Slide Aula 10 - Tolerância da Forma - 2024-1

Fabricação de sistemas mecânicos Universidade Federal do Maranhão – UFMA Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas – CCET CAMPUS SÃO LUÍS CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA Prof. Dr. : Helio Cantanhêde e-mail : helio.cantanhede@ufma.br 1 Introdução Tolerâncias Para variações de dimensões Tolerância Dimensional Para variações de forma geométrica Para Elementos Isolados Tolerância de Forma Tolerância de Orientação Para Elementos Associados Tolerância de Posição Tolerância de Batimento 3 Introdução  As tolerâncias geométricas podem ser definidas como variações permissíveis dos limites dentro dos quais os desvios (ou erros) de forma e posição devem estar compreendidos sem prejudicar o funcionamento e a intercambialidade de uma peça ou equipamento. 4 Introdução  Nesse caso, a peça ou equipamento podem estar com tolerância dimensional correta, mas devem ser verificados os limites em relação à posição, à forma e à orientação, que são inerentes às tolerâncias geométricas. 5 Introdução  Esta aula tem como objetivo mostrar um estudo sobre tolerâncias geométricas, tendo como referência a norma ABNT NBR 6409 6 Introdução  Com esse estudo será possível explicar os desvios e tolerâncias de perpendicularidade, paralelismo, concentricidade, cilindricidade, batimento radial e axial 7 Introdução  Também será mostrado que, quando peças ou componentes são produzidos, precisa haver em sua montagem ou desmontagem uma intercambiabilidade adequada entre eles, sem maiores esforços ou ajustes severos. 8 Introdução  Com base nessa condição, o estudante, o pesquisador ou o profissional da área técnica precisam conhecer e dominar os principais aspectos das tolerâncias geométricas para tomar decisões corretas na análise de um conjunto a ser montado. 9 Introdução  Outro ponto que deve ser destacado é o caso da necessidade de especificação e da indicação das tolerâncias geométricas. De modo geral, será necessário indicar tolerâncias de forma e de posição nos seguintes casos 10 Introdução  Caso a. Em peças nas quais a exatidão de forma requerida não seja garantida com os meios normais de fabricação. 11 Introdução  Caso b. Em peças nas quais precise haver coincidência bastante aproximada entre as superfícies. Por isso, as tolerâncias de forma devem ser inferiores ou no máximo iguais às tolerâncias de suas dimensões de ajuste. 12 Introdução  Caso c. Em peças de modo geral, nas quais, além do controle dimensional, se necessite também do controle de formas para possibilitar montagens sem interferência, quando isso não for solicitado no projeto. 13 Introdução  O contrário também deve ser mostrado aos estudantes e profissionais de Engenharia, ou seja, as tolerâncias geométricas não deverão ser indicadas quando não houver necessidade. Mas elas podem ser indicadas mesmo que não sejam previstas as tolerâncias dimensionais no projeto. 14 Introdução  Dependendo das características a serem toleradas e do modo como a tolerância é indicada, o campo de tolerância é caracterizado por: • Área dentro de um círculo. • Área entre dois círculos concêntricos. • Área entre duas linhas envolventes ou entre duas linhas retas paralelas. • Espaço dentro de um cilindro ou entre dois cilindros coaxiais. • Espaço entre dois planos envolventes ou entre dois planos paralelos. • Espaço dentro de um paralelepípedo. 15 Introdução  Salvo indicação contrária, a tolerância se aplica a todo comprimento ou a toda superfície do elemento considerado. A posição teórica de um elemento deve ser indicada como cota básica. 16 Introdução  Para as tolerâncias geométricas, supõe-se que os elementos de referência tenham forma geométrica perfeita. Na realidade, os elementos de referência não são perfeitos, mas devem ser entendidos como suficientemente precisos para essa tolerância. 17 Tolerâncias geométricas  Em algumas aplicações, as tolerâncias dimensionais podem ser insuficientes para garantir a qualidade e o funcionamento da peça fabricada, uma vez que podem ocorrer erros e desvios na sua forma geométrica. 