16 principi essenziali di disegno meccanico che dovete conoscere

Esistono molte regole di base consolidate nel disegno meccanico e, in particolare, la norma ASME Y14.5-2009 stabilisce sedici regole essenziali.

Queste regole devono essere comprese e applicate a fondo nella stesura, nell'interpretazione o nella revisione dei disegni tecnici. Analizziamo una per una queste sedici regole.

Regola 1: Tutte le dimensioni, ad eccezione delle dimensioni di riferimento, delle dimensioni massime e minime o delle materie prime, devono avere tolleranze.

Le dimensioni di riferimento in genere non hanno tolleranze. Perché? Perché le quote di riferimento sono in genere quote ripetitive o quote chiuse sui disegni, utilizzate solo come informazioni di riferimento. Le quote di riferimento non guidano la produzione né l'ispezione, quindi quando si vede una quota di riferimento su un disegno, la si può ignorare.

Sui disegni, spesso vediamo la notazione MAX (massimo) o MIN (minimo). Queste dimensioni hanno delle tolleranze? La risposta è sì. Per le dimensioni MAX, il limite inferiore della tolleranza è zero, mentre per le dimensioni MIN il limite superiore della tolleranza è infinito.

Pertanto, quando si specificano le dimensioni MAX o MIN, è necessario considerare se vi è un impatto sulla funzione in corrispondenza della deviazione limite. Ad esempio, se contrassegniamo un filetto come R1 MAX, dobbiamo considerare se l'assenza di un filetto (cioè quando è zero) influisce sulla funzione. In tal caso, è necessario specificare una tolleranza limite inferiore appropriata.

Sui disegni ci sono anche molte dimensioni teoriche (cioè le dimensioni di base). Hanno tolleranze? Le dimensioni teoriche sono definite come dimensioni, forme, profili, direzioni o posizioni numericamente corrette utilizzate per definire un corpo o un dato di riferimento.

Quando questa dimensione teorica è usata per definire la dimensione, la forma, il profilo, la direzione o la posizione di un corpo, la sua tolleranza è definita dalla corrispondente tolleranza di forma e posizione del corpo. Quando questa dimensione teorica viene utilizzata per definire le dimensioni, la forma o la posizione di un dato di riferimento, la sua tolleranza deve essere determinata in base alle linee guida per le tolleranze di calibro e di fissaggio ASME Y14.43. Pertanto, anche le dimensioni teoriche hanno tolleranze.

I metodi per indicare le tolleranze dimensionali sui disegni sono i seguenti:

- Annotazione diretta dei limiti di quota o dei valori di tolleranza sulla quota stessa.

- Indicazione sotto forma di tolleranze geometriche dimensionali.

- Definire le tolleranze per le dimensioni specificate in note o tabelle.

- Definizione di tolleranze per forme o processi specifici in altri documenti di riferimento del disegno.

- Definizione delle tolleranze per tutte le dimensioni senza tolleranze specificate nella colonna delle tolleranze generali.

Regola 2: Le dimensioni e le tolleranze devono essere definite in modo completo per comprendere appieno tutte le caratteristiche di ciascuna forma.

Le caratteristiche di una forma includono dimensioni, forma, direzione e posizione. È necessario definire le dimensioni e le tolleranze di tutte le caratteristiche di ciascuna forma sul disegno. Le dimensioni e i valori di tolleranza possono essere espressi attraverso disegni di ingegneria o definiti da database di definizione dei prodotti CAD. Non è consentito indovinare o determinare le dimensioni misurando il disegno.

Regola 3: indicare solo tutte le dimensioni necessarie per descrivere il prodotto.

Il significato di tutte le dimensioni necessarie è che le dimensioni del disegno devono essere giuste, né troppe né troppo poche, per esprimere pienamente tutte le caratteristiche di tutte le forme. Nel disegno non devono essere presenti dimensioni superflue, come le dimensioni chiuse.

