Disegno di Macchine (Disegno Tecnico Industriale)

Disegno di macchine – teoria

Disegno tecnico

Disegno: rappresentazione bidimensionale, per mezzo di linee e segni, di un oggetto reale o immaginario.

Disegno tecnico: è uno strumento che permette, attraverso un insieme convenzionale di linee, simboli ed altre indicazioni, di fornire delle informazioni sulla funzione, sulla forma, sulle dimensioni, sulla lavorazione e sul materiale relativi ad un determinato oggetto. Ha le seguenti caratteristiche:

• Univocità: l’interpretazione del disegno non deve dare adito a dubbi.
• Fedeltà: il disegno deve essere fedele all’oggetto rappresentato.
• Completezza: tutte le caratteristiche dell’oggetto rappresentato devono essere riportate nel disegno.
• Trasferibilità: tutte le informazioni contenute nel disegno devono poter essere scambiate senza perdita tra utenti diversi.

Può essere di diverse tipologie: disegni di impianti, di strutture, di macchine, ecc...

È necessario distinguere tra:

• Disegno geometrico: rappresenta gli enti geometrici fondamentali mediante l’applicazione delle regole per le costruzioni geometriche.
• Disegno meccanico: basato su un complesso di norme per la rappresentazione di tutte le informazioni di interesse tecnico.

Il disegno tecnico è un documento di validità giuridica: in caso di contenziosi legali il disegno rappresenta il principale documento di riferimento.

Standardizzazione (normazione)

Nella produzione industriale, uno standard (o norma) è un modello cui viene uniformata una produzione. La standardizzazione consiste nell’introduzione di norme, ovvero regole che fissano le condizioni di esecuzione di un oggetto o di elaborazione di un prodotto di cui si vogliano unificare l’impiego od assicurare l’intercambiabilità, con lo scopo di individuare una linea comune, indispensabile soprattutto nell’industria.

Dipendentemente dalla valenza possono essere: standard globali, europei, armonizzati, nazionali.

Esempio di standard: Sistema Internazionale di Misura, simbologia matematica, intercambiabilità dei prodotti.

Vantaggi: ottimizzazione processi di produzione; uso mirato di materiali, tecnologie e risorse umane; incremento della sicurezza; riduzione dei costi; protezione dell’ambiente.

Le norme vengono elaborate dagli esperti che rappresentano le parti economiche e sociali interessate (produttori, utilizzatori, commercianti, centri di ricerca, consumatori, pubblica amministrazione,...) ed approvate da organismi ufficialmente riconosciuti: a livello globale, come l’ISO (International Organization for Standardization), a livello europeo come il CEN (Comité Européen de Normalisation) o a livello nazionale, come in Italia l’UNI (Ente Nazionale Italiano di Unificazione), il CNR (si occupa di norme per materiale ad uso scientifico) e il CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano).

Marchio UNI: marchio che attesta la conformità dei prodotti alle prescrizioni stabilite dalle norme UNI (apposto in seguito alla verifica del sistema di controllo qualità utilizzato dal produttore e in seguito ai test a campione del prodotto prelevato in fabbrica o sul mercato).

Norme tecniche

Documenti che definiscono le caratteristiche (ad esempio dimensioni, aspetti di sicurezza, requisiti prestazionali) di un prodotto, processo o servizio. Hanno le seguenti caratteristiche:

• Consensualità: una norma deve essere approvata da tutti gli esperti selezionati per stabilirla.
• Democraticità: tutte le parti che verranno coinvolte da tale decisione hanno diritto di intervenire nel processo di decisione.
• Trasparenza: il processo di approvazione di una norma viene messo a disposizione degli interessati dall’ente di normazione.
• Volontarietà: le norme valgono come riferimento, non è obbligatorio seguirle (ad eccezione di casi in cui è coinvolta la sicurezza delle persone).

OSS Le regole tecniche, a differenza delle norme tecniche, sono obbligatorie e previste per legge.

Le norme UNI-ISO sono di 3 tipi:

• Norme sperimentali (barra azzurra con scritto “sperimentale”): edite in attesa di assestamento della materia e prima dell’edizione definitiva.
• Norme provvisorie (P+numero): resoconto dei lavori fino alla data di emissione e sono soggette a revisione.
• Norme definitive: redatte ufficialmente (es. norma che raggruppa le definizioni di disegno tecnico).