18 Tolerâncias geométricas  Na fabricação da peça mostrada na Figura estão limitados os erros operacionais que podem ocorrer nos diâmetros de 74 e 52, porém não existe controle ou limite dos erros admissíveis, para garantir, por exemplo, a concentricidade entre os dois cilindros que compõem a forma da peça. 19 Tolerâncias geométricas  Nesse caso, a concentricidade é controlada a partir de uma tolerância geométrica de coaxilidade, conforme mostra a Figura abaixo. 20 Tolerâncias geométricas  Nela, a simbologia indica que, em relação ao elemento de referência A (diâmetro de 52), a variação de coaxilidade máxima admissível do diâmetro de 74 é de 0,01 mm. 21 Tolerâncias geométricas  Quando se tratar de elementos associados, como na Figura, a indicação da tolerância deve ser feita em quadros e na ordem mostrada na Figura ao lado direito. 22 Tolerâncias geométricas  Veja que, no primeiro quadro, será colocado o símbolo do tipo da tolerância. Ela será ligada ao desenho com uma linha que termina com uma flecha, apontando a superfície; ou uma linha de chamada; ou, ainda, uma linha de centro, conforme for requerido em cada caso. No segundo quadro, é colocado o valor admissível da tolerância. No terceiro, são indicadas as referências de associação por meio de letras, que podem ser uma superfície, uma linha ou um ponto. 23 Tolerâncias geométricas  Existem casos de elementos associados cuja tolerância possui mais de uma referência, conforme exemplificado na Figura abaixo. Perceba que, entre as superfícies de referência A e B e o diâmetro de 18, as tolerâncias geométricas determinam que a variação máxima admissível de simetria seja de 0,02 mm. 24 Tolerâncias geométricas  Os elementos de referência são identificados nos desenhos por meio das vinculações dos quadros com as letras aos respectivos locais. Essa ligação é feita por uma linha que termina em um triângulo em negrito, conforme mostra a Figura. 25 Tolerâncias geométricas  As tolerâncias geométricas para elementos isolados (não associados) são aplicadas conforme mostra a Figura abaixo, na qual está exemplificada a variação admissível de circularidade de uma determinada superfície. 26 Tolerâncias geométricas  Se o quadro de referência puder ser ligado diretamente ao elemento de referência por linha de chamada, a letra de referência pode ser omitida, como ilustra a Figura abaixo. 27 Tolerâncias geométricas  Em alguns casos, as tolerâncias geométricas também podem ser utilizadas para substituir as tolerâncias dimensionais. A Figura (a) mostra o posicionamento do centro do elemento circular sendo controlado por tolerâncias dimensionais. Isso significa que, como o valor total das tolerâncias de cada cota é 0,030 mm, a posição do centro poderá variar dentro de um quadrado (destacado em sombreado) cujo lado tem a dimensão de 0,030 mm.. 28 Tolerâncias geométricas  A Figura (b) mostra a mesma peça com o posicionamento do centro do elemento circular sendo controlado pela tolerância geométrica de posição na qual a variação admissível é dentro de uma circunferência de diâmetro 0,030 mm, também destacada em sombreado. No caso do exemplo mostrado na Figura (b), como se trata de uma tolerância geométrica referenciada aos valores das cotas (cotas básicas), estes devem ser emoldurados. 29 Tipos de Tolerâncias geométricas  O mérito da escolha do tipo de tolerância geométrica, que deve ser utilizado em cada caso, é um problema complexo porque está vinculado ao funcionamento e ao custo de fabricação do equipamento industrial e deve ser definido somente por projetistas experientes. 30 Tipos de Tolerâncias geométricas  As tolerâncias, sejam geométricas ou dimensionais, só devem ser colocadas quando forem imprescindíveis para o funcionamento ou para a substituição de peças sem necessidade de adaptação 31 Tipos de Tolerâncias geométricas  A fabricação de peças com dimensões ou formas geométricas controladas por tolerâncias exigirá processos de maior qualidade e precisão, havendo, consequentemente, aumento do custo de fabricação. 