GD&T-Grundlagen: Ein einfacher englischer Leitfaden für bearbeitete Teile

GD&T-Grundlagen laufen auf eine einzige Idee hinaus: Eine Zeichnung soll kommunizieren, wie ein Teil funktionieren muss, nicht nur, wie groß es ist Geometric Dimensioning & Tolerancing (GD&T) ist die Symbolsprache, die Ingenieure auf Drucken und 3 D-Modellen setzen, um eine akzeptable Variation in Form, Ausrichtung, Lage, und Auslauf auszudrücken Wenn Sie technische Zeichnungen lesen oder produzieren & Sie maschinell darauf (Diese Anleitung führt Sie durch jeden Baustein: Datums, den Feature-Control-Rahmen, alle 14 Symbole (und warum zwei davon 2018 verschwunden sind), Materialzustandsmodifikatoren, und wie man einen echten Callout liest.

Was ist GD&T? (Und warum Ingenieure es verwenden)

GD&T ist ein System, das verwendet wird, um sowohl die Nenngeometrie eines Teils als auch die Variationen in der geometrischen Form zu beschreiben und zu kommunizieren, die akzeptabel sind, damit das Teil weiterhin ordnungsgemäß funktioniert. Anstatt ein Teil mit ausschließlich linearen Abmessungen und Grenzen detailliert darzustellen, enthält GD&T eine Reihe von Symbolen, um mitzuteilen, was funktionell wichtig ist - dass eine Oberfläche flach bleibt, eine Bohrung rund ist oder ein Lochmuster, das mit seinem passenden Teil ausgerichtet ist.

In den USA ist das System Standard; In anderen Teilen der Welt wird das System jedoch als ISO 1101:2017 bezeichnet.

GD&T wird implementiert, weil eine Standardabmessung auf einem Druck technisch zwar spezifikationsintern, aber effektiv nicht funktionsfähig sein kann Eine Tischplatte, die beispielsweise nur die Höhenvariation zwischen 750 mm und 780 mm anzeigt, könnte an einem Ende nur 750 mm und am anderen 780 mm messen (eine 30-mm-Steigung) und dennoch als innerhalb der Toleranz gekennzeichnet sein Eine Ebenheitskontrolle definiert jedoch, worauf es tatsächlich ankommt, also wie die Oberfläche wirken muss, direkt Zweck hinter GD&T ist, dass sie eine einzige Standardanforderung an den Designer, Hersteller und Inspektoren übermittelt, wobei Unklarheiten vermieden werden, indem sie sich auf funktionale Anforderungen konzentriert, im Gegensatz zu hergestellten Textbüchern, um dieses Prinzip zu beschreiben und um ein wahres Lehrprofil, das gleiche Prinzip zu beschreiben Milwaukee School of Engineering, In § & T wird beschrieben, dass es die Idealform mit Grenzen definiert.

GD&T vs. Traditionelle (koordinierte) Toleranzierung: Der wahre Unterschied

Koordinatentoleranzierung Steuert Form und Ortung des Merkmals mit X, Y-Daten und Toleranzen Während dieser Ansatz in Bezug auf die Position recht spezifisch zu sein scheint, berücksichtigt er nicht die tatsächliche Form; Wenn Sie den Mittelpunkt des Merkmals genau auf den Punkt “Null” legen, kann das Loch frei nach oben, links, rechts oder sogar nicht kreisförmig innerhalb eines 20 mm großen Bereichs mit der Zielposition verlaufen.

Die Aha! das machte GD&T. Stanley Parker, der um 1940 mit Marinewaffen arbeitete, erkannte, dass runde Bosse und Löcher eine runde Toleranzzone brauchten, keine quadratische. Es endete in den 50er Jahren als militärischer Standard und war der Vorläufer der heutigen wahren Position.

Also, was sollten Sie verwenden? beides. Plus/Minus-Toleranzierung funktioniert genau in Ordnung für die Funktionsgröße; GD&T zeigt seinen tatsächlichen Wert für Funktionen, die ausgerichtet, gepaart oder gedreht werden müssen Folgen Sie diesem Entscheidungsleitfaden.

