Геометрические размеры и допуски - Geometric dimensioning and tolerancing

Пример геометрических размеров и допусков

Геометрические размеры и допуски (GD&T) это система для определения и общения инженерные допуски. Он использует символический язык на инженерные чертежи и компьютерные трехмерные твердотельные модели, которые явно описывают номинальные геометрия и его допустимая вариация. Он сообщает производственному персоналу и машинам, какая степень тщательность и точность требуется для каждого контролируемого элемента детали. GD&T используется для определения номинальной (теоретически идеальной) геометрии деталей и сборок, для определения допустимого отклонения формы и возможного размера отдельных элементов, а также для определения допустимого отклонения между элементами.

• В спецификации размеров определяется номинальная, смоделированная или предполагаемая геометрия. Одним из примеров является базовое измерение.
• Спецификации допусков определяют допустимые отклонения формы и, возможно, размера отдельных элементов, а также допустимые отклонения в ориентации и расположении между элементами. Два примера: линейные размеры и фреймы управления функциями с помощью ссылка на датум (оба показаны выше).

В мире существует несколько стандартов, которые описывают символы и определяют правила, используемые в GD&T. Одним из таких стандартов является Американское общество инженеров-механиков (КАК Я) Y14.5. Эта статья основана на этом стандарте, но другие стандарты, например, из Международная организация по стандартизации (ISO), может незначительно отличаться. Стандарт Y14.5 имеет то преимущество, что предоставляет достаточно полный набор стандартов для GD&T в одном документе. Для сравнения, стандарты ISO обычно затрагивают только одну тему за раз. Существуют отдельные стандарты, которые предоставляют подробную информацию по каждому из основных символов и тем ниже (например, положение, плоскостность, профиль и т. Д.).

Источник

Происхождение GD&T приписывается Стэнли Паркер, разработавшего понятие «истинная позиция». Хотя о жизни Паркера известно немного, известно, что он работал на Королевской торпедной фабрике в г. Александрия, Западный Данбартоншир, Шотландия. Его работа увеличила производство военно-морского вооружения новыми подрядчиками.

В 1940 году Паркер опубликовал Примечания по проектированию и инспекции инженерных работ массового производства, самая ранняя работа по геометрическим размерам и допускам.^[1] В 1956 году Паркер опубликовал Чертежи и размеры, который стал основным ориентиром в этой области.^[1]

Философия определения размеров и толерантности

Согласно ASME Y14.5-2009^[2] Согласно стандарту, целью геометрических размеров и допусков (GD&T) является описание инженерного назначения деталей и сборок. Система отсчета данных может описывать, как деталь подходит или работает. GD&T может более точно определять требования к размерам для детали, позволяя в некоторых случаях допускать более чем на 50% большую зону допуска, чем при координатном (или линейном) измерении. Правильное применение GD&T гарантирует, что деталь, указанная на чертеже, имеет желаемую форму, подходит (в определенных пределах) и функционирует с максимально возможными допусками. GD&T может повысить качество и в то же время снизить затраты за счет повышения производительности.

Необходимо соблюдать некоторые фундаментальные правила (их можно найти на странице 7 стандарта 2009 г.):

