Tolerância de engenharia

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Exemplo para a tabela de tolerância DIN ISO 2768-2. Este é apenas um exemplo de tolerâncias lineares para um valor de 100 mm. Este é apenas um dos 8 intervalos definidos (30–120  mm).

A tolerância de engenharia é o limite permitido ou limites de variação em:

  1. uma dimensão física ;
  2. um valor medido ou propriedade física de um material, objeto manufaturado , sistema ou serviço;
  3. outros valores medidos (como temperatura, umidade, etc.);
  4. na engenharia e segurança , uma distância física ou espaço (tolerância), como em um caminhão (caminhão), trem ou barco sob uma ponte , bem como um trem em um túnel (ver gabarito de estrutura e gabarito );
  5. na engenharia mecânica, o espaço entre um parafuso e uma porca ou um furo, etc.

Dimensões, propriedades ou condições podem ter alguma variação sem afetar significativamente o funcionamento dos sistemas, máquinas, estruturas, etc. Uma variação além da tolerância (por exemplo, uma temperatura que é muito quente ou muito fria) é considerada não conforme, rejeitada, ou excedendo a tolerância.

Considerações ao tolerâncias de ajuste

A principal preocupação é determinar a amplitude das tolerâncias sem afetar outros fatores ou o resultado de um processo. Isso pode ser feito pelo uso de princípios científicos, conhecimento de engenharia e experiência profissional. A investigação experimental é muito útil para investigar os efeitos das tolerâncias: projeto de experimentos , avaliações formais de engenharia, etc.

Um bom conjunto de tolerâncias de engenharia em uma especificação , por si só, não significa que a conformidade com essas tolerâncias será alcançada. A produção real de qualquer produto (ou operação de qualquer sistema) envolve alguma variação inerente de entrada e saída. Erro de medição e incerteza estatística também estão presentes em todas as medições. Com uma distribuição normal , as caudas dos valores medidos podem se estender bem além de mais e menos três desvios padrão da média do processo. Porções apreciáveis ​​de uma (ou ambas) caudas podem se estender além da tolerância especificada.

A capacidade do processo de sistemas, materiais e produtos precisa ser compatível com as tolerâncias de engenharia especificadas. Os controles de processo devem estar em vigor e um sistema de gerenciamento de qualidade eficaz , como o Gerenciamento de qualidade total , precisa manter a produção real dentro das tolerâncias desejadas. Um índice de capacidade do processo é usado para indicar a relação entre as tolerâncias e a produção real medida.

A escolha das tolerâncias também é afetada pelo plano de amostragem estatística pretendido e suas características, como o nível de qualidade aceitável. Isso se relaciona à questão de saber se as tolerâncias devem ser extremamente rígidas (alta confiança em 100% de conformidade) ou se alguma pequena porcentagem de estar fora da tolerância pode às vezes ser aceitável.

Uma visão alternativa de tolerâncias

Genichi Taguchi e outros sugeriram que a tolerância bilateral tradicional é análoga aos "postes" em um jogo de futebol : implica que todos os dados dentro dessas tolerâncias são igualmente aceitáveis. A alternativa é que o melhor produto tenha uma medição que está precisamente no alvo. Há uma perda crescente que é função do desvio ou variabilidade do valor alvo de qualquer parâmetro do projeto. Quanto maior for o desvio da meta, maior será a perda. Isso é descrito como a função de perda de Taguchi ou função de perda de qualidade , e é o princípio chave de um sistema alternativo denominado tolerância inercial .

O trabalho de pesquisa e desenvolvimento conduzido por M. Pillet e colegas [1] na Savoy University resultou na adoção específica da indústria. [2] Recentemente, a publicação da norma francesa NFX 04-008 permitiu uma análise mais aprofundada pela comunidade de manufatura.

Tolerância componente mecânico

Resumo do tamanho básico, desvio fundamental e graus de TI em comparação com os tamanhos mínimo e máximo do eixo e do furo.