Die drei Bausteine: Daten, Funktionskontrollrahmen und Grundabmessungen

Bevor eines dieser Symbole wichtig ist, müssen drei Dinge an Ort und Stelle sein Holen Sie diese drei Elemente richtig und der Rest von GD&T tendiert dazu, zu folgen:

1. Datumsangaben und der Bezugssystemrahmen (DRF). “Ein Datum (es kann primäre, sekundäre und tertiäre Datumsangaben geben) antwortet ”Was messe ich?“Jede dieser Bezugsseiten definiert eine Ebene und zusammen definieren sie ein Referenzkoordinatensystem, an dem alle anderen Steuerelemente auf dem Teil gemessen werden. (Dieses gesamte System aus drei senkrechten Bezugsseiten wird als Bezugssystem bezeichnet). Ein Bezugssystem (das tatsächliche Loch, die Kante oder die Oberfläche auf dem Teil, der zur Erstellung des primären, sekundären und tertiären Datums verwendet wird) sollte idealerweise ein Teil der Bezugssmerkmale sein, die der Teil normalerweise bei der Verwendung kontaktieren würde. Die Festlegung des richtigen Bezugspunkts ist wohl am wichtigsten.

2. Der Feature Control Frame (FCF).Dies ist das Standard-Boxed-Symbol, von links nach rechts gelesen setzt es sich zusammen aus: Das geometrische Steuersymbol selbst (also Geradheit, Ebenheit, Position) Gefolgt von Form und Wert der Toleranzzone (die Toleranzzone (die Toleranzzone), wenn die Toleranzzone ein Vorzeichen hat die Zone ist zylindrisch).Dies kann ein Materialmodifikator folgen oder auch nicht Es folgen ein oder mehrere Datumsreferenzen (mit Angabe, welche der festgelegten Datumsebenen (n) die Zone definieren, wiederum in der Reihenfolge des Primat aufgeführt) Ein einzelner Feature-Control-Frame steuert ein einzelnes Merkmal mehr als das gleiche Feature-Kontroll-Frame anwenden können.

3. Grundmaße Eine Grundmaße ist ein theoretisch exakter Wert (und erscheint immer in einem Kasten).Sie legt eine genaue Position, Ausrichtung oder einen genauen Winkel fest. Diese Grundmaße legen die wahre theoretisch perfekte Geometrie fest, nicht die zulässige Toleranz, die vom Feature Control Frame (FCF) verwaltet wird. Ein häufiges Beispiel ist ein echtes Positionslochmuster, bei dem jeder Ort durch eine kastenförmige Grunddimension definiert wird und dann die Position selbst durch die zulässige Abweichung von der wahren Position (definiert durch die FCF) definiert wird.

Was ist die 3-2-1 Regel für GD&T?

Die 3-2-1-Regel Die Regel besagt, dass Sie einen prismatischen Teil mithilfe von sechs Kontakten vollständig gegen den Bezugssystem-Referenzrahmen einschränken. Das Bezugsprimär trifft 3 (ein Translations- und zwei Rotationsfreiheitsgrad). Das Bezugsprosekundär trifft 2 (jeweils einer) und das Bezugstertiär trifft die letzten 1. Drei plus zwei plus eins ergibt insgesamt sechs, Sie haben die Bewegung des Teils bei der Inspektion in einer Wiederholbarkeit gesperrt. Die Maschinendesignkurse der Iowa State University Bringen Sie dieselbe primäre/sekundäre/tertiäre Sequenz für Positionsinspektionen bei. Erhalten Sie die Sequenz falsch, und sie rockt und wackelt an eine andere Position, wodurch sich Ihre Zahlen ändern.

Die 14 GD&T-Symbole, gruppiert in 5 Kategorien

Merken Sie sich nicht Karte Anfänger versuchen alle Symbole zu lernen, wie sie auf einem Bauplan erscheinen, aber das ist überwältigend und unnötig, stattdessen lernen Sie sie, wie fünf Familien-Ingenieure dies nennen “Die 5-Kategorie-Karte” Sobald Sie wissen, zu welcher Familie ein Symbol gehört, wissen Sie intuitiv, wo es auf die Baupläne passt und ob es ein Datum braucht.

Was sind die 14 Symbole in GD&T?