Fogli da disegno

La norma UNI EN ISO 5457:2010 (la vecchia UNI 936) riguarda i fogli da disegno tecnico. Tratta dei seguenti aspetti:

• Formato: indica le dimensioni dei fogli e della squadratura. Foglio: può essere di tipo rifilato o non rifilato; nella serie ISO-A il formato di riferimento è l’A0 che ha una superficie di 1m² con i lati in proporzione 1:√2, dal quale si ottengono in successione tutti gli altri formati (A1, A2, A3, A4) dividendo a metà il foglio dal lato maggiore. Squadratura del foglio: linea continua spessa 0.7mm che delimita la zona di esecuzione del disegno, in quanto per tutti i formati è previsto un margine tra i bordi estremi del formato e l’area di lavoro. Il margine sinistro (compresa la squadratura) ha uno spessore di 20mm mentre lungo gli altri lati è di 10mm (la precedente normativa prevedeva tutti i margini di uguale spessore).
• Disposizione: può essere di tipo X (orizzontale) se il foglio viene usato con il lato maggiore come base o di tipo Y (verticale) se il foglio viene usato con il lato minore come base; la base si stabilisce a partire dalla posizione del riquadro delle iscrizioni; tutte le scritte all’interno del foglio devono essere coerenti con la disposizione scelta.
• Piegatura: consente di ricondurre tutti i formati alla dimensione del formato A4, con il titolo e la tabella che formano il frontespizio; ha una funzione di comodità per l’archiviazione dei disegni.
• Tabella: riquadro delle iscrizioni posizionata a piè di pagina sul lato destro (per il formato A4 va sempre posizionato sul lato corto).

Convenzioni e norme di rappresentazione

Scala dimensionale: rapporto tra la dimensione lineare di un elemento di un oggetto, come rappresentato in un disegno originale, e la dimensione lineare reale dello stesso elemento del medesimo oggetto. Può essere naturale (1:1), di ingrandimento (>1:1) o di riduzione (<1:1). La scala utilizzata va indicata nel riquadro delle iscrizioni (consigliata 1:1). Se viene utilizzata più di una scala (max 3) la principale va nel riquadro, le altre a fianco a dove usate.

Linee: elementi fondamentali del disegno. La normativa stabilisce quali tipi e spessori si possono utilizzare e il loro significato (varia a seconda del settore tecnico). Grossezza: dimensione trasversale della linea; deve essere scelta in base alle dimensioni del disegno in una gamma di valori che va da un min di 0,13mm a un max di 2mm. Vecchia norma (UNI 3968): in un disegno massimo 2 grossezze (grossa e fine) in rapporto minimo di 2:1. Nuova norma (ISO 128-20): in un disegno massimo 3 grossezze (extra grossa, grossa e fine) in rapporto minimo di 4:2:1.

Tratto: tipologia unificata di linea; può essere ad esempio: continua, a tratti, a tratti distanziati, mista punto e tratto lungo, mista due/tre punti tratto lungo; punteggiata; tratto lungo e tratto breve; sono possibili diverse combinazioni di linee.

Designazione: identifica una tipologia unificata di linea, che viene indicata univocamente da una sigla: Linea + normativa di riferimento (ISO 128-20) + tipo fondamentale della linea (secondo la tabella) + grossezza della linea + colore della linea (se necessario). Es. Linea ISO 128-20 – 01 x 0,25 / bianca.

Applicazione: guida all’utilizzo dei diversi tipi di linee. Spaziature e intersezioni: la distanza minima fra tratti paralleli non deve essere minore di 0.7 mm; nel caso si usino linee a tratto non continuo, le zone in cui si intersecano devono avvenire in corrispondenza dei tratti continui; sono regolate anche la lunghezza e la spaziatura dei tratti non continui.

Colore: anche i colori delle linee sono normati e hanno specifici significati; il loro utilizzo è unificato in modo da permetterne la miglior leggibilità e riproducibilità possibile.

Testi: le scritture su disegni e documenti sono unificate nella norma UNI EN ISO 3098; devono avere le seguenti caratteristiche: leggibilità, uniformità e omogeneità, riproducibilità, unificazione delle dimensioni.

Altezza: insieme discreto di valori consentiti (1.8-2.5-3.5-5-7-10-14-20mm).

Spessore: linea grossa; compatibile con ISO 128-20; uguale per tutte le lettere.

Spaziatura e interlinea: indicate nella norma. Inclinazione: diritta o inclinata 25° a destra.

Tipo A: tratto più sottile = 1/14 altezza; altezza minima 1.3mm. Tipo B: tratto più sottile = 1/10 altezza; altezza minima 1.26mm. Tipo CA e CB.

