1 Knowledge Aided Engineering Manufacturing and Related Technologies DISEGNO DI MACCHINE Tolleranze dimensionali, Rugosità e Tolleranze geometriche Prof. Umberto Cugini Dipartimento di Meccanica 1... in questa lezione Tolleranze dimensionali Finitura superficiale e rugosità Tolleranze geometriche 2
2 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 3 Errori dimensionali Definizione Tolleranza e Lavorazione Tipi di accoppiamenti Sistema ISO di tolleranze ed accoppiamenti Indicazione delle quote con tolleranza 4
3 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 Dimensioni Scostamnento sup. Zona di tolleranza Scostamnento inf. Dimensioni Linea dello zero Linea dello zero 5 Tolleranza e lavorazione N. pezzi N. pezzi Dimensioni -b -a +a +b Dimensioni 6
4 Tolleranza e lavorazione N. pezzi Dimensioni 7 Tipi di accoppiamenti con interferenza con gioco incerto INTERFERENZA GIOCO 8
5 Accoppiamento con gioco Ø10 Ø9,7 Ø10,1 Ø10,3 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 G min = D min - d max = 10.1 10 = 0.1 mm G max = D max - d min = 10.3 9.7 = 0.6 mm 9 Accoppiamento con interferenza Ø20,3 Ø20 Ø19,7 Ø19,9 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 I min = d min - D max = 20 19.9 = 0.1 mm I max = d max - D min = 20.3 19.7 = 0.6 mm 10
6 Accoppiamento incerto Interferenza? Gioco? Ø20,3 Ø19,9 Ø20 Ø20,4 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 G max = D max - d min = 20.4 19.9 = 0.5 mm I max = d max - D min = 20.3 20 = 0.3 mm 11 Riassumendo 12
7 Sistema ISO di tolleranze ed accoppiamenti UNI adotta Sistema ISO di tolleranze ed accoppiamento Caratteristiche fondamentali dalle quali dipende la tolleranza dimensione nominale qualità della lavorazione posizione della zona di tolleranza foro albero 13 Gruppi dimensionali Il valore della tol. dipende dalle dimensioni limitate tra 1 e 3150 mm suddivise in due campi da 1 a 500 mm oltre 500 fino a 3150 mm suddivisi in gruppi: principali intermedi 14
8 Gradi di tolleranza normalizzate (1/2) Qualità della lavorazione 15 Gradi di tolleranza normalizzate (2/2) 16
9 Posizione della tolleranza (1/3) 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 17 Posizione della tolleranza (2/3) E i E s 18
10 Posizione della tolleranza (3/3) e i e s 19 Scostamenti fondamentali Scostamenti da a ad h Scostamenti da k ad zc Alberi e i = e s - IT da a ad h e s = e i + IT da j ad zc e i e s e i e s e s scostamento fondamentale negativo e i scostamento fondamentale positivo 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 + = ITn- IT(n-1) Scostamenti da A ad H E i E s E i scostamento fondamentale positivo Scostamenti da K ad ZC E i E s E s scostamento fondamentale negativo 20
11 Indicazione delle quote con tolleranza (1/2) mediante la simbologia ISO 35 h7 35 h 7 posizione dimensione nominale qualità mediante gli scostamenti limite 30 ±0.1 30-0.02-0.05 21 Indicazione delle quote con tolleranza (2/2) mediante il simbolo della zona di tolleranza ISO e gli scostamenti limite +0.050 40 F7( ) +0.025 mediante le dimensioni finite 30.5 30.2 22
12 Accoppiamenti nel sistema ISO (1/2) 28 H7/h6 28 H7 +0.021 h6 28 H7( ) 0 0 28 h6( ) -0.013 23 Accoppiamenti nel sistema ISO (2/2) Sistema di accoppiamento foro base: 18 H6/g5 24
13 Accoppiamenti nel sistema ISO (2/2) Sistema di accoppiamento albero base: 40 G7/h6 25 Sistema ISO di tolleranze ed accoppiamenti 26
14 Esempio Accoppiamento: 45 H8/g7 Dimensione nominale: 45 mm Tolleranza fondamentale foro IT8 = 39 µm = 0.039 mm Scostamento fondamentale foro: E i = 0 Scostamento superiore foro: E s = E i + IT = 0 + 0.039 mm = 0.039 mm Dimensione minima foro: 45 + E i = 45 mm Dimensione massima foro: 45 + E s = 45 + 0.039 = 45.039 Tolleranza fondamentale albero IT7 = 25 µm = 0.025 mm Scostamento fondamentale albero: e s = 9 µm = 0.009 mm Scostamento inferiore albero: e i = e s IT = 9 (+25) = 34 µm = 0.034mm Dimensione massima albero: 45 e s = 44.991 mm Dimensione minima foro: 45 e i = 44.966 Gioco minimo: 45 44.991 = 0.009 mm Gioco massimo: 45.039 44.996 = 0.073 mm 27 Finiture superficiali e rugosità Definizioni Indicazione della rugosità Esempi Criteri per la scelta 28