32 Tipos de Tolerâncias geométricas  A Tabela abaixo mostra os símbolos para a característica tolerada de uma peça, montagem ou conjunto para a tolerância de forma. 33 Tipos de Tolerâncias geométricas Desvio de Forma NBR 6409 Tolerâncias geométricas – Tolerâncias de forma, orientação, posição e batimento - Generalidades, símbolos, definições e indicações em desenho 35 Tipos de Tolerâncias geométricas  Tolerância de forma é característica tanto da retitude quanto da planeza, da circularidade, da cilindricidade, do perfil de uma linha e de uma superfície qualquer.  A cilindricidade, que é uma tolerância de forma e será evidenciada neste item, é limitada por dois cilindros coaxiais afastados a uma distância de 0,1 mm, conforme mostrado na Figura. 36 Tipos de Tolerâncias geométricas  Para medir a cilindricidade de uma peça, podem ser utilizados a castanha, a ponta rotativa de um torno e um relógio comparador com resolução de 0,01 mm, porque é necessário movimentar a peça para verificar seu desvio 37 Tipos de Tolerâncias geométricas  A Figura mostra o aparato usado para medir a cilindricidade. Nesse caso, para que a cilindricidade seja medida, a peça é girada até completar uma volta. 38 Tipos de Tolerâncias geométricas  Em seguida, é feita a leitura do desvio registrado pelo relógio comparador. Se este for menor ou igual a 0,1 mm, a peça que foi medida possui cilindricidade de acordo com a norma. 39 Tolerância de forma  Analise as vistas: frontal e lateral esquerda do modelo prismático abaixo. Note que a superfície S, projetada no desenho, é uma superfície geométrica ideal plana. 40 Tolerância de forma  Após a execução, a superfície real da peça S’ pode não ficar tão plana como a superfície ideal S. Entre os desvios de planeza, os tipos mais comuns são a concavidade e aconvexidade 41 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA RETILINEIDADE A tolerância de retilineidade com formato cilíndrico pode ser aplicada para o controle de desvios em sólidos de revolução, tais como cilindros e eixos. Para a indicação de tolerâncias em sólidos cuja seção transversal for retangular, o campo de tolerância poderá ser definido por um paralelepípedo dentro do qual deverá estar a reta real 42 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA RETILINEIDADE Quando a peça tem forma cilíndrica, é importante determinar a tolerância de retilineidade em relação ao eixo da parte cilíndrica. Nesses casos, a tolerância de retilineidade é determinada por um cilindro imaginário de diâmetro t , cujo centro coincide com o eixo da peça 43 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA RETILINEIDADE A tolerância de retilineidade com formato cilíndrico pode ser aplicada para o controle de desvios em sólidos de revolução, tais como cilindros e eixos. 44 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA RETILINEIDADE Quando a peça tem a forma cilíndrica, o campo de tolerância de retilineidade também tem a forma cilíndrica. Quando a peça tem forma prismática com seção retangular, o campo de tolerância de retilineidade fica definido por um paralelepípedo imaginário, cuja base é formada pelos lados t1 e t2. 45 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA RETILINEIDADE Para a indicação de tolerâncias em sólidos cuja seção transversal for retangular, o campo de tolerância poderá ser definido por um paralelepípedo dentro do qual deverá estar a reta real. 46 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA RETILINEIDADE 47 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA PLANICIDADE: É a diferença admissível de variação da forma plana, delimitada por dois planos paralelos entre os quais deve encontrar-se a superfície real, o espaço situado entre os dois planos paralelos é o campo de tolerância 48 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA PLANICIDADE:  https://www.youtube.com/watch?v=DeGjLXY6px4  https://www.youtube.com/watch?v=egsMl6JshUk 49 