Riquadro delle iscrizioni: norma UNI 7200 e UNI 7573; riquadro posizionato nell’angolo inferiore destro del disegno (vecchia norma) oppure la distinta dei componenti può essere posizionata su un foglio a parte (nuova norma); la sua posizione indica il corretto orientamento del disegno; ha una larghezza di 180mm. Contiene: dati di identificazione (proprietario; numeri di identificazione; data; ecc…), dati descrittivi (titolo); dati amministrativi (autore; tipo di documento; ecc…).

Metodi di proiezione

Proiezione: tecnica per rappresentare un oggetto reale, tridimensionale, in 2 dimensioni. Teorema di Monge: si definisce proiezione di un punto P su un piano π (detto piano di rappresentazione o quadro), secondo la direzione di una retta s, non parallela a π, l’intersezione P’ di π con la retta (detta raggio di proiezione o proiettante) passante per P e parallela ad s. Si distinguono: proiezioni ortogonali (retta s perpendicolare al piano π) e proiezioni oblique (retta s inclinata rispetto al piano π).

La proiezione di un oggetto si ottiene dunque tramite dei raggi di proiezione (proiettori) che partono da un centro di proiezione, passano attraverso ciascun punto dell’oggetto, e intersecano un piano di proiezione generando la proiezione.

La UNI 5456-1,2,3,4 2001 stabilisce la classificazione di proiezioni da utilizzare nella esecuzione dei disegni tecnici:

• Proiezione ortogonale: proiezione sul piano π di un oggetto, disposto o con facce o assi paralleli al piano stesso (proiezioni ortogonali ortografiche) o non paralleli (proiezioni ortogonali assonometriche), con raggi che partono da un centro di proiezione posto a distanza infinita, per cui paralleli tra loro, e perpendicolari al piano π.
• Proiezione assonometrica: proiezione sul piano π di un oggetto con raggi che partono da un centro di proiezione posto a distanza infinita, per cui paralleli tra loro, ma inclinati rispetto al piano π.
• Proiezione prospettica: proiezione sul piano π di un oggetto con raggi che partono da un centro di proiezione posto a distanza finita, per cui si parla di cono di proiezione.

Proiezioni ortogonali

Viste delle proiezioni ortogonali

Metodo E (europeo) o del primo diedro: l’oggetto è situato fra osservatore e piano di proiezione.

Metodo A (americano) o del terzo diedro: il piano di proiezione è situato fra l’osservatore l’oggetto. La differenza sta nella disposizione nel foglio delle varie viste: nel metodo E la vista da destra viene posta a sinistra della vista o prospetto principale, la sinistra a destra, la vista dall’alto in basso, la vista dal basso in alto e la vista posteriore come ultima a destra, sempre rispetto al prospetto principale; nel metodo A avviene il contrario.

Come vista principale (prospetto) va scelta quella che mostra l’oggetto nella sua posizione di utilizzo e vanno rappresentate solo le viste necessarie a determinare l’oggetto (ovvero inserire tutte le quote).

OSS Metodo delle frecce: si denomina ogni faccia con una lettera che identifica nella rappresentazione in proiezione ortogonale di quale faccia si tratta.

Sezione

Rappresentazione, secondo il metodo delle proiezioni ortogonali, di una delle due parti in cui viene diviso l’oggetto da un taglio ideale eseguito secondo uno o più piani o altre superfici. Viene solitamente utilizzato per la rappresentazione di corpi cavi o che presentano geometrie complesse al fine di ottenere una maggiore chiarezza. Va rappresentata solo se aggiunge informazioni al disegno. La scelta del piano di sezione deve essere fatta in funzione della forma del pezzo in modo che le sezioni che ne risultano siano il più significative possibile.

Per la rappresentazione in sezione si seguono alcune norme:

• Le superfici sezionate sono riempite da una campitura (linee sottili inclinate di 45° equidistanti tra di loro).
• Sulle altre viste vanno indicati i piani di sezione con una linea di tipo H (un tratto e un punto; fine al centro, grossa alle estremità ed alle variazione della traccia dei piani di sezione) e le frecce che indicano la direzione di vista (linea grossa con punta di apertura 30° annerita o con apertura di 90°) accompagnate da due lettere maiuscole uguali (tratto grosso) che andranno poi riportate sulla sezione.
• Va rappresentato tutto ciò che si trova al di là del piano di sezione, spigoli in vista compresi. Gli spigoli non in vista devono essere rappresentati solo se indispensabili alla comprensione.

