Guía
¿Cómo acotar un plano para maquinado sin que el proveedor lo malinterprete?
Acotar un plano es decidir qué distancias, diámetros y relaciones entre características se escriben en el dibujo, desde dónde se miden y con qué tolerancia, de modo que la pieza quede definida una sola vez y sin ambigüedad; para maquinado, la acotación correcta es la funcional: cada cota que importa para el ensamble se escribe directa, desde las superficies que de verdad hacen contacto con la pieza vecina.
Por Equipo de ingeniería de Saola Manufacturing · Publicado · Actualizado
Esta guía es para el ingeniero de diseño, de manufactura o de calidad que recibe un lote en el que cada pieza pasa la inspección dimensional y, aun así, no entra en el ensamble: los tornillos no alinean, la flecha roza o la tapa no cierra. Cuando eso pasa, casi nunca falla el proveedor; falla el plano, que permitió esa combinación de medidas. Aquí se explica cómo reconocer ese caso, de dónde viene la acumulación de tolerancias, cómo revisar el plano antes de enviarlo y qué notas escribir para que cualquier taller lea lo mismo que usted.
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Datos clave
- En México el Sistema General de Unidades de Medida es el único oficial y de uso obligatorio; entre las excepciones que fija la ley están los documentos para usuarios en países con otros sistemas de unidades, que es el caso de muchos planos de exportación acotados en pulgadas (DOF, Ley de Infraestructura de la Calidad, artículo 97, 1 de julio de 2020)
- Entre las reglas fundamentales de ASME Y14.5 está que cada cota lleve tolerancia, salvo las identificadas como de referencia, máximas, mínimas o de material en bruto, y que las cotas se elijan y acomoden según la función y la relación de ensamble de la pieza, sin admitir más de una interpretación (ASME Y14.5-2018)
- Según ASME Y14.5, en la acotación en cadena la variación máxima entre dos características es la suma de las tolerancias de todas las cotas intermedias; desde una línea base es la suma de solo dos tolerancias, y con una cota directa es una sola (ASME Y14.5-2018)
- ISO 129-1 fija los principios generales para presentar cotas y tolerancias en dibujos técnicos 2D; el significado de las tolerancias se remite a otras normas de la serie GPS (ISO 129-1:2018, ISO)
- En un pedido con Saola Manufacturing, el torneado CNC y el fresado CNC se hacen en nuestra planta asociada principal en Vietnam, y las cotas y notas del plano se revisan antes de cotizar.
¿Cómo se reconoce que el problema está en la acotación y no en el maquinado?
Si cada pieza cumple todas las cotas del plano y aun así no ensambla, el plano permitió el problema: la relación que importa no está acotada directamente o se arma con varias tolerancias que se suman. Un error de maquinado deja una cota fuera de tolerancia; un error de acotación deja todas dentro.
Hay cuatro síntomas típicos. El primero: el reporte dimensional del proveedor sale limpio, pero la pieza no entra, y al repetir la medición en su laboratorio también sale limpio. El segundo: el problema aparece solo en algunas combinaciones de piezas, porque una placa en el límite alto se juntó con una tapa en el límite bajo. El tercero: dos proveedores fabrican la misma pieza y una versión ensambla y la otra no, aunque ambas cumplen; cada uno eligió un origen distinto para medir porque el plano no lo decía. El cuarto: en la junta de aclaración, alguien dice "esa medida sale de restar estas dos", lo que significa que la cota funcional nunca se escribió.
Antes de abrir un reporte de no conformidad, pregunte qué relación falla exactamente (de barreno a barreno, de cara a cara, de eje a eje) y busque esa distancia escrita en el plano. Si no está, o si solo se puede obtener sumando o restando otras cotas, la discusión no es de calidad del proveedor sino de diseño, y conviene corregir el plano antes del siguiente lote.
Para confirmarlo con datos, tome un par de piezas que no ensamblan y pida que se midan las dos desde las superficies con las que se arman (la cara de apoyo y el barreno guía), no desde los orígenes que usó cada reporte. Con esas mediciones, calcule el juego real de la relación que falla y compárelo con el juego mínimo que deja el diseño en el peor caso. Si el peor caso calculado con las tolerancias del plano ya es negativo, el plano admite piezas que no ensamblan aunque cada una cumpla, y la corrección va en la acotación. Mientras sale la nueva revisión, las piezas ya fabricadas pueden seguir usándose solo con un acuerdo explícito entre ingeniería, calidad y el proveedor, por ejemplo seleccionando pares que sí ensamblan, y ese acuerdo debe quedar por escrito.