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA CIRCULARIDADE: Em peças com forma de disco, cilindro ou cone pode ser necessário determinar a tolerância de circularidade 50 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA CIRCULARIDADE: A tolerância de circularidade é determinada por duas circunferências que têm o mesmo centro e raios diferentes. O centro dessas circunferências é um ponto situado no eixo da peça. O campo de tolerância de circularidade corresponde ao espaço t entre as duas circunferências, dentro do qual deve estar compreendido o contorno de cada seção da peça 51 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA CIRCULARIDADE: É delimitada por dois círculos teóricos, concêntricos entre os quais deve encontrar-se o círculo real. 52 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA CIRCULARIDADE: A tolerância de circularidade é raramente indicada. Geralmente os erros de circularidade são pequenos e não representam problemas sérios para a montagem e funcionamento adequados da peça. 53 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA CILINDRICIDADE A tolerância para o desvio de cilindricidade, é delimitada por dois cilindros teóricos, concêntricos entre os quais deve encontrar-se o cilindro real. 54 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA CILINDRICIDADE  TOLERÂNCIA CILINDRICIDADE Quando não se dispõe de um equipamento especifico para o controle da cilindricidade pode-se decompor o desvio em : Desvio admissível medido na seção longitudinal do cilindro Desvio admissível medido na seção transversal do cilindro 55 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA de Forma de Uma Linha Qualquer É delimitada por um sólido, onde deve encontrar-se a linha real, que tem seu diâmetro igual ao valor da tolerância e a linha teórica como linha de simetria. 56 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA de Forma de Uma Linha Qualquer Finalmente, há casos em que é necessário determinar a tolerância de forma de uma linha qualquer. A tolerância de um perfil ou contorno qualquer é determinada por duas linhas envolvendo uma circunferência de diâmetro t cujo centro se desloca por uma linha que tem o perfil geométrico desejado. 57 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA de Forma de uma superfície qualquer É delimitada por duas superfície teóricas cujo formato corresponde perfeitamente ao previsto em projeto. A distância entre estas duas superfícies corresponde, em todos os pontos, ao valor da tolerância. Medição pode ser feita utilizando máquinas de medição tridimensionais. 58 Tolerância de forma  TOLERÂNCIA de Forma de uma superfície qualquer É definida por uma esfera de diâmetro t, cujo centro movimenta-se por uma superfície que tem a forma geométrica ideal. O campo de tolerância é limitado por duas superfícies tangentes à esfera t, como mostra o desenho a seguir. Referências Gerais; 1. Farago, f. t., ph.d., Handbook of Dimensional Measurement. Industrial Press Inc. 200, Madison Avenue, New York, n.y. 10016. 2. Hill, R.; Jensen, C. H. Modern Engineering Tolerancing. Mcgraw-hill Reyerson Limited. 3. Galyer, J.F. W.; Shotbolt, C.R., Metrology for Engineers. Cassel – London Complementar; 1.Agostinho, O. L.; Rodrigues, A. C.S. Lirani, J., Princípios de Engenharia de Fabricação Mecânica. Tolerância, Ajustes Desvios e Análise de Dimensões. Edgard Blücher, Ed. Da Universidade de São Paulo. 2. Novaski, O. Introdução à Engenharia de Fabricação Mecânica. Editora EdgardBlücher Ltda. 3. Albuquerque, O. P. e. Tolerâncias e Ajustes. Edições Engenharia. 4. Alvim & Moraes. Fabricação Mecânica – Rio de Janeiro, GB., Almeida Neves– Editores Ltda. 5. GROOVER, Mikell P. Introdução aos processos de fabricação. Grupo GenLTC, 2000 6. GROOVER, Mikell P. Fundamentos da moderna manufatura. Tradução Givanildo Alves dos Santos, Luiz Claudio de Queiroz, v. 5, 2017. 7. SILVA NETO, Joao Cirilo da; CUNHA, Lauro S. Metrologia e controle dimensional: conceitos, normas e aplicações. Brasil: Campus, 2012. 35