Prof. Caterina Rizzi. Tolleranze dimensionali

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1 TOLLERANZE DIMENSIONALI Prof. Caterina Rizzi IN QUESTA LEZIONE Tolleranze dimensionali Definizione Tolleranza e Lavorazione Tipi di accoppiamenti Sistema ISO di tolleranze ed accoppiamenti Indicazione delle quote con tolleranza 1

2 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 QUINDI Il (bravo) progettista deve sapere PREVEDERE e CONTROLLARE questo aspetto L obiettivo della produzione sarà quindi produrre 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 2

3 ERRORI DI LAVORAZIONE ERRORI DI REALIZZAZIONE DI PEZZI ERRORI DIMENSIONALI Deviazione delle dimensioni reali da quelle nominali ERRORI GEOMETRICI Deviazione delle superfici reali da quelle nominali TOLLERANZE DIMENSIONALI ERRORI MICROGEOMETRICI ERRORI MACROGEOMETRICI RUGOSITA TOLLERANZE GEOMETRICHE 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 pezzo conforme 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 3

4 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 non passa, la tolleranza sarà verificata e il pezzo sarà giudicato conforme. Lato NON PASSA alloggiamento di diametro minore Lato PASSA alloggiamento di diametro maggiore... 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 SCOSTAMENTO INFERIORE: differenza algebrica tra la dimensione minima e la dimensione nominale SCOSTAMENTO SUPERIORE: differenza algebrica tra la dimensione massima e la dimensione nominale Dimens ioni Scostam mnento sup. Zona di tolleranza ento inf. Scostamn Linea dello zero 4

5 LA TOLLERANZA Definizione differenza tra la dimensione massima e minima (cioè intervallo entro il quale può oscillare la dimensione effettiva): differenza algebrica tra scostamento superiore ed inferiore Tolleranza Dim. min Dim. max Dimen sioni Scosta amnento sup. Zona di tolleranza Scostamn nento inf. Dim mensioni Linea dello zero Linea dello zero TOLLERANZA E LAVORAZIONE N. pezzi N. pezzi Dimensioni Dimensioni -b -a +a +b 5

6 TOLLERANZA E LAVORAZIONE N. pezzi Dimensionii i TIPI DI ACCOPPIAMENTI con interferenza con gioco incerto INTERFERENZA GIOCO 6

7 ACCOPPIAMENTO CON GIOCO Ø10 Ø9,7 Ø10,1 Ø10,3 G min = D min d max = = 0.1 mm G max = D max d min = = 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 ACCOPPIAMENTO CON INTERFERENZA Ø20,3 Ø20 Ø19,7 Ø19,9 I min = d min D max = = 0.1 mm I max = d max D min = = 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 7

8 ACCOPPIAMENTO INCERTO Interferenza? Ø20,3 Ø19,9 Ø20 Ø20,4 Gioco? G max = D max d min = = 0.5 mm I max = d max D min = = 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 ACCOPPIAMENTO ALBERO/FORO La caratteristica di un accoppiamento dipende dalla posizione delle due zone di tolleranza di albero e foro T. foro T. albero T. albero T. foro Con gioco (mobile) Dim minima foro >Dim max albero Forzato (con interferenza) Dim max foro <Dim min albero T. foro T. albero Incerto Variabilità, può essere sia con gioco sia forzato 8

9 RIASSUMENDO 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 foro albero Una tolleranza del sistema ISO viene detta 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 9

10 GRUPPI DIMENSIONALI 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 più grossolano e IT0 e IT01 per applicazioni speciali). IT6 IT7 IT8 IT9. AMPIEZZA DELLA ZONA DI TOLLERANZA PRECISIONE 10

11 GRADI DI TOLLERANZA NORMALIZZATE TABELLE DI CALCOLO GRADI DI TOLLERANZA E LAVORAZIONI (1/2) TAVORAZIONE TECNOLOGICA Lappatura Rettifica (cilindrica) Rettifica (piani) Brocciatura Tornitura Alesatura Fresatura Trapanatura Tranciatura Stampaggio Grado di tolleranza normalizzato Lav. Speciali Extra Preciso Preciso Medio Medio Grossolano Grossolano Il 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 11

12 GRADI DI TOLLERANZA E LAVORAZIONI (2/2) POSIZIONE DELLA TOLLERANZA (1/3) Rispetto alla dimensione nominale Designazione mediante una lettera o due maiuscola per fori pos H detta foro base minuscola per alberi pos h detta albero base Dimensioni Scostamento fondamentale Linea dello zero 12

