento geometrico rispetto ad uno o più elementi di riferimento.

80 4 TOLLERANZE DI OSCILLAZIONE Stabiliscono i limiti di variabilità geometrico rispetto ad una rotazione attorno ad un asse di riferimento.

81 Oscillazione (circolare assiale, circolare radiale) TOLLERANZE GEOMETRICHE Forma (rettilineità, planarità, circolarità, cilindricità, forma di un profilo, forma di una superficie) Orientamento (parallelismo, perpendicolarità, inclinazione) Posizione (localizzazione, concentricità, simmetria)

82 TOLLERANZE GEOMETRICHE Esempi di tolleranze geometriche Tolleranza di cilindricità. L errore di cilindricità è dato dalla differenza tra i raggi minimo e massimo del profilo esteso a tutta la zona considerata (max. 0,03 mm

83 TOLLERANZE GEOMETRICHE Esempi di tolleranze geometriche Tolleranza di forma di profilo. Lo scostamento dal profilo ideale non può essere superiore a 0,12 mm sia sia in un verso che nell altro.

84 TOLLERANZE GEOMETRICHE Esempi di tolleranze geometriche Tolleranza di parallelismo. Il parallelismo degli assi dei fori da 40 e da 25 deve essere garantito entro 0,1 mm

85 TOLLERANZE GEOMETRICHE Esempi di tolleranze geometriche Tolleranza di perpendicolarità. Il cilindro generato dalla rotazione dell asse verticale ha un diametro massimo di 0,6 mm

86 TOLLERANZE GEOMETRICHE Esempi di tolleranze geometriche Tolleranza di perpendicolarità. La superficie verticale può inclinarsi al massimo di 0,05 mm rispetto al piano di riferimento A.

87 TOLLERANZE GEOMETRICHE Esempi di tolleranze geometriche Tolleranza di inclinazione. Rispetto all inclinazione di 60, l asse può scostarsi al massimo di 0,08 mm

88 LE TOLLERANZE GEOMETRICHE Esempi di tolleranze geometriche Tolleranza di localizzazione. La posizione degli assi dei fori è tollerata rispetto ad altri elementi di riferimento

89 TOLLERANZE GEOMETRICHE Esempi di tolleranze geometriche Tolleranza di concentricità. Le due superfici cilindriche potrebbero non essere concentriche al massimo per 0,03 mm

90 LE TOLLERANZE GEOMETRICHE Esempi di tolleranze geometriche Tolleranza di simmetria. La simmetria potrebbe non essere rispettata in diversi modi ma sempre nel limite di 0,08 mm

91 TOLLERANZE GEOMETRICHE Esempi di tolleranze geometriche Tolleranza di oscillazione radiale. Il controllo dell oscillazione viene fatto con il pezzo in rotazione. Non può essere superiore a 0,03 mm

92 TOLLERANZE GEOMETRICHE Esempi di tolleranze geometriche Tolleranza di oscillazione assiale. Il controllo dell oscillazione viene fatto con il pezzo in rotazione. Non può essere superiore a 0,1 mm