15 Definizioni Rugosità: insieme delle irregolarità superficiali, che si ripetono con passo relativamente piccolo, lasciate dal processo di lavorazione e/o da altri fattori influenti Superficie geometrica o ideale: superficie teorica rappresentata sul disegno Superficie reale: superficie effettiva ottenuta con la lavorazione Piano di rilievo: piano ortogonale alla superficie nominale del pezzo Profilo ideale: linea risultante dall intersezione del piano di rilievo con la sup. geometrica Profilo reale: linea risultante dall intersezione del piano di rilievo con la sup. reale 29 Rugosità (1/2) Fig. 58 y + y2 + y3 +... + yn R a = n 1 R = Roughness a = arithmetical average 30
16 Rugosità (2/2) Fig. 59 R a = 1 L L 0 y dx Rugosità di una superficie: massimo valore di Ra tra quelli rilevati su zone di esplorazione diverse 31 Indicazione della rugosità (1/9) 32
17 Indicazione della rugosità (2/9) Segni grafici e indicazioni complementari sullo stato delle superfici Segno grafico di base Superficie lavorata per asportazione truciolo Superficie da non lavorare con asportazione 33 Indicazione della rugosità (3/9) Per indicare delle caratteristiche specifiche Tutte le superfici devono avere lo stesso stato 34
18 Indicazione della rugosità (4/9) Indicazioni complementari a valore della rugosità in micrometri preceduto dal simbolo Ra b lavorazione, trattamento c altezza dell ondulazione in micrometri preceduta dalla lunghezza di base in millimetri d irregolarità della superficie e sovrammetallo di lavorazione f valore di rugosità diverso da Ra preceduto dal simbolo (es. Ry) 35 Indicazione della rugosità (5/9) Indicazione numerica (in µm) Per precisare un limite inferiore e uno superiore 36
19 Indicazione della rugosità (6/9) Indicazione di caratteristiche particolari dello stato delle superfici lavorazione m.u. trattamento superficiale (prima e dopo tratt.) 37 Indicazione della rugosità (7/9) Segni grafici per indicazione dei solchi di rugosità 38
20 Indicazione della rugosità (8/9) Il segno grafico deve poter essere letto dal basso o da destra 39 Indicazione della rugosità (9/9) Conversione dei vecchi simboli di rugolsità nei valori Ra 40
21 Esempi (1/2) Indica la rugosità del pezzo limitato al tratto di lunghezza 2,5 mm: Ra = 0,8 µm misurata parallela al profilo con Rz = 1,6 µm misurata su 2,5 mm Altezza massima (Ry) non deve superare 3,5 µm Superficie avente valore massimo di rugosità di 1.2 µm 41 Esempi (2/2) 42
22 Criteri per la scelta della rugosità (1/3) RUGOSITA Ra µm APPLICAZIONE 0.025 Piani di appoggio di micrometri, specchi e blocchi di riscontro 0.05 Facce calibri di officina e piani di appoggio comparatori 0.1 Facce calibri a corsoio, perni d articolazione, utensili di precisione, cuscinetti superfiniti, accoppiamenti stagni ad alta pressione in moto alternato, superfici accoppiate di parti in moto alternativo a tenuta di liquido sotto pressione e superfici levigate di tenuta senza guarnizione 0.2 Supporti alberi a gomito e alberi a camme, perno di biella, superficie camme, diametro cilindri pompe idrauliche, cuscinetti lappati, perni turbine, accoppiamenti stagni mobili a mano, guide tavole macchine utensili, reggispinta alte velocità, perni di alberi di rotori di turbine, di riduttori, ecc. 43 Criteri per la scelta della rugosità (2/3) RUGOSITA Ra µm 0.4 0.8 1.6 3.2 APPLICAZIONE Alberi scanalati, cuscinetti alberi motore, diametro esterno stantuffi, diametro cilindri, perni grandi macchine elettriche, accoppiamenti alla pressa, gambo valvola, superfici di tenuta di seggi ed otturatori di valvole, saracinesche, ecc., perni di alberi a gomito e portate di linee d alberi, cuscinetti di metallo bianco, superfici di parti scorrevoli come pattini e relative guide Tamburi, freni, fori brocciati, cuscinetti bronzo, parti di precisione, denti