A tolerância dimensional está relacionada, mas é diferente do ajuste na engenharia mecânica, que é uma folga projetada ou interferência entre duas partes. As tolerâncias são atribuídas às peças para fins de manufatura, como limites para uma construção aceitável. Nenhuma máquina pode manter as dimensões precisamente no valor nominal, então deve haver graus aceitáveis ​​de variação. Se uma peça é fabricada, mas tem dimensões fora da tolerância, não é uma peça utilizável de acordo com a intenção do projeto. As tolerâncias podem ser aplicadas a qualquer dimensão. Os termos comumente usados ​​são:

Tamanho básico
O diâmetro nominal do eixo (ou parafuso) e o furo. Em geral, é o mesmo para os dois componentes.
Desvio inferior
A diferença entre o tamanho mínimo possível do componente e o tamanho básico.
Desvio superior
A diferença entre o tamanho máximo possível do componente e o tamanho básico.
Desvio fundamental
A diferença mínima de tamanho entre um componente e o tamanho básico.

Isso é idêntico ao desvio superior para eixos e o desvio inferior para furos. [ carece de fontes? ] Se o desvio fundamental for maior que zero, o parafuso sempre será menor que o tamanho básico e o furo sempre será mais largo. O desvio fundamental é uma forma de permissão , em vez de tolerância.

Grau de tolerância internacional
Esta é uma medida padronizada da diferença máxima de tamanho entre o componente e o tamanho básico (veja abaixo).

Por exemplo, se um eixo com um diâmetro nominal de 10 mm deve ter um ajuste deslizante dentro de um orifício, o eixo pode ser especificado com uma faixa de tolerância de 9,964 a 10 mm (ou seja, um desvio fundamental zero, mas um desvio inferior de 0,036 mm) e o orifício pode ser especificado com uma faixa de tolerância de 10,04 mm a 10,076 mm (desvio fundamental de 0,04 mm e desvio superior de 0,076 mm). Isso forneceria um ajuste de folga de algo entre 0,04 mm (maior eixo emparelhado com o menor furo, chamado de condição máxima de material - MMC) e 0,112 mm (menor eixo emparelhado com o maior furo, menor condição de material - LMC). Nesse caso, o tamanho da faixa de tolerância para o eixo e o furo é escolhido para ser o mesmo (0,036 mm), o que significa que ambos os componentes têm o mesmo grau de tolerância internacional, mas este não precisa ser o caso em geral.

Quando nenhuma outra tolerância é fornecida, a indústria de usinagem usa as seguintes tolerâncias padrão : [3] [4]

1 casa decimal (.x): ± 0,2 "
2 casas decimais (.0x): ± 0,01 "
3 casas decimais (.00x): ± 0,005 "
4 casas decimais (0,000x): ± 0,0005 "
Limites e ajustes estabelecidos em 1980, não correspondendo às tolerâncias ISO atuais

Notas internacionais de tolerância

Ao projetar componentes mecânicos, um sistema de tolerâncias padronizadas denominado graus de tolerância internacional é freqüentemente usado. As tolerâncias padrão (tamanho) são divididas em duas categorias: furo e eixo. Eles são rotulados com uma letra (maiúsculas para furos e minúsculas para eixos) e um número. Por exemplo: H7 (furo, furo roscado ou porca) e h7 (eixo ou parafuso). H7 / h6 é uma tolerância padrão muito comum que proporciona um ajuste perfeito. As tolerâncias funcionam de tal forma que para um furo H7 significa que o furo deve ser feito um pouco maior do que a dimensão de base (neste caso para um ajuste ISO 10 + 0,015−0, o que significa que pode ser até 0,015 mm maior que a dimensão de base e 0 mm menor). A quantidade real maior / menor depende da dimensão da base. Para um eixo do mesmo tamanho, h6 significaria 10 + 0−0,009, o que significa que o eixo pode ser tão pequeno quanto 0,009 mm menor do que a dimensão da base e 0 mm maior. Este método de tolerâncias padrão também é conhecido como Limites e Ajustes e pode ser encontrado na ISO 286-1: 2010 (link para o catálogo ISO) .