Come discusso in precedenza, è possibile ignorare qualsiasi quota di riferimento, quindi il disegno deve ridurre al minimo l'uso delle quote di riferimento. Le quote di riferimento, oltre ad aggiungere un senso di disordine al disegno, non hanno alcuna utilità.

Regola 4: le dimensioni devono essere scelte in base alla funzione e alla vestibilità del prodotto e non devono essere suscettibili di molteplici interpretazioni.

Ciò sottolinea che le dimensioni e le tolleranze definite durante la progettazione devono essere basate sul rispetto dei requisiti funzionali e di adattamento del prodotto. Il processo di progettazione deve considerare la producibilità e l'ispezionabilità, ma non a scapito dei requisiti funzionali.

Regola 5: I progetti dei prodotti non devono specificare i metodi di produzione.

I progetti di prodotto devono indicare solo le dimensioni e i requisiti di prestazione necessari per la funzionalità del prodotto. Le modalità di fabbricazione sono di competenza degli ingegneri di produzione.

Come progettisti, dovremmo lasciare ampia libertà al team di produzione. La nostra considerazione dovrebbe essere quella di fornire il più ampio intervallo di tolleranza possibile che soddisfi la funzionalità del prodotto, consentendo una sufficiente capacità di produzione, piuttosto che specificare il metodo di produzione. Per esempio, nel caso di un foro, dovremmo limitarci a segnare il diametro, senza specificare se è stato forato, punzonato, fresato, tornito, rettificato o realizzato con altri processi.

Finché il prodotto finale soddisfa la tolleranza del diametro, il processo di fabbricazione non ha importanza. Tuttavia, quando il processo di fabbricazione è una parte inseparabile delle caratteristiche del prodotto, deve essere specificato nella progettazione o nei documenti di riferimento. Ad esempio, se la funzionalità richiede che il foro sia privo di segni di lavorazione a spirale pur rispettando la tolleranza di diametro, il progetto può specificare che il foro deve essere rettificato.

Regola 6: Quando si forniscono le dimensioni del prodotto finale, è accettabile contrassegnare parametri di processo non obbligatori, come le tolleranze di lavorazione.

Di solito, i parametri di processo non devono essere indicati sui progetti, ma se lo sono, deve essere chiaramente indicato che non sono obbligatori. Come già detto, questo aspetto rientra nella sfera di competenza degli ingegneri di produzione, ai quali deve essere lasciata ampia libertà.

Regola 7: Le quote devono essere disposte in modo logico per una leggibilità ottimale. Devono essere posizionate sul contorno reale e marcate su linee di contorno visibili.

Si tratta di un requisito fondamentale per la stesura, che non approfondiremo in questa sede.

Regola 8: Le materie prime, come fili, tubi, lamiere, barre o altri materiali prodotti con un numero di misura o di marca, devono essere contrassegnate con dimensioni lineari come il diametro o lo spessore.

Il numero di misura o di marca del prodotto deve essere indicato tra parentesi dopo la dimensione.

Questa regola è specifica per le materie prime, ognuna delle quali ha un proprio standard di notazione.

Regola 9: Le linee di mezzeria e i contorni indicati come angoli retti sul progetto senza marcature sono considerati a 90 gradi.

Nei progetti ci sono molte relazioni che si suppone siano di 90 gradi. Queste tolleranze presunte di 90 gradi devono essere controllate come tolleranze angolari non marcate.

Regola 10: Le linee mediane o le superfici di corpi allineati definite o posizionate da dimensioni di base, se indicate come angoli retti sul disegno senza marcature, si assumono come dimensioni di base a 90 gradi.

I corpi disposti si riferiscono a un gruppo (due o più) di corpi con la stessa forma e dimensione distribuiti in uno schema regolare. Quando i centri di questi corpi sono definiti o posizionati da dimensioni di base, la tolleranza dell'angolo di base presunto di 90 gradi è controllata dalla tolleranza di forma e posizione corrispondente.

Regola 11: Quando la linea dell'asse centrale, il piano centrale o la superficie sono visualizzati in modo coerente nel diagramma, si assume che si tratti di una quota di base con valore zero e la loro relazione è definita dalle tolleranze di forma e di posizione.