ingranaggi, cuscinetti rettificati, superfici di tenuta di flange senza guarnizione, perni di alberi a gomito e portate di linee d alberi, cuscinetti di metallo bianco, superfici di parti scorrevoli come pattini e relative guide, superfici di tenuta dei seggi valvole motore Facce particolari di ingranaggi, alberi e fori ingranaggi, teste cilindro, scatole ingranaggi di ghisa, faccia pistone, superfici di tenuta di flange con guarnizioni metalliche Perni e cuscinetti per trasmissioni a mano, superfici di accoppiamento di parti fisse smontabili, (flange di accoppiatoi, imposte di centramento, ecc.) 6.3 Superfici di tenuta di flange con guarnizioni comuni 44
23 Criteri per la scelta della rugosità (3/3) 45 Tolleranze geometriche Classificazione Indicazione Elementi di riferimento Esempi 46
24 Tolleranze geometriche (1/2) UNI 7226 (ISO 1101) 47 Tolleranze geometriche (2/2) Principio di indipendenza ciascuna prescrizione dimensionale o geometrica specificata su un disegno deve essere rispettata in se stessa in modo indipendente, salvo, non sia prescritta, sul disegno, una relazione particolare. Pertanto, in mancanza di indicazioni specifiche, le tolleranze geometriche si applicano senza tener conto delle dimensioni dell elemento, e le sue prescrizioni (dimensionali e geometriche) devono essere trattate come esigenze tra loro indipendenti 48
25 Classificazione (1/2) Tolleranze di forma stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o una singolarità dalla forma ideale (es. rettilineità) Tolleranze di orientamento stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o una singolarità rispetto ad uno o più elementi assunti come riferimento (es. parallelismo) Tolleranze di posizione stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o una singolarità rispetto ad una posizione ideale ed ad uno o più elementi assunti come riferimento (es. concentricità) Tolleranze di oscillazione stabiliscono i limiti di variazione di una superficie o una singolarità rispetto ad una forma stabilita nel disegno durante una rotazione della parte attorno ad un elemento di riferimento 49 Classificazione (2/2) 50
26 Indicazione delle tolleranze geometriche (1/2) Riquadro suddiviso in due o tre caselle Simbolo della tolleranza geometrica Il valore della tolleranza Elementi di riferimento 51 Indicazione delle tolleranze geometriche (2/2) relativa ad un asse od un piano mediano 52
27 Elementi di riferimento 53 Tolleranze di forma: Esempi Rettilineità Planarità Circolarità Cilindricità 54
28 Tolleranze di orientamento: Esempi Parallelismo di un asse rispetto ad un asse di un asse rispetto ad un piano di una superficie rispetto ad un asse di una superficie rispetto ad un piano Perpendicolarità di una linea o asse rispetto ad una linea di rif. di una linea o asse rispetto ad un piano di una superficie rispetto ad una retta di una superficie rispetto ad un piano Inclinazione 55 Tolleranze di posizione: Esempi Localizzazione: scostamento consentito rispetto ad una posizione teoricamente esatta Simmetria: Gli elementi sono disposti simmetricamente rispetto ad un asse od un piano mediano Concentricità 56
29 Tolleranze di oscillazione: Esempi Due tipi di controllo: totale circolare 57... riassumendo Tolleranze dimensionali Rugosità Tolleranze geometriche 58
30 Documentazione Sito Web http://www.kaemart.it/dis-macchine/bovisa/cugini/ Manuali UNIMI: Norme per il Disegno Tecnico, Vol I. e Vol. II, U.N.I., Milano E. Chirone, S. Tornincasa, Disegno Tecnico Industriale, Vol. 1, 2, Edizioni Il Capitello, Torino, 59 Accoppiamenti raccomandati per alberi a11, b11, c11, d8, d9, d10, e7, e8, e9, f6, f7, f8, g5, g6, h5, h6, h7, h8, h9, h11, js5, js6, js7, k5, k6, k7, m5, m6, m7, n5, n6, n7, p5, p6, p7, r5, r6, r7, s5, s6, s7, 75, y6, t7, u7 per fori A11, B11, C11, D9, D10, E8, E9, E10, F6, F7, F8, F9, G6, G7, H6, H7, H8, H9, H10, H11, JS6, JS7, JS8, K6, K7, K8, M6, M7, M8, N6, N7, N8, P6, P7, P8, R6, R7, R8, S6, S7, T6, T7 60