Laut ASME Y14.5-2009 gab es in diesen fünf Kategorien 14 geometrische charakteristische Symbole: Form (Geradheit, Ebenheit, Zirkularität, Zylinderigkeit), Profil (Linien, Oberflächen), Orientierung (Winkel, Senkrechtheit, Parallelität), Lage (Position, Konzentrizität, Symmetrie) und Auslauf (zirkulär, insgesamt). ASME Y14.5-2018 hat das gesamte Konzept, die Begriffe und Symbole der Konzentrizität und Symmetrie abgeschafft und es auf 12 verbleibende Symbole reduziert. Vollständige Karte:

Beachten Sie, dass sich die physikalische Form von Symbolglyphen auf vielen Computerschriftarten unterscheidet, es also die Symbolkategorie und das Textsymbol selbst sind, die ihre Bedeutung für Blaupausen definieren Beachten Sie, wie auf ASME Y14.5-2018, die Datumsspalte gibt Ihnen eine signifikante Verknüpfung; alle Formsteuerungssymbole brauchen nie ein Datum, weil das Teil enthält seine eigenen Referenzmerkmal (e), während jedes Symbol in Ausrichtung, Standort und Runout ein Datum benötigt.

Formkontrollen: Ebenheit, Geradheit, Zirkularität, Zylinderkraft

Steuerform einzelner Merkmale Formsteuerungen überwachen die Form eines einzelnen Merkmals gegen sich selbst, erfordern also kein Datum Bei einer Ebenheitsüberprüfung (Planaritätsüberprüfung) werden zwei parallele Ebenen mit einer bestimmten Toleranz auseinander festgelegt, dann wird sichergestellt, dass das gesamte gemessene Merkmal innerhalb dieser Grenzen liegt Dies ist eine perfekte Kontrolle für eine Innenfläche oder eine überlappte Oberfläche, sagen wir eine ID-O-Ring-Rille oder eine Dichtfläche. Eine ähnliche Prüfung für ein Linienelement oder eine Achse, Geradheit, funktioniert genau so, wie ihr Name impliziert. Die Zirkularität (Kreiskularität) macht eine Überprüfung eines einzelnen Querschnitts eines Lochs oder einer Welle, während die Zylindrizität (Zylindrizität) strenger ist, da sie Rundungsform, Planarität und damit die teuerste Länge eines Zylinse entlang der gesamten Länge eines Zylinders abdeckt.

Sei nicht die Person, die enge Ebenheitskontrollen und Dichtheitsparallelität auf derselben Seite stapelt. Es gibt eine Redundanz zur Parallelität; Der Parallelitätsaufruf hat seine eigenen Formanforderungen an die Winkelheit; Daher wird die Ebenheitskontrolle implizit auch eng zusammen mit etwaigen Geradheitsanforderungen festgelegt. Überprüfen Sie immer, ob Ihre Funktionskontrollen Redundanzen aufweisen, und entfernen Sie unnötige Extra-Unnötige. Jede einzelne zusätzliche Form-, Orientierungs- oder Standortsteuerung, die die Produktfunktionalität nicht direkt unterstützt, erhöht die Kosten und Inspektionszeit für das Team.

Orientierungs- und Standortkontrollen: Parallelität, Senkrechtheit, Position

Die übrigen dieser Steuerungen weisen auch auf Datumsangaben hin, denn “im Winkel” oder “an der richtigen Stelle” bedeutet nur etwas relativ zu etwas anderem Die Winkelhaftigkeit hält ein Merkmal in einem Grundwinkel zu einem Datum, die Senkrechtheit ist der Spezialfall der Winkelheit 90, die Parallelität hält ein Merkmal parallel zu einem Datum, und für eine Achse kann sie eine zylindrische Zone verwenden, indem sie vor dem Wert ein addiert.

Position (wahre Position) ist das Arbeitstier - die am häufigsten verwendete Steuerung in ganz GD&T. Es lokalisiert ein Merkmal oder ein ganzes Muster mithilfe von kastenförmigen Grundabmessungen und ermöglicht dann die Abweichung innerhalb einer normalerweise zylindrischen Zone, die auf die Daten verweist. Genau hier zahlt sich der 57%-Bereichsvorteil gegenüber früher aus: Eine runde Positionszone akzeptiert mehr gute Teile als die quadratische Box für die gleiche Passform.

“Ein zylindrischer Positionsruf braucht fast immer alle drei Datumsangaben, um die Zone vollständig einzugrenzen. Unter-einspannen Sie es mit nur ein oder zwei und das Teil kann rocken oder drehen, und Ihre Messung wird sich nicht wiederholen - was der Grund Nummer eins ist, warum Anfänger gute Teile ‘nicht schaffen’

Wo werden diese Steuerungen hergestellt und verifiziert? Auf den Maschinen, die Merkmale zueinander lokalisieren - a CNC-Drehmaschine Für koaxial gedrehte Merkmale, oder ein vertikales Bearbeitungszentrum für Lochmuster Das Auswählen von Bezugserscheinungen, die zu den Passschnittstellen des Teils passen, nicht die am einfachsten zu berührenden Flächen, macht Positionstoleranzen auf dem Boden erreichbar.

