Bases GD&T : Un guide en anglais simple pour les pièces usinées

Les bases de GD & T se résument à une seule idée : un dessin doit communiquer comment une pièce doit fonctionner, pas seulement quelle est sa taille Le dimensionnement géométrique & tolérancement (GD & T) est le langage des symboles que les ingénieurs mettent sur les impressions et les modèles 3 D pour epresser la variation acceptable dans la forme, l'orientation, l'emplacement, et le voile Si vous lisez ou produisez des dessins d'ingénierie (en) ou que vous y machinez (en) ; ce guide vous parcourt chaque bloc de bâtiment : les datums, le cadre de contrôle des fonctionnalités, tous les 14 symboles (et pourquoi deux d'entre eux ont disparu en 2018), les modificateurs de condition matérielle, et comment lire un appel réel.

Qu'est-ce que le GD&T ? (Et pourquoi les ingénieurs l'utilisent)

GD & T est un système utilisé pour décrire et communiquer à la fois la géométrie nominale d'une pièce, ainsi que les variations de forme géométrique qui sont acceptables pour que la pièce continue à fonctionner correctement Au lieu de détailler une pièce avec uniquement des dimensions et des limites linéaires, GD & T incorpore une série de symboles pour communiquer ce qui est fonctionnellement important - qu'une surface restera plate, un alésage rond ou un motif de trous alignés avec sa partie d'accouplement.

Aux États-Unis, le système est standard ; cependant, dans d’autres parties du monde, le système est appelé ISO 1101 :2017.

GD & T est implémenté parce qu'une dimension standard sur une impression peut être techniquement conforme aux spécifications mais effectivement non fonctionnelle Un plateau de table qui ne montre que la variation de hauteur entre 750 mm et 780 mm, par exemple, pourrait mesurer seulement 750 mm à une extrémité et 780 mm à l'autre (une pente de 30 mm) tout en étant toujours étiqueté comme étant dans la tolérance Cependant, un contrôle de planéité définit ce qui compte réellement, c'est-à-dire comment la surface doit agir, directement Le but derrière GD & T est qu'il communique une seule exigence standard au concepteur, au fabricant et aux inspecteurs, évitant toute ambiguïté en se concentrant sur les exigences fonctionnelles par opposition à la forme fabriquée. Les manuels décrivent communément ce principe, incluant un profil GD &T École d'ingénierie de Milwaukee, ., GD & T est décrit comme définissant la forme idéale avec des limites.

GD & T vs. Tolerance traditionnelle (coordonnée) : la vraie différence

tolérancement des coordonnées Les commandes forment et localisent la caractéristique avec les données et tolérances X, Y. Alors que cette approche semble être assez spécifique par rapport à la position, elle ne considère pas la forme réelle ; si vous placez le centre de la caractéristique exactement sur le point “zero,” le trou est libre de monter, gauche, droite, ou même d'être non circulaire à l'intérieur d'une zone de 20 mm-carré centrée sur la position cible.

L'Aha ! cela a fait GD&T. Stanley Parker, travaillant avec des munitions navales vers 1940, s'est rendu compte que les boss et les trous ronds avaient besoin d'une zone de tolérance ronde, pas carrée. Cela a fini par devenir une norme militaire dans les années 50 et a été le précurseur de la véritable position d'aujourd'hui.

Alors, lequel devriez-vous utiliser ? les deux. La tolérance plus/moins fonctionne très bien pour la taille des fonctionnalités ; GD & T montre sa valeur réelle pour les fonctionnalités qui doivent s'aligner, s'accoupler ou tourner Suivez ce guide de décision.

Les trois éléments constitutifs : les données, les cadres de contrôle des fonctionnalités et les dimensions de base

Avant que l'un de ces symboles n'ait de l'importance, trois choses doivent être en place Obtenez ces trois éléments correctement et le reste de GD & T a tendance à suivre :

1. Les données et le référentiel de référence (DRF).Une donnée (il peut y avoir des données primaires, secondaires et tertiaires) répond, “Que suis-je en train de mesurer par rapport à ?” Chacune de ces surfaces de référence définit un plan, et ensemble elles définissent un système de coordonnées de référence par rapport auquel tous les autres contrôles sur la pièce seront mesurés. (Ce système entier de trois surfaces de données perpendiculaires est appelé référentiel de données).Une caractéristique de référence (le trou, le bord ou la surface réel sur la partie utilisée pour créer les données primaires, secondaires et tertiaires) devrait idéalement faire partie des caractéristiques de référence que la partie serait normalement en cours d'utilisation.Choisir la caractéristique de référence est sans doute la caractéristique GDU la plus importante.

2. le cadre de contrôle de caractéristique (FCF).C'est le symbole encadré standardLecture de gauche à droite il est composé de : Le symbole géométrique de contrôle lui-même (c'est-à-dire rectitude, planéité, position).Suivi de la forme et de la valeur de la zone de tolérance (la zone de tolérance (la zone de tolérance (s) a un signe avant la zone est cylindrique).Ceci peut être ou non suivi d'un modificateur de matièreCela sera suivi d'une ou plusieurs références de données (indiquant laquelle des données établies définit la zone, à nouveau répertoriée par ordre de primauté).Une trame de contrôle de caractéristique unique contrôlera un seul caractéristique de contrôle peut appliquer plus de caractéristique.