• Все размеры должны иметь допуск. Каждая функция на каждой производимой детали может изменяться, поэтому должны быть указаны пределы допустимых отклонений. Плюсовые и минусовые допуски могут применяться непосредственно к размерам или применяться из общего блока допусков или общего примечания. Для базовых размеров геометрические допуски косвенно применяются в соответствующей контрольной рамке элемента. Единственное исключение - размеры, отмеченные как минимальные, максимальные, стандартные или стандартные.
• Размеры определяют номинальную геометрию и допустимые отклонения. Измерение и масштабирование чертежа не допускается, за исключением определенных случаев.
• Технические чертежи определяют требования к готовым (полным) деталям. Все размеры и допуски, необходимые для определения готовой детали, должны быть показаны на чертеже. Если дополнительные размеры могут быть полезны, но не требуются, они могут быть помечены как справочные.
• Размеры должны применяться к элементам и располагаться таким образом, чтобы отображать функцию элементов. Кроме того, размеры не должны подвергаться более чем одной интерпретации.
• Следует избегать описаний методов производства. Геометрия должна быть описана без явного определения метода изготовления.
• Если определенные размеры требуются во время производства, но не требуются в окончательной геометрии (из-за усадки или по другим причинам), они должны быть помечены как необязательные.
• Все размеры и допуски должны быть расположены для максимальной читаемости и должны применяться к видимым линиям истинных профилей.
• Когда геометрия обычно контролируется размерами манометра или кодом (например, исходными материалами), размер (размеры) должны быть указаны вместе с калибром или номером кода в скобках после размера или под ним.
• Углы 90 ° предполагаются, когда линии (включая центральные линии) показаны под прямым углом, но угловой размер явно не показан. (Это также относится к другим ортогональным углам 0 °, 180 °, 270 ° и т. Д.)
• Размеры и допуски действительны при 20 ° C (68 ° F) и 101,3 кПа (14,69 фунтов на кв. Дюйм), если не указано иное.
• Если явно не указано иное, все размеры и допуски действительны только тогда, когда элемент находится в свободном состоянии.
• Размеры и допуски применяются к длине, ширине и глубине элемента, включая изменение формы.
• Размеры и допуски применяются только на том уровне чертежа, на котором они указаны. Необязательно, чтобы они применялись на других уровнях чертежа, если только спецификации не повторяются на чертеже (ах) более высокого уровня.

(Примечание: приведенные выше правила не являются точными правилами, изложенными в стандарте ASME Y14.5-2009.)

Символы

Допуски: Тип допусков, используемых с символами в рамках функций управления, может быть 1) равным двусторонним 2) неравным двусторонним 3) односторонним 4) без определенного распределения («плавающая» зона)

Допуски для символов профиля равны двусторонним, если не указано иное, а для символов положения допуски всегда равны двусторонним. Например, положение отверстия имеет допуск 0,020 дюйма. Это означает, что отверстие может перемещаться на ± 0,010 дюйма, что является равным двусторонним допуском. Это не означает, что отверстие может перемещаться на +.015 / --.005 дюймов, что является неравным двусторонним допуском. Неравные двусторонние и односторонние допуски для профиля указываются путем добавления дополнительной информации, чтобы четко показать, что это именно то, что требуется.

Справочная таблица геометрических допусков (согласно ASME Y14.5 M-1982)

Тип контроля	Геометрические характеристики	Символ	Unicode персонаж	Соответствующая особенность		Затронуто виртуальное состояние	Справочные данные	Модифицирован		Затронуты
				Поверхность	Из размер			Ⓜ	Ⓢ	Бонус	сдвиг
Форма	Прямолинейность[3]		⏤ U + 23E4	да	да	Размера[а]	Нет	Размера[а]	Нет[c]	Ⓜ[d]	Нет
Форма	Плоскостность[4]		⏥ U + 23E5	да	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет[c]	Нет	Нет
Форма	Округлость[4]		○ U + 25CB	да	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет[c]	Нет	Нет
Форма	Цилиндричность		⌭ U + 232D	да	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет[c]	Нет	Нет
Профиль	Профиль линия		⌒ U +2312	да	Нет	Нет	да[e]	Нет	Нет[c]	Нет	Datum, Ⓜ[b]
Профиль	Профиль поверхности		⌓ U +2313	да	Нет	Нет	да[e]	Нет	Нет[c]	Нет	Datum, Ⓜ[b]
Ориентация	Перпендикулярность		⟂ U + 27C2	да	да	Размера[а]	да	Размера[а]	Нет[c]	Ⓜ[d]	Datum, Ⓜ[b]
Ориентация	Угловатость		∠ U +2220	да	да	Размера[а]	да	Размера[а]	Нет[c]	Ⓜ[d]	Datum, Ⓜ[b]
Ориентация	Параллелизм		∥ U +2225	да	да	Размера[а]	да	Размера[а]	Нет[c]	Ⓜ[d]	Datum, Ⓜ[b]
Расположение	Симметрия[f][грамм]		⌯ U + 232F	Нет	да	да	да	Нет	Нет	Нет	Нет
Расположение	Должность		⌖ U +2316	Нет	да	да	да	да	да	Ⓜ[d]	Datum, Ⓜ[b]
Расположение	Концентричность[f]		◎ U + 25CE	Нет	да	да	да	Нет	Нет[c]	Нет	Нет
Закончиться	Круговое биение		↗ U +2197	да	да	Размера[а]	да	Нет	Нет[c]	Нет	Нет
Закончиться	Общее биение		⌰ U +2330	да	да	Размера[а]	да	Нет	Нет[c]	Нет	Нет