Si tratta di una conoscenza comune. Le tolleranze di queste dimensioni di base, che si assumono pari a zero, devono essere controllate dalle corrispondenti tolleranze di forma e posizione. Se le tolleranze di forma e posizione non sono specificate, devono essere controllate dalle tolleranze di forma e posizione non specificate nella colonna dei requisiti tecnici generali.

Regola 12: Se non diversamente specificato, tutte le dimensioni si riferiscono alla temperatura ambiente di 20°C (68°F). Se le misure vengono effettuate ad altre temperature, è necessario tenere conto della compensazione delle dimensioni.

Si noti che la temperatura ambiente è di 20 gradi, non di 23 o 25 gradi. Pertanto, richiediamo che tutte le sale di misurazione controllino la temperatura a 20 gradi per garantire che i risultati dei test riflettano accuratamente se i requisiti del prodotto sono soddisfatti.

Se non è possibile misurare a una temperatura ambiente di 20 gradi, dobbiamo considerare la possibilità di compensare gli effetti della temperatura sui risultati di misura, soprattutto per i componenti con un'elevata sensibilità alla temperatura.

Regola 13: Se non diversamente specificato, tutte le dimensioni e le tolleranze si applicano allo stato libero.

Tutte le dimensioni segnate sul disegno si riferiscono alle dimensioni dei pezzi in assenza di sollecitazioni. Per alcuni pezzi non rigidi, possiamo segnare le dimensioni dopo che i pezzi sono stati vincolati secondo le norme, e il metodo di vincolo dei pezzi deve essere indicato sul disegno.

Se si desidera contrassegnare alcune dimensioni dei pezzi allo stato libero, è necessario contrassegnarle con il simbolo di stato libero F.

Regola 14: Se non diversamente specificato, tutte le tolleranze dimensionali geometriche si applicano all'intera lunghezza, larghezza o profondità della forma.

Credo che tutti ne siano a conoscenza. Vorrei ricordare che, grazie all'applicazione del principio di inclusione, la lunghezza, la larghezza o la profondità del modulo influiscono notevolmente sul controllo della forma del modulo.

Per un tondino lungo 3 mm e un tondino lungo 30 mm, il massimo rettilineità La tolleranza consentita per lo stesso diametro è la stessa, ma la situazione reale di piegatura è molto diversa.

Regola 15: Tutte le dimensioni e le tolleranze si applicano solo al livello di prodotto descritto nel disegno. La tolleranza dimensionale di una forma descritta a un livello di disegno (ad esempio uno schema di parte) non si applica necessariamente alla tolleranza dimensionale della stessa forma ad altri livelli di disegno (ad esempio gli schemi di montaggio).

In altre parole, le dimensioni indicate nel diagramma dei pezzi non sono necessariamente applicabili al diagramma di montaggio. Ad esempio, se saldiamo una staffa con un'apertura di 10 +/- 0,5 a una piattaforma, a causa della deformazione della saldatura, della tenuta del dispositivo di saldatura e di altri fattori, è difficile rispettare il requisito dimensionale di 10 +/- 0,5 sul pezzo saldato.

Cioè, questa dimensione non è più applicabile al disegno del pezzo saldato. Pertanto, non è possibile richiedere la dimensione della stessa forma sul disegno di assemblaggio in base alla dimensione sul disegno del pezzo. Se è necessario controllare questa forma sul disegno di assieme, la dimensione deve essere indicata sul disegno di assieme.

Regola 16: se non diversamente specificato, quando un sistema di coordinate appare sul disegno, deve essere destrorso. Ogni asse di coordinate deve essere contrassegnato e deve essere indicata la direzione positiva.

Questo punto è usato raramente, quindi non è necessaria un'ulteriore spiegazione dettagliata, basta seguirlo.

Qui sopra è riportata un'introduzione alle 16 linee guida per il disegno di base stabilite dallo standard ASME.