A tabela abaixo resume os graus de tolerância internacional (IT) e as aplicações gerais desses graus:

  Ferramentas de medição Material  
Grau de TI 01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
  Encaixa Grandes tolerâncias de fabricação

Uma análise de ajuste por interferência estatística também é extremamente útil: indica a frequência (ou probabilidade) de peças que se encaixam corretamente.

Tolerância componente elétrico

Uma especificação elétrica pode exigir um resistor com um valor nominal de 100 Ω ( ohms ), mas também indicará uma tolerância como "± 1%". Isso significa que qualquer resistor com um valor na faixa de 99–101  Ω é aceitável. Para componentes críticos, pode-se especificar que a resistência real deve permanecer dentro da tolerância dentro de uma faixa de temperatura especificada, durante uma vida útil especificada e assim por diante.

Muitos resistores e capacitores disponíveis comercialmente de tipos padrão, e alguns indutores pequenos , são frequentemente marcados com faixas coloridas para indicar seu valor e a tolerância. Componentes de alta precisão de valores não padrão podem conter informações numéricas impressas.

Diferença entre subsídio e tolerância

Os termos são freqüentemente confundidos, mas às vezes uma diferença é mantida. Veja Abatimento (engenharia) #Confundindo os conceitos de engenharia de abatimento e tolerância .

Apuramento (engenharia civil)

Na engenharia civil , a folga se refere à diferença entre o gabarito e o gabarito da estrutura no caso de vagões ou bondes , ou a diferença entre o tamanho de qualquer veículo e a largura / altura das portas, a largura / altura de um viaduto ou o diâmetro de um túnel , bem como a corrente de ar sob uma ponte , a largura de uma eclusa ou o diâmetro de um túnel no caso de embarcações . Além disso, há a diferença entre o calado profundoe o leito do riacho ou leito marinho de um curso de água .

Veja também

Notas

  1. ^ Pillet M., Adragna PA., Germain F., Inertial Tolerancing: "The Sorting Problem", Journal of Machine Engineering: Manufacturing Accuracy Aumentando Problems, otimização, vol. 6, No. 1, 2006, pp. 95-102.
  2. ^ "Tese Controle de qualidade e tolerância inercial na indústria relojoeira, em francês" (PDF) . Arquivado do original (PDF) em 06/07/2011 . Página visitada em 29-11-2009 .
  3. ^ 2, 3 e 4 casas decimais citadas da página 29 de "Machine Tool Practices", 6ª edição, por RR; Kibbe, JE; Neely, RO; Meyer & WT; White, ISBN 0-13-270232-0 , 2ª impressão, copyright 1999, 1995, 1991, 1987, 1982 e 1979 por Prentice Hall. (Todas as quatro casas, incluindo a única casa decimal, são de conhecimento comum no campo, embora uma referência para a única casa não tenha sido encontrada.) 
  4. ^ De acordo com Chris McCauley, Editor-Chefe do Industrial Press ' Machinery's Handbook : Standard Tolerance "... não parece se originar de nenhuma das edições recentes (24-28) do Machinery's Handbook , embora essas tolerâncias possam ter sido mencionadas em algum lugar em uma das muitas edições antigas do Manual. "(24/04/2009 08:47)

Outras leituras

  • Pyzdek, T, "Quality Engineering Handbook", 2003, ISBN 0-8247-4614-7 
  • Godfrey, AB, "Juran's Quality Handbook", 1999, ISBN 0-0703-4003-X 
  • Prática Padrão ASTM D4356 para Estabelecer Tolerâncias de Método de Teste Consistentes

Ligações externas