1. Применительно к особенность размера.
2. Когда на опорный элемент размера ссылается модификатор максимального состояния материала.
3. Автоматически^[b]
4. Когда используется модификатор максимального состояния материала.
5. Также может использоваться как элемент управления формы без ссылки на базу.
6. В редакции 2018 года и концентричность, и симметрия были удалены и больше не поддерживаются.
7. Характеристики символа симметрии не были включены в версию диаграммы, на которой основана эта диаграмма. Символ симметрии был исключен из стандарта Y14.5M примерно в 1982 году и повторно добавлен примерно в 1994 году.

Символы, используемые в «рамке управления элементом», чтобы указать описание элемента, допуск, модификатор и ссылки на датум

Символ	Unicode персонаж	Модификатор	Примечания
	Ⓕ U + 24BB	Свободный штат	Применяется только тогда, когда деталь ограничена иным образом
	Ⓛ U + 24C1	Наименьшее материальное состояние (LMC)	Полезно для поддержания минимальной толщины стенок
	Ⓜ U + 24C2	Максимальное состояние материала (MMC)	Обеспечивает бонусную толерантность только для элемента размера
	Ⓟ U + 24C5	Прогнозируемая зона допуска	Подходит для резьбовых отверстий для длинных шпилек
	Ⓢ U + 24C8	Независимо от размера элемента (RFS)	Не входит в версию 1994 года. См. Параграф. A5, пункт 3. Также п. D3. Также рисунок 3-8.
	Ⓣ U + 24C9	Касательная плоскость	Полезно для интерфейсов, где форма не требуется
		Непрерывная функция	Определяет группу элементов, которые должны рассматриваться геометрически как единый элемент.
		Статистическая терпимость	Появляется в версии стандарта 1994 г., предполагает соответствующий статистический контроль процесса.
	Ⓤ U + 24CA	Неравномерный двусторонний	Добавлен в стандарт 2009 г. и относится к неравному распределению профилей. Число после этого символа указывает допуск в направлении «плюс материал».

Датмы и привязки датумов

Дальнейшая информация: Ссылка на базу

А датум виртуальная идеальная плоскость, линия, точка или ось. А опорный элемент это физическая особенность детали, обозначенной ИГД символ функции и соответствующие базовый элемент треугольник, например,

${\displaystyle {\displaystyle \Box }\!\!\!\!{\scriptstyle {\mathsf {A}}}\!-\!\!\!-\!\!\!\blacktriangleleft \!\!\!|}$

Затем они обозначаются одной или несколькими «ссылками на данные», которые указывают измерения, которые должны быть выполнены по отношению к соответствующему элементу базы.

Сертификация GD&T

Американское общество инженеров-механиков (ASME) предоставляет два уровня сертификации:^[5]

• Технолог GDTP, который обеспечивает оценку способности человека понимать чертежи, которые были подготовлены с использованием языка геометрических размеров и допусков.
• Senior GDTP, который обеспечивает дополнительную меру способности человека выбирать правильные геометрические элементы управления, а также правильно применять их к чертежам.

Обмен данными

Обмен информацией о геометрических размерах и допусках (GD&T) между CAD системы доступны с разным уровнем точности для разных целей:

• На заре САПР в файл обмена записывались только строки, тексты и символы. Принимающая система могла отображать их на экране или распечатывать, но интерпретировать их мог только человек.
• Презентация GD&T: На следующем более высоком уровне информация о презентации улучшается за счет их группировки в выноски для конкретной цели, например а обозначение элемента базы и система отсчета данных. Также имеется информация о том, какие из кривых в файле являются выносками, проекциями или размерными кривыми и какие используются для формирования формы продукта.
• Представительство GD&T: В отличие от представления GD&T, представление GD&T не имеет отношения к тому, как информация представляется пользователю, а касается только того, какой элемент формы продукта имеет какие характеристики GD&T. Система, поддерживающая представление GD&T, может отображать информацию GD&T в некотором дереве и других диалоговых окнах и позволять пользователю напрямую выбирать и выделять соответствующую функцию на форме продукта, 2D и 3D.
• В идеале и представление, и представление GD&T доступны в файле обмена и связаны друг с другом. Затем принимающая система может позволить пользователю выбрать выноску GD&T и выделить соответствующую функцию на форме продукта.
• Расширение представления GD&T заключается в определении формального языка для GD&T (подобного языку программирования), который также имеет встроенные правила и ограничения для правильного использования GD&T. Это все еще область исследований (см. Ниже ссылку на McCaleb и ISO 10303-1666).
• Проверка GD&T: На основе данных представления GD&T (но не на презентации GD&T) и формы продукта в каком-либо полезном формате (например, граничное представление ), можно проверить полноту и непротиворечивость информации GD&T. Программный инструмент FBTol от Завод Канзас-Сити наверное, первый в этой области.
• Информация о представлении GD&T может также использоваться для программного планирования производства и расчета стоимости деталей. См. ISO 10303-224 и 238 ниже.

Документы и стандарты

ISO TC 10 Техническая документация по продукту

• ISO 128 Технические чертежи - Указание размеров и допусков
• ISO 7083 Условные обозначения для геометрических допусков - пропорции и размеры
• ISO 13715 Технические чертежи. Края неопределенной формы. Словарь и обозначения.
• ISO 15786 Упрощенное представление и определение размеров отверстий
• ISO 16792: 2015 Техническая документация по продукту - Практика использования данных определения цифровых продуктов (Примечание: ISO 16792: 2006 был получен из ASME Y14.41-2003 с разрешения ASME)

ISO / TC 213 Габаритные и геометрические характеристики и проверка изделий

В ISO / TR 14638 GPS - Генеральный план проводится различие между фундаментальными, глобальными, общими и дополнительными стандартами GPS.

• Основные стандарты GPS
  • ISO 8015 Концепции, принципы и правила
• Глобальные стандарты GPS
  • ISO 14660-1 Геометрические особенности
  • ISO / TS 17, ориентация и расположение
  • ISO 1101 Геометрические допуски - допуски формы, ориентации, расположения и биения
    • Поправка 1 Представление спецификаций в виде 3D модели
  • ISO 1119 Серия конических конусов и конических углов
  • ISO 2692 Геометрические допуски - максимальная потребность в материалах (MMR), минимальная потребность в материалах (LMR) и требование взаимности (RPR)
  • ISO 3040 Определение размеров и допусков - Конусы
  • ISO 5458 Геометрические допуски - допуски позиционирования
  • ISO 5459 Геометрические допуски - базы и системы координат
  • ISO 10578 Допуск ориентации и местоположения - Расчетная зона допуска
  • ISO 10579 Определение размеров и допусков - нежесткие детали
  • ISO 14406 Добыча
  • ISO 22432 Функции, используемые в спецификации и проверке
• Общие стандарты GPS: Поверхность ареала и профиля
  • ISO 1302 Указание текстуры поверхности в технической документации на изделие
  • ISO 3274 Фактура поверхности: Профильный метод - Номинальные характеристики контактных (игольчатых) инструментов
  • ISO 4287 Текстура поверхности: метод профиля - термины, определения и параметры текстуры поверхности
  • ISO 4288 Фактура поверхности: Метод профиля - Правила и процедуры оценки текстуры поверхности
  • ISO 8785 Дефекты поверхности - термины, определения и параметры
  • Форма поверхности не зависит от системы отсчета или системы отсчета. У каждого из них есть часть 1 для Словарь и параметры и часть 2 для Операторы спецификации:
    • ISO 12180 Цилиндричность
    • ISO 12181 Округлость
    • ISO 12780 Прямолинейность
    • ISO 12781 Плоскостность
  • ISO 25178 Текстура поверхности: Ареал
• Общие стандарты GPS: Методы экстракции и фильтрации
  • ISO / TS 1661 Фильтрация
  • ISO 11562 Фактура поверхности: Профильный метод - Метрологические характеристики фазокорректирующих фильтров
  • ISO 12085 Фактура поверхности: Метод профиля - Параметры мотива
  • ISO 13565 Профильный метод; Поверхности со слоистыми функциональными свойствами

Стандарты ASME

• ASME Y14.41 Практика работы с данными определения цифрового продукта
• ASME Y14.5 Определение размеров и допусков
• ASME Y14.5.1M Математическое определение принципов определения размеров и допусков

ASME также работает над переводом на испанский язык стандарта ASME Y14.5 - Стандарт определения размеров и допусков.