¿Qué errores de acotación hacen que las piezas no ensamblen?
Los más comunes son la acotación en cadena de características que deben alinear con otra pieza, la cota funcional que no se escribió, y el uso de un origen de medición distinto al de la pieza que ensambla. Les siguen las cotas duplicadas, las faltantes y las tolerancias generales aplicadas a medidas que sí tienen función.
La tabla los ordena en la secuencia en que suelen aparecer al revisar planos de piezas maquinadas, con la señal que los delata y la forma típica en que se manifiestan en el ensamble.
| Error | Cómo se ve en el plano | Qué pasa en el ensamble |
|---|---|---|
| Cadena en características que alinean | Barrenos acotados uno tras otro, cada uno desde el anterior | El último barreno se desplaza la suma de todas las tolerancias y el tornillo no entra |
| Cota funcional implícita | La distancia que importa solo resulta de restar dos cotas | Esa distancia acumula las tolerancias de ambas cotas: con tolerancias iguales, varía el doble de lo que el diseñador supuso |
| Origen distinto al de la pieza vecina | Patrón de barrenos acotado desde una orilla cortada, no desde el barreno guía o la cara de apoyo | La pieza cumple contra la orilla, pero no contra la superficie con la que ensambla |
| Cotas duplicadas | La misma distancia aparece dos veces, o la suma de parciales más el total | Dos cotas en conflicto; el taller elige una y la otra queda sin control |
| Cotas faltantes | Una característica sin ubicación o sin tamaño en el 2D | Se toma del modelo 3D sin tolerancia, o se escala el dibujo |
| Tolerancia general en una cota funcional | La cota de ajuste no lleva tolerancia propia y cae en la nota del cuadro | La tolerancia general es más abierta de lo que el ajuste necesita |
| Cota de referencia usada como funcional | La medida crítica está entre paréntesis | Una cota de referencia es solo informativa y no lleva tolerancia, así que normalmente no se inspecciona |
¿Cómo se acumulan las tolerancias en cadena, desde una base o desde un dato de referencia?
En cadena, cada cota intermedia suma su tolerancia a la distancia entre los extremos; desde una línea base solo intervienen dos tolerancias; y con una cota directa o una tolerancia de posición referida a un dato, interviene una sola. Por eso el esquema de acotación, no solo el valor de la tolerancia, decide si la pieza ensambla.
Tome una placa con cuatro barrenos en línea, separados por la misma distancia nominal, que deben coincidir con cuatro barrenos roscados de una carcasa. La tabla compara la variación máxima entre el primer y el cuarto barreno según cómo se acoten, usando una misma tolerancia de ejemplo por cota y la regla de acumulación de ASME Y14.5. Con las mismas tolerancias en cada número, el plano en cadena permite el triple de desplazamiento que la cota directa.
| Esquema de acotación | Cotas que intervienen entre barreno 1 y barreno 4 | Variación total posible entre barreno 1 y barreno 4 (mm) |
|---|---|---|
| En cadena (1 a 2, 2 a 3, 3 a 4) | 3 | 0.6 |
| Desde línea base (orilla a 1, orilla a 4) | 2 | 0.4 |
| Cota directa de 1 a 4 | 1 | 0.2 |
| Cotas básicas desde el barreno 1 como dato, con tolerancia de posición | 0 (las cotas básicas no acumulan) | La define el marco de posición, igual para cada barreno |
La acotación desde línea base mejora la cadena, pero conserva un detalle: si la línea base es una orilla que no toca a la carcasa, la pieza se controla contra una superficie sin función. Lo que de verdad resuelve el problema es acotar desde los datos de referencia que usa el ensamble, por ejemplo la cara de apoyo y el barreno guía, y controlar el patrón con una tolerancia de posición. El marco de control geométrico deja escrito qué superficie se apoya primero, cuál orienta y cuál ubica, y el inspector monta la pieza igual que el ensamble. La guía de tolerancias geométricas GD&T explica los símbolos.
¿Cómo se revisa un plano para encontrar cotas duplicadas, faltantes o en cadena antes de enviarlo?