Profil- und Auslaufsteuerungen (und die Symbole ASME gelöscht)

Profil einer Oberfläche ist die leistungsfähigste Einzelsteuerung in GD&T: Sie definiert eine 3 D-Toleranzzone - zwei versetzte Flächen - zwischen denen die eigentliche Oberfläche fallen muss, und sie kann für Größe, Form, Ausrichtung, Lage auf einmal einstehen Deshalb dominiert sie moderne modellbasierte Zeichnungen Profil einer Linie erledigt die gleiche Arbeit auf einzelnen 2 D-Querschnitten.

Durchlauf steuert rotierende Teile gegen eine Bezugsachse. Der kreisförmige Durchlauf prüft “Wobbeln”an einem einzigen Querschnitt, während sich der Teil dreht; Der Gesamtdurchlauf überprüft die gesamte Oberfläche auf einmal und erfasst gemeinsam Geradheit, Verjüngung und Profilfehler - ideal zum Tragen von Zapfen und Dichtungsflächen, die auf einem erzeugt werden CNC-Zylinderschleifer.

Materialzustandsmodifikatoren (MMC, LMC) und Bonustoleranz

Materialmodifikatoren – wo GD&T beginnt, Geld statt Geometrie zu bedeuten GD&T wird verwendet, um die Toleranz basierend auf der im Bau befindlichen Dimension des Merkmals zu ändern Sie können in drei Zuständen denken; das erste ist Standard oder kein Symbol und wird RFS aufgerufen (unabhängig von der Funktionsgröße).Es ist der Zustand, in dem die Toleranz unabhängig von der Größe fest bleibt. Als nächstes kommt mmc (maximaler Materialzustand, M) und ist der Zustand, in dem das Teil das MEISTE Material hat; kleine Löcher oder große Wellen. Sein Gegenteil ist LMC (kleinster Materialzustand, L) und ist der geringste Materialzustand; große Löcher oder kleine Wellen.

Bonustoleranz ist Auszahlungszeit Wenn bei MMC eine Positionstoleranz gegeben wird, trägt alles, was Sie dem mmc hinzufügen, zur akzeptablen Positionstoleranz bei Einfach ausgedrückt, erhalten Sie einen Bonus dafür, dass Sie ein Durchfahrtsloch nur ein kleines bisschen größer bohren lassen, damit es für Sie weniger kritisch ist, es genau zentriert zu haben. Es wurde geschrieben, dass, “Eine Funktion darf ihre Positionstoleranzen proportional zu ihrer Abweichung von ihrer mmc-Abmessung ‘lockern’. Dieses Prinzip ist wertvoll für Durchgangslöcher und für Merkmale, die Bolzenlochmuster bilden” MMC für Durchgangslöcher und Bolzenmuster verwenden, bei denen die Montage das Ziel ist; halten Sie bei RFS enge, ausrichtungskritische Merkmale, weil die Position wichtiger ist als die freie Montage.

So lesen Sie einen echten GD&T-Callout: Ein funktioniertes Beispiel

Normalerweise kombiniert man diese Funktion mit einem Funktionssteuerrahmen für das Loch mit 0,25 Durchmesser (() und einem Muster für dieses Loch, um eine Platzierung zur Überprüfung zu ermöglichen: | 0,25 | A | B | C Der Satz hier lautet: 0,25 is für einen Zylinder. ist für den Durchmesser (Sie geben Form und nicht Buchse an).ist für MMC, daher ist eine Bonustoleranz verfügbar.A, B und C ist der Ort, an dem Sie es auf dem Druck messen würden.

Die absolute, perfekte Position dieses Lochs auf dem Teil ist mit einer Reihe von Grundabmessungen zu finden (normalerweise verpackt und an anderer Stelle auf dem Druck); Dieses GD&T-Feld gibt an, wie stark Sie von dieser perfekten Position abweichen dürfen, wie durch Messen bestimmt wird, während das Teil auf die genannten Daten beschränkt ist.