13 POSIZIONE DELLA TOLLERANZA (2/3) 27 posizioni E i E s POSIZIONE DELLA TOLLERANZA (3/3) e i e s 13

14 TABELLE SCOSTAMENTI FORI TABELLE SCOSTAMENTI ALBERI 14

15 SCOSTAMENTI FONDAMENTALI Gli scostamenti dei fori (eccetto alcuni casi estremi) sono uguali, ma di segno opposto rispetto a quelli degli alberi a parità di lettera Per le lettere K, M, N etc. dei fori occorre calcolare un coefficiente Δ come: Gli scostamenti J S e j s prescrivono una ripartizione simmetrica dell ampiezza di tolleranza IT/2. SCOSTAMENTI FONDAMENTALI Alberi e i = e s IT da a ad h e s = e i + IT da j ad zc Fori Regola generale E s = E i +IT da A ad H E i = E s IT da J ad ZC Regola speciale E s = e i + Δ Δ= ITn IT(n 1) SCOSTAMENTI DA A AD H e i e s e s scostamento fondamentale negativo SCOSTAMENTI DA A AD H E i E s E i scostamento fondamentale positivo E i SCOSTAMENTI DA K AD ZC e i e s e i scostamento fondamentale positivo SCOSTAMENTI DA K AD ZC E s E s scostamento fondamentale negativo 15

16 INDICAZIONE QUOTE CON TOLLERANZA mediante la simbologia ISO 35 h7 posizione 35 h 7 dimensione nominale qualità mediante gli scostamenti limite Se uno scostamento è nullo va comunque indicato con 0 30 ± INDICAZIONE QUOTE CON TOLLERANZA (2/2) mediante il simbolo della zona di tolleranza ISO e gli scostamenti limite 40 F7 ( ) Casi particolari max 16

17 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 ACCOPPIAMENTI NEL SISTEMA ISO (1/3) 28 H7/h6 28 H7 h H7 ( ) h6 ( )

18 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 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 18

19 ACCOPPIAMENTI RACCOMANDATI ESEMPIO 1 (1/2) Esempio: Foro Ø12F7 1.Calcolo da tabella valore ampiezza zona di tolleranza IT7per la classe dimensionale L ampiezza della zona di tolleranza è: 18 µm (0.018 mm) 19

20 ESEMPIO 1 (2/2) Esempio: Foro Ø12F7 2. Calcolo da tabella la posizione H dello scostamento Inferiore E I Lo scostamento inferiore è: +16 µm ( mm) Es = Ei + IT Dim nominale ESEMPIO 2 Accoppiamento: 45 H8/g7 Dimensione nominale: 45 mm Dimensioni FORO ALBERO Linea dello zero Tolleranza fondamentale foro IT8 = 39 μm = mm Scostamento fondamentale foro: E i = 0 Scostamento superiore foro: E s = E i + IT = mm = mm Dimensione minima foro: 45 + E i = 45 mm Dimensione massima foro: 45 + E s = = mm Tolleranza fondamentale albero IT7 = 25 μm = mm Scostamento fondamentale albero: e s = 9 μm = mm Scostamento inferiore albero: e i = e s IT = 9 (+25) = 34 μm = 0.034mm Dimensione massima albero: 45 + e s = mm Dimensione minima albero: 45 + e i = mm Gioco minimo: D min - d max = = mm Gioco massimo: D max - d min = = mm 20

21 ESEMPIO SEMPIO 3 Accoppiamento: 30 H7/p6 Dimensione nominale: 30 mm Dimensioni FORO ALBERO Linea dello zero Tolleranza fondamentale foro IT7 = 21 μm = mm Scostamento fondamentale foro: E i = 0 mm Scostamento superiore foro: E s = E i + IT = mm = mm Dimensione minima foro: 30 mm Dimensione massima foro: mm Tolleranza fondamentale albero IT6 = 13 μm = mm Scostamento fondamentale albero: e i = 0,022 mm Scostamento superiore albero: e s = 0,035 mm Dimensione massima albero: 30,035 mm Dimensione minima albero: 30,022 mm Interferenza minima: d min D max = = mm Interferenza massima: d max D min = = mm 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 della zona di tolleranza, nonché i modi per indicarla a disegno 21

22 ... NELLA PROSSIMA LEZIONE Errori di lavorazione Finitura superficiale e rugosità Tolleranze geometriche 22