11.01. COSTES11.01. COSTES

Especificaciones Especificaciones dimensionales y dimensionales y

toleranciastolerancias

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Valoración económica

• Elementos a valorar– costes– tiempos

• Etapas– diseño– pruebas– fabricación– inspección– montaje

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Especificaciones

• Orientaciones– paralelismo– perpendicularidad– inclinación

• Situaciones– posición– simetría– concentricidad

• Acabado

• Dimensionales– longitudes– ángulos

• Formas– rectitud– planicidad– forma de línea

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Costes

• por tiempos– diseño + pruebas + fabricación + montaje

• por medios requeridos ⇒ empleados– fabricación + inspección + montaje

• por piezas defectuosas– pérdida de piezas

• por reemplazo de piezas– remecanizado o ejecución de pieza sustitutiva

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Nivel de definición de especificaciones

• Implícitas– según planta de trabajo

• General– según cajetín, indicación o norma

• Explícitas– asociadas a cada especificación– son las realmente importantes– según nivel de exigencia

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Nivel de exigencia

• Afecta a especificaciones explícitas– basto, grosero, amplio, ...

• no generan coste– medio, usual, habitual, ...

• no generan coste– alto, bueno, fino, ...

• generan costes– exigente, muy alto, muy bueno, muy fino, ...

• generan costes significativos

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Procesos de diseño

• Hacer explícitas tolerancias– dimensionales– geométricas (forma, orientación, situación)– acabado

• Indicar valores de esas tolerancias– intrínsecos– referencias (geométricas)– adecuados a funcionalidad– conformes a procesos de fabricación

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Valoración de tolerancias

• Valores de tolerancias– obtenidos por experiencia del diseñador– por analogía con otros casos– por deducción analítica– por ejecución de pruebas prácticas– por exigencias del cliente

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Valores de tolerancias

• Condicionan– ejecución de pruebas en diseño– selección de equipos de fabricación– complejidad del proceso de fabricación– el procedimiento de inspección– selección de equipos de inspección– dificultan el proceso de montaje

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Procesos de fabricación

• Requisitos– conformar la geometría de las piezas– adecuarse al material de la pieza– cumplir las tolerancias– producir pocos defectos– realizarlo en un tiempo adecuado– realizarlo con costes ajustados al mercado

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Impacto económico

• Especificaciones– Dimensionales:

• valor = todas, tolerancias = muchas– Geométricas

• valor = no existe, tolerancias = pocas (necesarias)– Acabado

• valor = no existe, tolerancias = pocas (necesarias)

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Implicaciones

• Tolerancias– diseño = siempre– fabricación = las estrechas– inspección = las estrechas,

las problemáticas en fabricación– montaje = las estrechas

(base = juego o apriete)– dimensionales < geométricas < acabado

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Costes en fabricación

costes

precisión

límite tecnológico

límite comercial

soluciones concretas

GD&T Costes 14

Costes en fabricación

Rectificado cilíndricoRectificado plano

TorneadoFormadoFresado cilíndricoFresado frontalEscariado

0.05 0.2 0.8 3.2 12.5 50

Acabado Ra (µm)

Tiem

po re

lativ

o

2

6

10

14

18

GD&T Costes 15

Desperdicio (scrap)

piezascorrectas

piezasincorrectasdesperdicio

(scrap)

piezasincorrectasdesperdicio

(scrap)

6σ

T

capacidad del proceso

tolerancia

GD&T Costes 16

Rango de trabajocoste de fabricación

tolerancia

coste del desperdicio

coste delproceso

rango de trabajo

GD&T Costes 17

Costes en varios procesos

toleranciarango de trabajo

1

2

3coste

GD&T Costes 18

Asignación de tolerancias según costesC = C1 + C2 + C3T = T1 + T2 + T3T = fijo ⇒: T1↓ y T2↑para que C ↓

costes

toleranciasT3 T2 T1

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Capacidad de un proceso de fabricación• Capacidad del proceso de fabricación

– es el cociente entre la amplitud permitida para una característica (por ejemplo, un diámetro) dada por la amplitud de la franja de tolerancia (T), respecto a la dispersión de las dimensiones obtenidas en fabricación para dicha característica

