Come garantire montabilità e controllo di posizione
Si consideri la quotatura della piastra forata [2] illustrata nella figura in alto, sulla quale è possibile montare il componente [1] mediante 4 spine fisse. A causa del montaggio con spine strutturalmente interconnesse, nel linguaggio tecnico, i 4 fori della piastra [2] possono essere considerati “un insieme unico” o una “collezione di elementi”, definiti ad esempio come pattern di fori (con le rispettive zone di tolleranze vincolate tra loro in orientamento e posizione). La parola inglese pattern significa tracciato, schema ricorrente, modello. Nel campo tecnico e della grafica, indica la ripetizione di un elemento modulare, secondo uno schema, una griglia o una configurazione riconoscibile.
di Stefano Tornincasa
Ruolo del Progettista e Gestione delle Tolleranze
Il compito del progettista è garantire la montabilità dei due componenti, verificando in modo preciso l’interasse dei 4 fori. Nello stesso tempo deve controllarne l’errore di posizione rispetto ai riferimenti funzionali. L’errore tipico che si commette è la specifica della stessa tolleranza di posizione per garantire sia il controllo dell’accoppiamento con le spine, sia la localizzazione dei fori, rendendo molte volte costosa e problematica la produzione. In questo caso conviene adottare per il pattern di fori un livello multiplo di controllo posizionale cioè ad esempio una tolleranza larga rispetto ai riferimenti, e nello stesso tempo una specifica di tolleranza minore per gli interassi all’interno del pattern. Infatti, il controllo di posizione dei 4 fori da 10 mm nel disegno di figura 2 è stato specificato con due riquadri: il primo (superiore) controlla con tolleranze più strette i vincoli interni del pattern (gli interassi) e il secondo (inferiore) controlla i vincoli esterni rispetto a un sistema di datum, con quote teoricamente esatte.
Principio di Indipendenza e Uso del Modificatore CZ
Secondo il principio di indipendenza sancito dalla ISO 8015, per impostazione predefinita, una specifica geometrica, applicata a più di un singolo elemento funzionale di un componente (es. a un insieme di n fori), deve essere considerata in modo indipendente. Per questo motivo, i 4 fori della piastra della figura 2 pur essendo indicati nel disegno con la specifica “4x” seguita dall’indicazione del diametro, non stabiliscono un pattern di fori. Per creare un pattern (con zone di tolleranze vincolate tra loro in orientamento e posizione), è necessario utilizzare un modificatore, come CZ (Combined Zone). Da notare che l’indicazione CZ non è obbligatoria nel riquadro inferiore, poiché il pattern di fori risulta implicitamente stabilito (poiché è vincolato dai riferimenti).
La figura 3 mostra l’effetto del riquadro superiore con il pattern dei fori “fluttuante” (floating). Esso è costituito da 4 zone di tolleranze di forma cilindrica (diametro 0,1mm) separate dagli interassi di 70 e 20mm e perpendicolari al datum D. L’indicazione CZ è obbligatoria per definire il pattern o una “collezione di elementi”, e in questo modo viene garantita la montabilità del pezzo 1.
Definizione di Pattern Bloccato (Fixed) e Riquadro Inferiore di Tolleranza
Il riquadro inferiore definisce un pattern di 4 fori “bloccato” (fixed) costituito da 4 zone di tolleranza di forma cilindrica (diametro 0,4 mm) separate dagli interassi di 70 e 20 mm e perpendicolari al datum A. Il pattern è localizzato a 14 mm dal datum B e a 18 mm dal datum C. L’indicazione CZ non è obbligatoria per definire il pattern, e in questo modo viene garantita la corretta posizione del pezzo 1 (fig. 4).
Controllo degli Errori di Posizione: Confronto tra Riquadri Superiore e Inferiore
La figura 5 chiarisce in modo più efficace l’errore di posizione dei fori relativo ai datum B e C (riquadro inferiore). Ogni singolo foro risulta distante ±0.2 mm dai bordi del pezzo, mentre ogni interasse risulta essere di ±0.4 mm. Per quanto riguarda il riquadro superiore, bisogna rispettare la tolleranza sugli interassi di ±0,1 che garantisce la montabilità. La zona di tolleranza combinata costituita da 4 cilindri di diametro 0,1 mm può fluttuare all’interno della zona di tolleranza cilindrica (diametro 0,4 mm). Nella verifica metrologia, la linea mediana derivata (asse) di ogni foro deve trovarsi simultaneamente nelle due zone di tolleranza.
Come viene quotato lo stesso componente in ambito ASME che non prevede il simbolo CZ?
In questo caso, la norma ASME Y14.5 permette di prescrivere due livelli di controllo di un pattern di fori attraverso la tolleranza di localizzazione “composita”. Questa viene indicata mediante un doppio riquadro (e un unico simbolo, fig. 6). Il riquadro superiore indica la posizione dell’insieme dei fori (Pattern-Locating Tolerance Zone Framework, PLTZF). Il riquadro inferiore definisce una relazione foro-foro dell’insieme (Feature-Relating Tolerance Zone Framework, FRTZF). Naturalmente la zona di tolleranza FRTZF deve essere sempre minore di quella PLTZF. Da notare la mancanza dell’indicazione delle tolleranze generali e l’utilizzo della notazione “4x” per creare un pattern di 4 fori.