Con tres pasadas: una por cada relación de ensamble para confirmar que está acotada directa, una por cada característica para confirmar que tiene tamaño y ubicación una sola vez, y una por cada cadena para sumar sus tolerancias contra lo que admite la pieza vecina. La revisión se hace sobre el plano, sin abrir el modelo 3D, porque es lo que el inspector va a usar.
Primera pasada, relaciones funcionales. Haga una lista corta de lo que tiene que pasar en el ensamble: este barreno coincide con aquel, esta cara asienta contra aquella, este diámetro ajusta en ese alojamiento. Para cada renglón, señale la cota o el marco geométrico que lo controla. Si tiene que sumar o restar para obtenerlo, esa relación no está acotada.
Segunda pasada, una vez y solo una vez. Recorra cada característica (barreno, ranura, escalón, cuerda) y marque su tamaño y su ubicación. Si una ubicación aparece dos veces por caminos distintos, hay una cota duplicada: deje la funcional y convierta la otra en cota de referencia, entre paréntesis, o elimínela. Si falta el tamaño o la ubicación, agréguela; no deje que el taller la mida sobre el modelo, porque una medida tomada del 3D no tiene tolerancia de inspección. Las cotas que repiten un total, como la suma de los parciales más la longitud total, son la duplicación más frecuente: una de ellas debe quedar como referencia.
Tercera pasada, suma de cadenas. Cuando no pueda evitar una cadena, sume sus tolerancias en el peor caso y compare el resultado con el juego que deja la pieza vecina: diferencia entre el barreno de paso y el tornillo, holgura entre flecha y buje, espacio entre cara y tapa. Si la suma es mayor que ese juego, el plano puede producir piezas que cumplen y no ensamblan. En ese caso cambie el esquema antes de cerrar la tolerancia, porque cerrar todas las cotas encarece la pieza completa y no corrige el origen equivocado.
Por último, confirme la unidad que manda y la nota de tolerancias generales. En planos en pulgadas, quitar o agregar un cero cambia la tolerancia por número de decimales, y la interpretación de planos mecánicos recorre ese punto con detalle.
¿Cómo se corrige la acotación según el problema encontrado?
Se cambia el esquema antes que la tolerancia: primero se acota desde las superficies funcionales, después se elimina lo duplicado y se completa lo faltante, y solo al final se ajusta el valor de la tolerancia que todavía no alcance. La tabla sirve como guía de decisión.
| Lo que encontró | Corrección en el plano | Qué evitar |
|---|---|---|
| Patrón de barrenos en cadena que alinea con otra pieza | Cotas básicas desde los datos del ensamble y tolerancia de posición al patrón | Cerrar cada cota de la cadena sin cambiar el origen |
| Distancia funcional que sale de una resta | Escribir esa distancia directa con su tolerancia; pasar la otra a referencia | Dejar ambas toleradas, porque quedan en conflicto |
| Origen en una orilla sin función | Declarar como datos la cara de apoyo y el barreno o la ceja que ubica | Elegir el dato por comodidad de sujeción en la máquina |
| Cota repetida en dos vistas | Dejarla en la vista donde la característica se ve en verdadera forma | Corregir una vista y olvidar la otra en la siguiente revisión |
| Característica sin tamaño o sin ubicación | Agregar la cota o una nota que remita al modelo con su tolerancia de perfil | Notas como "ver modelo" sin tolerancia |
| Cota de ajuste con tolerancia general | Tolerancia propia o clase de ajuste ISO 286 en esa cota | Cerrar la nota general de todo el plano |
| Cadena inevitable que no cierra | Repartir la tolerancia según el cálculo de peor caso y marcar la cota como característica crítica | Suponer que las variaciones se compensan sin un acuerdo con el proveedor |
Un criterio útil al elegir datos: la superficie que se apoya primero en el ensamble va como dato primario, la que orienta como secundario y la que ubica como terciario. Así el plano describe la función y no el proceso; ASME Y14.5 pide que el plano defina la pieza sin imponer un método de fabricación, y el taller decide cómo sujetarla para cumplirlo.
¿Qué debe escribir en el plano y en la solicitud de cotización para que no se repita?
En el plano, la norma de interpretación, los datos de referencia funcionales, las cotas críticas marcadas y cuál documento manda; en la solicitud de cotización, la relación de ensamble que no puede fallar y la pieza con la que se arma. Con eso, el proveedor mide lo mismo que usted y puede advertir una cadena antes de fabricar.
