Principios de tolerancias dimensionales y selección de ajuste

Las tolerancias dimensionales desempeñan un papel decisivo en el diseño mecánico e influyen directamente en la funcionalidad y la calidad de las máquinas, dispositivos y otros productos mecánicos. En el diseño mecánico, las tolerancias se refieren a las desviaciones permitidas de las dimensiones ideales de un componente o un grupo de ensamblaje. Existen diferentes sistemas de conexión, como el orificio estándar y el eje estándar. Para obtener más información sobre las clases de tolerancia, consulte nuestro artículo de blog “Clases de tolerancia según ISO 22081 y DIN ISO 2768”.

¿Por qué son importantes las tolerancias dimensionales?

En el proceso de fabricación, es casi imposible producir componentes 100 % precisos sin desviaciones. Especialmente en la producción masiva, siempre habrá algunas desviaciones mínimas. Si estas desviaciones no se consideraran, los componentes ya no serían compatibles entre sí. Las tolerancias dimensionales se utilizan para considerar estas desviaciones por adelantado de modo que los componentes encajen juntos según el tipo de ajuste deseado. Constituyen la base para la determinación precisa de las desviaciones permisibles de las dimensiones nominales de un objeto. Las tolerancias dimensionales influyen en los siguientes aspectos:

• Funcionalidad y precisión de ajuste: Solo con tolerancias correctamente definidas se puede garantizar que los componentes encajen juntos y no queden demasiado apretados o sueltos. Un ajuste incorrecto puede afectar significativamente a la función.
• Procesos de montaje y producción: En el proceso de fabricación, pueden producirse fluctuaciones cuando se producen grandes cantidades, pero estas son menos significativas debido a las tolerancias.
• Costes: Cuanto más precisos sean los componentes fabricados, más cara será la producción. Las tolerancias pueden mantener bajos los costes, ya que no es necesaria una precisión innecesariamente alta en la mayoría de los casos.

Varios estándares definen, por ejemplo, tolerancias generales (DIN ISO 2768-1, ISO 22081) o diferentes principios de tolerancia (DIN ISO 8015).

Selección de ajuste adecuada

La selección correcta del ajuste es crucial para garantizar que los componentes y los grupos de montaje funcionen correctamente. Hay tres tipos de tolerancias de ajuste:

• Ajuste de holgura: se desea una tolerancia de ajuste suelta, es decir, movimiento entre los componentes.
• Ajuste de interferencia: un componente es mayor que el otro. Un ajuste a presión garantiza una conexión firme.
• Ajuste de transición: se trata de una mezcla de ajuste de holgura y ajuste de interferencia, donde queda una cierta cantidad de holgura, pero la unión de los componentes también puede requerir un esfuerzo menor de fuerza.

La selección debe tener en cuenta los siguientes aspectos:

• Requisitos funcionales, p. ej., ¿qué tipo de movimiento, transmisión de fuerza o par se requiere?
• La precisión y exactitud deseadas también deben tener en cuenta los costes asociados con la fabricación precisa. El objetivo es un buen equilibrio.
• Se deben tener en cuenta los materiales, p. ej., el coeficiente de expansión térmica de los materiales.
• Condiciones ambientales, p. ej., temperatura y humedad.
• Montaje y desmontaje, p. ej., para componentes que a menudo tienen que desmontarse. Un ajuste de interferencia demasiado apretado no sería adecuado para este fin.
• Normas y estándares que pueden ser vinculantes para algunas industrias y afectar la calidad de los componentes fabricados.

En MISUMI encontrará una descripción general de otros aspectos básicos de la selección de ajustes. La siguiente tabla compara diferentes tolerancias dimensionales y tipos de ajuste, y muestra ejemplos de aplicaciones:

Orificio de perforación estándar y eje estándar

El orificio de perforación estándar es un sistema de ajuste con tolerancias ISO en ingeniería mecánica. El orificio de perforación que forma parte de una tolerancia de ajuste particular se realiza de forma uniforme mientras que la tolerancia correspondiente se desplaza al eje. Por otro lado, con el eje estándar, la tolerancia se desplaza al orificio de perforación y el eje se produce uniformemente. Los orificios estándar son más comunes porque generalmente es más fácil y rentable estandarizar un orificio de perforación.

Cálculo de tolerancias de ajuste

Para el cálculo de las tolerancias de ajuste, los nombres de los orificios de perforación y ejes estándar proporcionan información importante. Los orificios de perforación y ejes estándar están marcados de acuerdo con las normas y estándares internacionales. Las designaciones garantizan una comunicación uniforme y precisa sobre las dimensiones y tolerancias específicas de los orificios de perforación y ejes en la industria manufacturera.

• [1] Orificio de perforación H
• [3] Línea cero
• [4] Dimensión nominal
• [5] Ajuste de holgura
• [6] Ajuste de transición
• [7] Ajuste a presión/ajuste de interferencia

Los orificios de perforación estándar se describen, por ejemplo, en una combinación de letras mayúsculas y números, así como un diámetro (también tamaño nominal), por ejemplo, un diámetro 50 H9.

• [2] Eje h
• [3] Línea cero
• [4] Dimensión nominal
• [5] Ajuste de holgura
• [6] Ajuste de transición
• [7] Ajuste a presión/ajuste de interferencia

Ejes estándar con una combinación de letras minúsculas, número y diámetro, por ejemplo, diámetro 50 h9. H9 se denomina clase de tolerancia; la letra es la dimensión básica y el número es el grado de tolerancia.

Esto también se puede utilizar para asignar una tolerancia básica de acuerdo con ISO 286-1 a un orificio o eje perforado. Existen las tolerancias básicas IT1-IT17. En el ejemplo proporcionado, H9 y h9 se asignarían a la tolerancia básica IT9. Las dimensiones de los límites superior e inferior pueden tomarse de las tablas correspondientes. Con estas dimensiones límite, las dimensiones máxima y mínima del orificio de perforación pueden calcularse de la siguiente manera:

• Dimensión máxima G _oB = dimensión nominal + dimensión del límite superior
• Dimensión mínima G _ub = dimensión nominal + dimensión del límite inferior

Las dimensiones máxima y mínima describen el rango dentro del cual pueden encontrarse y seguir siendo aceptables las dimensiones reales de un orificio o eje.

Orificios de calibre estándar y ejes estándar de uso común

Las siguientes tablas proporcionan una descripción general de los orificios de orificio estándar y ejes estándar usados comúnmente, así como sus tolerancias de ajuste.