Hier ein Beispiel, das die Bedeutung der Datumsbestellung verdeutlicht Ein brandneuer Prüfer sieht eine Klammer mit ihrer Position als A|B|C bezeichnet, entscheidet sich aber dafür, die Klammer zuerst auf Seite B festzuklemmen, weil sie einfacher zugänglich ist Dadurch schaukelt das Teil ein paar Tausendstel auf einen Grat, die gemessene Lochposition geht etwas über 0,25 mm und 40 ‘schlechte Klammern landen in Quarantäne. Nun kommt ein erfahrener Prüfer mit Datum A, wie im Druck dargestellt, wieder an und jedes Teil sitzt schön, sitzt flach und misst als OK. Die Teile haben sich nicht geändert, nur die Herangehensweise des Bedieners an die Gewohnheiten des Drucks war das Relativ-Datum? Digitale Auslesungen (DRO) Wiederholbare Setups zu vereinfachen.

6 häufige GD&T-Fehler, die Schrott verursachen (und warum GD&T sich schwer anfühlt)

GD&T ist aus einem, sehr guten Grund, knifflig: All die kleinen Symbole sind die 201TP10 T, die den einfachen Teil ausmachen; aber Datumsauswahl, Toleranzzonenformauswahl und das Lesen des Rahmens in der richtigen Sequenz sind die anderen 801TP10 T und da geht fast jeder verloren Diese sechs Fehler machen den Löwenanteil von Anfängerschrott und Zeichenablehnung aus.

Warum ist GD&T so schwer?

Bei GD&T geht es nicht um die zwölf bis vierzehn Symbole; es geht um SYSTEMS-Denken Bei richtiger Anwendung eines Single-Position-Callouts müssen Sie mehrere Interaktionen berücksichtigen, nicht nur eine: Datumsmerkmale basierend auf der Funktion auswählen, einen wiederholbaren Datumsreferenzrahmen einrichten, spezifische Grundmaße entwerfen, eine Toleranzzonenform auswählen, einen Materialmodifikator auswählen und bestätigen, dass das Teil konsistent fixiert und gemessen werden kann Diese sechs interagierenden Entscheidungen bestimmen, wie ein Callout verarbeitet wird, und diese sechs Entscheidungen interagieren mit anderen Anrufen im Frame und im Rest des Drucks. Gute Nachrichten hier: Es ist lernbar. am Arbeitsplatz! Beginnen Sie damit, Ihre Daten korrekt zu machen. Die meisten GD&T-Trace-Fehnt-Kit-Fehlt-Folge-Kit-Kit-Kit-Kit-Kit-Kit-Kit-Kit-Kit-5.

Branchenausblick: Von 2 D-Zeichnungen bis zur modellbasierten Definition (MBD)

Die größte Veränderung von ASME in der Welt von GD&T, mehr noch als ein neues Symbol, muss dort stattfinden, wo die Symbole platziert werden. Immer mehr Geschäfte bewegen sich von 2D-Papierzeichnungen in eine modellbasierte Definition (MBD), wo Toleranzen und GD&T als Produktfertigungsinformationen (PMI) direkt an das 3D-CAD-Modell angehängt werden. Eine große Anstrengung ist das Programm des US National Institute of Standards and Technology (NIST), das den Schritt unterstützt und MBD als “das Konzept erklärt, das eine technische Komponente und die notwendigen Herstellungs-, Montage-, Inspektions- und Testprozesse definiert.‘mit Hilfe computergenerierter 3D-CADec-Modelle und ihrer Anmerkungen, die eine einzelne Definition des PMIST-Modells bilden.

Die wichtigsten Erkenntnisse aus diesen Informationen für Ihre Arbeit an Projekten im nächsten Jahr sind: Erstens sind die aktuellen Standards, auf die Sie Ihr Lernen konzentrieren können, ASME Y14.5-2018 (für die USA) und ISO 1101:2017 für International (ISO-Standard), nicht die älteren GD&T-Sets aus dem Jahr 2009, die immer noch Konzentrizität und Symmetrie beinhalten. Zweitens ist die GD&T-Kenntnisse zum Lesen von Modellen nicht nur Drucken unbedingt erforderlich geworden. Wenn ein Shop ein Angebot für einen GD&T-MBMD-Datensatz bereitstellt, sollten ihre Programmierer und Inspektoren PMI auf dem 3D-Modell auf die gleiche Weise unterschreiben, wie sie Ihr 2-Funktionskontrollmodell direkt aus dem DT-Interessen übernehmen.

Häufig gestellte Fragen