- Una nota de interpretación con norma y edición, por ejemplo "INTERPRETAR SEGÚN ASME Y14.5-2018" o la referencia a ISO 8015 y a ISO 2768-1 con su clase en planos ISO.
- Los datos de referencia identificados con su letra sobre las superficies que tocan la pieza vecina, no sobre orillas de corte.
- Las características críticas con el símbolo que use su empresa y una nota que diga qué evidencia se pide para ellas (reporte con globos, estudio de capacidad).
- Las cotas de referencia entre paréntesis y solo cuando informan; nunca una medida funcional entre paréntesis.
- Una nota que diga si manda el plano o el modelo 3D, y que las características no acotadas en el 2D se controlan con una tolerancia de perfil respecto al modelo, si ese es el caso.
- Si hay recubrimiento, una nota que diga si las cotas aplican antes o después de ese paso.
En la solicitud de cotización, una frase basta: "los cuatro barrenos deben coincidir con la carcasa número tal; se anexa el plano de la carcasa". Ese contexto permite al proveedor revisar la cadena con la pieza vecina. La lista de verificación para cotizar reúne el resto de los datos que conviene enviar con el plano.
¿Quién hace qué con la acotación en un pedido con Saola Manufacturing?
Usted define el plano y su función; nosotros revisamos la acotación antes de cotizar y preguntamos por escrito lo que el plano no define o deja en conflicto. El plano corregido y aprobado por usted es el que se fabrica y se inspecciona.
El fresado CNC y el torneado CNC se hacen en nuestra planta asociada principal en Vietnam. Ahí se programa el maquinado a partir de los datos de referencia del plano y la inspección dimensional se planea con esas mismas superficies, de modo que la pieza se mide como se va a ensamblar. Si encontramos una cota duplicada, una característica sin ubicación o una cadena que no cierra contra la pieza vecina, lo señalamos en la nota de manufacturabilidad que acompaña la cotización, sin cambiar el plano por nuestra cuenta.
Cuando la pieza es fundida o estampada, o lleva un recubrimiento, ese proceso se coordina con fábricas asociadas que gestionamos. La ubicación de producción se indica en cada cotización. La revisión de la acotación es la misma, con una pregunta adicional: qué cotas aplican a la pieza en bruto y cuáles a la pieza ya maquinada, porque en una fundición los datos de referencia de bruto y de maquinado suelen ser distintos.
Preguntas frecuentes
¿Es incorrecta la acotación en cadena?
No. Es adecuada cuando lo que importa es la distancia entre características vecinas, como el paso entre ranuras de un disipador. El problema aparece cuando se usa para características que deben alinear con otra pieza, porque las tolerancias de la cadena se suman entre los extremos.
¿Qué es la acotación funcional?
Es acotar a partir de la función de la pieza: las cotas salen de las superficies que hacen contacto en el ensamble y las relaciones críticas se escriben directas, con su propia tolerancia. Es lo contrario de acotar según el orden en que se dibujó o se va a fabricar la pieza.
¿Puedo dejar cotas duplicadas si coinciden en el valor?
Conviene no hacerlo. Aunque el valor nominal coincida, cada cota trae su tolerancia y entre las dos definen la misma distancia de dos formas. Deje la funcional y ponga la otra entre paréntesis como referencia.
¿Las piezas que cumplen el plano pero no ensamblan son responsabilidad del proveedor?
Por lo general no, si el reporte dimensional demuestra que cada cota está dentro de tolerancia. La corrección es del plano: cambiar el esquema de acotación o los datos de referencia en una nueva revisión, y acordar con el proveedor cómo se tratan las piezas ya fabricadas.
¿Basta con enviar el modelo 3D sin plano?
Solo si el modelo lleva las tolerancias y anotaciones, como en la definición basada en el modelo de ASME Y14.41. Un STEP sin anotaciones da la geometría nominal, pero no dice qué medidas importan ni cuánto pueden variar, así que cada taller decidirá por su cuenta.
Fuentes
- ASME Y14.5-2018, Dimensioning and Tolerancing, ASME, 2018
- ISO 129-1:2018, Technical product documentation (TPD), Presentation of dimensions and tolerances, Part 1: General principles, ISO, 2018
- ISO 8015:2011, Geometrical product specifications (GPS), Fundamentals, ISO, 2011
- Ley de Infraestructura de la Calidad, Diario Oficial de la Federación, 1 de julio de 2020