Le sezioni possono essere classificate secondo l’elemento secante:

• Un piano: si seguono le norme dette sopra. Se la posizione del piano di sezione è ovvia, non sono necessarie indicazioni aggiuntive (si può omettere la traccia del piano di sezione e le lettere identificative).
• Due piani paralleli: il piano di sezione cambia profondità. Per distinguere le facce sfalsate (che non si apprezzano in proiezione ortogonale), si falsa di mezzo passo la campitura.
• Due piani concorrenti: il piano di sezione cambia orientazione ma non forma angoli di 90°, bensì angoli diversi; in sezione le viste in scorcio vengono “raddrizzate”.
• Tre piani consecutivi: il piano di sezione cambia orientazione 2 volte; anche in questo caso le viste in scorcio vengono “raddrizzate”.
• Superfici particolari per pezzi assialsimmetrici (generati dalla rotazione di una figura geometrica intorno ad un asse di simmetria).
• Superfici di forma qualsiasi: utile, per esempio, per lo studio funzionale di un prodotto (es. elica del motore di una nave).
• Piano parzialmente fuori dall’oggetto: analogo al caso dei piani paralleli ma stavolta il piano esce in parte fuori dall’oggetto che risulterà perciò rappresentato non-sezionato.

In base a dove posizionate le sezioni possono essere:

• In vicinanza: a fianco all’oggetto.
• Ribaltate in luogo: se una sezione ha almeno un asse di simmetria può essere rappresentata sovrapposta all’oggetto stesso; non vanno quotate.
• Successive: se l’oggetto viene sezionato più volte mediante la traslazione o la rotazione del piano di sezione, le sezioni possono essere rappresentate in sequenza.

In base all’estensione della sezione si distinguono:

• Semisezioni: la vista in sezione è solo di metà componente, l’altra metà si rappresenta in proiezione ortogonale; indicata soprattutto per gli solidi assialsimmetrici.
• Sezione a strappo (o parziale): sezionata solo una porzione generica del solido; per indicare la parte sezionata si utilizza una linea continua sottile irregolare.

Anche le campiture sono normate:

• Le linee di campitura sono inclinate di 45° rispetto all’asse di sezione o alle linee di contorno del disegno.
• Se superfici sezionate diverse appartengono allo stesso pezzo, le linee di campitura devono essere uguali. Se superfici sezionate adiacenti appartengono a pezzi diversi, le linee di campitura devono avere diversa inclinazione (45° verso destra o sinistra) o spaziatura.
• Non si quota nelle zone di campitura (si fa solo se inevitabile e in corrispondenza del testo le linee di campitura devono essere interrotte).
• Le sezioni piccole possono essere annerite completamente.
• Le campiture sono differenti in base al tipo di materiale (noi usiamo solo quella dei metalli).

I seguenti oggetti per norma non si sezionano longitudinalmente:

• Nervature: quando un solido viene sezionato lungo la dimensione più piccola non si seziona e si lascia in proiezione ortogonale.
• Elementi di collegamento.
• Oggetti assialsimmetrici (alberi; razze; pulegge; ruote; viti, chiodi, sfere, denti di ruote dentate, ecc…) se l’asse di simmetria è nel piano di sezione.

Quotatura

Quotare il disegno di un oggetto significa riportare tutte le indicazioni idonee a definire le dimensioni reali (anche se la rappresentazione è in scala) dell’oggetto stesso (espresse in millimetri, o micron per i pezzi lavorati).

La quota è costituita da:

• Linea di riferimento (linea continua fine): indica l’elemento (punto, retta, piano, ecc…) di cui si vuole precisare la quota. Possono sporgere max 2mm dalle frecce terminali delle linee di misura.
• Linea di misura (linea continua fine): segmento rettilineo od arco di circonferenza che rappresenta quota che si vuole precisare. Le estremità sono delimitate dalle linee di riferimento e provviste di: frecce terminali (normate, vedi foto) o tratti obliqui (45°) o punti (quando non c’è spazio).
• Valore numerico (linea grossa): indica il valore della misura che si vuole precisare. Le cifre devono essere ben visibili e disposte parallelamente alle linee di misura, al di sopra e centrate. I valori vanno disposti in modo da poter essere letti dalla base o dal lato destro del disegno. Quando non c’è spazio:

Dal punto di vista geometrico, si classificano in:

• Quote di grandezza: indicano le dimensioni di lunghezza di un elemento.
• Quote di posizione: indicano il posizionamento di un elemento, in riferimento ad altri elementi.
• Quote di accoppiamento: dà informazioni utili circa l’assemblamento di due o più oggetti.