– la dispersión se valora estadísticamente a través de la desviación típica, por medio de un coeficiente multiplicador que suele ser de valor 3

– T / ( 2·3·σ ) > 1.3

GD&T Costes 20

6σdispersión del proceso de fabricación

(fabricación)

Tamplitud de la tolerancia

(diseño)

Capacidad de un proceso de fabricación

GD&T Costes 21

Procesos de inspección

• Metodología de la inspección– qué características comprobar– cuándo comprobarlas– cómo se comprueban– con qué intensidad se comprueban

• Ejecución de la inspección– qué equipos / personal se utiliza– qué características metrológicas se requieren– cuál es su implantación física

GD&T Costes 22

Algunos parámetros en inspección

• Importancia de la característica inspeccionada• Frecuencia de inspección• Número de reiteraciones• Número de puntos medidos• Errores por muestreo• Eficacia de la inspección

– errores de inspección• dar por buena una pieza mala• dar por mala una pieza buena

• Tiempo / coste consumido en la inspección

GD&T Costes 23

Capacidad del proceso de medida

• Capacidad del proceso de medida– expresa la relación entre la dispersión

observada para las medidas realizadas a través de su incertidumbre (I), (o la tolerancia del calibre de límites en el caso de la verificación) respecto a la amplitud de la franja de tolerancia (T) a inspeccionar

– 3 < T / (2·I) <10

GD&T Costes 24

2Idispersión del proceso de medida

(inspección)

Tamplitud de la tolerancia

(diseño)

Capacidad del proceso de medida

GD&T Costes 25

Capacidad de indicación del instrumento

• Capacidad de indicación del instrumento– es la relación entre la precisión del instrumento

definida por su incertidumbre (I) respecto a su resolución o división de escala (D)

– no existe un valor recomendado para tal relación, si bien los instrumentos de buena precisión suelen cumplir que D < I

GD&T Costes 26

2Idispersión del proceso de medida

(inspección)

Tamplitud de la tolerancia

(diseño)

6σdispersión del proceso de fabricación

(fabricación)

Capacidad de indicación del instrumento

GD&T Costes 27

Capacidad de indicación del instrumento

escala de medidaD

división de escala

oresolución

2Iamplitud

de laincertidumbre

si I < D/2: I = D/2si I ≥ D/2: I = la obtenida en el proceso de calibración

GD&T Costes 28

Calibración

• Definición y características– Comprobación de la precisión de los valores de

las medidas que proporciona un instrumento comparándolas con las dimensiones de un patrón

– Ajuste del instrumento– Determinación de su incertidumbre– Ejecución periódica– Proporcionarle trazabilidad

GD&T Costes 29

Calibración

PATRÓN

INSTRUMENTOINDICACIÓN:

30.03

Valor certificado del patrón: 30.000 ± 0.001 mmValores medidos en diferentes reiteraciones:30.01, 30.02, 30.01, 30.00 .... ⇒media = 30.01dispersión (3·σ) = 0.01 Resultado de la medida: 30.01 ± 0.01 mm

GD&T Costes 30

Características metrológicas básicas

• Básicas– Incertidumbre (I)– Resolución (D)– Campo de medida (L)– Precisión (repetibilidad) – Exactitud (accuracy)

GD&T Costes 31

patrón = 30.000

30.01

exactitud(accuracy)

repetibilidad(precision)

0.02

Exactitud y repetibilidad

GD&T Costes 32

Costes en inspeccióncostepor piezacorrecta

% piezas correctas finales0 100

coste inspección

costespor fallos

costetotal

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Procesos de montaje

• Implicaciones de la amplitud de tolerancias– Amplias

• definición sencilla• procesos de fabricación variados y baratos• procesos de inspección sencillos• montaje fácil

– Estrechas• lo opuesto a lo anterior• aumento de tiempos• aumento de costes por tiempos y por exigencias

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Procesos de montaje

montajecon

juego

montajecon

apriete

TA

TE

juegomínimo(condicióncrítica)

TA

TE

apriete máximo(condicióncrítica)