Стандарты GD&T для обмена и интеграции данных

• ISO 10303 Системы промышленной автоматизации и интеграция - Представление и обмен данными о продукте
  • ISO 10303-47 Встроенный универсальный ресурс: допуски на изменение формы
  • ISO / TS 10303-1130 Модуль приложения: производный элемент формы
  • ISO / TS 10303-1050 Модуль приложения: допуск на размер
  • ISO / TS 10303-1051 Модуль приложения: геометрические допуски
  • ISO / TS 10303-1052 Модуль приложения: допуск по умолчанию
  • ISO / TS 10303-1666 Модуль приложения: расширенный геометрический допуск
  • ISO 10303-203 Протокол приложения: 3D-проектирование механических деталей и узлов с контролируемой конфигурацией
  • ISO 10303-210 Протокол приложения: электронная сборка, межсоединение и дизайн упаковки
  • ISO 10303-214 Протокол приложения: основные данные для процессов проектирования автомобильной механики
  • ISO 10303-224 Протокол приложения: определение механического продукта для планирования процесса с использованием функций обработки
  • ISO 10303-238 Протокол приложения: интерпретируемая приложением модель для компьютеризированных числовых контроллеров (ШАГ-NC)

Смотрите также

• Спецификация отделки поверхности
• Инженерная подгонка
• Инженерная терпимость

Рекомендации

1. Макмиллан, Дэвид М .; Крандалл, Ролланд (2014). «Библиография для определения размеров и допусков». Кольцевой корень. В архиве из оригинала 27 марта 2019 г.. Получено 24 октября, 2018.
2. Определение размеров и допусков, ASME y14.5-2009. Нью-Йорк: Американское общество инженеров-механиков. 2009 г. ISBN  0-7918-3192-2.
3. «Геометрические размеры и допуски», Википедия, 2020-03-28, получено 2020-04-02
4. «GD&T, определение геометрических размеров и допусков, GD&T, плоскостность, круглость, допуск плоскостности, допуск круглости». www.cobanengineering.com. Получено 2020-04-02.
5. "Ресурсы". Консультанты по техническому обучению. 2020 г.. Получено 2020-09-20.

дальнейшее чтение

• Маккалеб, Майкл Р. (1999). «Концептуальная модель данных систем отсчета» (PDF). Журнал исследований Национального института стандартов и технологий. 104 (4): 349–400. Дои:10.6028 / jres.104.024. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-10-18. Получено 2011-09-13.
• Хенцольд, Георг (2006). Геометрические размеры и допуски для проектирования, производства и контроля (2-е изд.). Оксфорд, Великобритания: Эльзевир. ISBN  978-0750667388.
• Сринивасан, Виджай (2008). «Стандартизация спецификации, проверка и обмен геометрией продукта: исследования, состояние и тенденции». Системы автоматизированного проектирования. 40 (7): 738–49. Дои:10.1016 / j.cad.2007.06.006.
• Дрейк-младший, Пол Дж. (1999). Справочник по выбору размеров и допусков. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN  978-0070181311.
• Нойман, Скотт; Нойман, Эл (2009). GeoTol Pro: Практическое руководство по геометрическим допускам согласно ASME Y14.5-2009. Дирборн, Мичиган: Общество инженеров-технологов. ISBN  978-0-87263-865-5.
• Брамбл, Келли Л. (2009). Геометрические границы II, Практическое руководство по интерпретации и применению ASME Y14.5-2009,. Инженеры Edge.
• Уилсон, Брюс А. (2005). Расчет размеров и допусков. США: Гудхарт-Уилкокс. п. 275. ISBN  978-1-59070-328-1.

внешняя ссылка

• Общие допуски на линейные и угловые размеры согласно ISO 2768
• Что такое GD&T
• Важность GD&T
• Глоссарий терминов и определений GD&T
• GDT: Введение
• Сертификация ASME
• Изменения и дополнения в ASME Y14.5M
• NIST MBE PMI Validation and Conformance Test Project Тестирует реализацию GD&T в САПР
• Анализатор и просмотрщик файлов STEP - Анализируйте GD&T в файле STEP