3. dimensions de base Une dimension de base est une valeur théoriquement exacte (et apparaît toujours dans une case).Il établit un emplacement exact, une orientation ou un angle (tolérances).Ces dimensions de base établissent la vraie géométrie théoriquement parfaite, et non la tolérance admissible, qui est gérée par le cadre de contrôle de caractéristiques (FCF).Un exemple courant est un véritable modèle de trou de position où chaque emplacement est défini par une dimension de base encadrée, puis la position elle-même est définie par l'écart admissible par rapport à la position vraie (définie par le FCF).

Quelle est la règle 3-2-1 pour GD & T ?

La règle 3-2-1 La règle est que vous contraignez complètement une partie prismatique contre le référentiel de référence de la donnée à l'aide de six contacts. Le primaire de la donnée atteint 3 (un degré de liberté de translation et deux degrés de liberté de rotation). Le secondaire de la donnée frappe 2 (un de chacun, encore une fois) et le tertiaire de la donnée atteint le dernier 1. Trois plus deux plus un font six au total, vous avez verrouillé le mouvement de la pièce en une seule répétabilité lorsque vous l'inspectez. Cours de conception de machines de l'Iowa State University enseignez cette même séquence primaire/secondaire/tertiaire pour les inspections de position. Errez dans la séquence, et elle bascule et vacille vers une autre position, modifiant vos chiffres.

Les 14 symboles GD&T, regroupés en 5 catégories

Ne mémorisez pas Carte Les débutants essaient d'apprendre tous les symboles tels qu'ils apparaissent sur un plan, mais c'est accablant et inutile, apprenez-les plutôt comme cinq familles-ingénieurs appellent cela la “The 5-Category Map” Une fois que vous savez à quelle famille appartient un symbole, vous savez intuitivement où il s'inscrit sur les plans et s'il aura besoin d'une donnée.

Quels sont les 14 symboles dans GD & T ?

Selon ASME Y14.5-2009, il y avait 14 symboles caractéristiques géométriques dans ces cinq catégories : Forme (droite, planéité, circularité, cylindricité), profil (lignes, surfaces), Orientation (angularité, perpendicularité, parallélisme), Localisation (position, concentricité, symétrie) et voile (circulaire, total).ASME Y14.5-2018 a supprimé l'ensemble du concept, des termes et des symboles de concentricité et de symétrie, le ramenant à 12 symboles restants. Carte complète :

Notez que la forme physique des glyphes de symboles diffère sur de nombreuses polices informatiques, c'est donc la catégorie de symboles et le symbole de texte lui-même qui définissent sa signification pour les plans Remarquez comment sur ASME Y14.5-2018, la colonne de référence vous donne un raccourci significatif ; tout symbole de contrôle de forme n'a jamais besoin d'une donnée car la pièce contient sa (ses) propre (s) caractéristique (s) de référence, alors que chaque symbole en orientation, en Emplacement et en voile nécessite une donnée.

Contrôles de forme : planéité, rectitude, circularité, cylindricité

Contrôle de la forme des caractéristiques individuelles La forme contrôle la forme d'une caractéristique unique contre elle-même, donc, ne nécessitant aucune donnée Un contrôle de planéité (planarité) consiste à établir deux plans parallèles à une tolérance spécifiée l'un de l'autre, puis à s'assurer que la caractéristique mesurée entière se trouve à l'intérieur de ces limites Il s'agit d'un contrôle parfait pour une surface interne ou une surface rodée, disons une rainure de joint torique ID ou une surface d'étanchéité Un contrôle similaire pour un élément de ligne ou un axe, la rectitude, fonctionne tout comme son nom l'indique La circularité (circularité) fait un contrôle d'une seule section transversale d'un trou ou d'un arbre, tandis que la cylindricité (cylindricité) est plus stricte car elle couvre la forme la plus coûteuse donc la plus coûteuse.

Ne soyez pas cette personne qui empile des commandes de planéité serrées et du parallélisme de serrage sur le même visage Il y a une redondance au parallélisme ; l'appel au parallélisme a ses propres exigences de forme pour l'angularité ; par conséquent, il définit également implicitement le contrôle de planéité également serré ainsi que toute exigence de rectitude. Vérifiez toujours les redondances dans vos commandes de fonctionnalités et supprimez les superflues. Chaque forme ajoutée, orientation ou contrôle de localisation qui ne prend pas directement en charge la fonctionnalité du produit ajoutera des coûts et du temps d'inspection pour l'équipe.

Contrôles d'orientation et de localisation : parallélisme, perpendiculaire, position

Le reste de ces contrôles pointe également vers des données, car “at an angle” ou “au bon endroit” signifie seulement quelque chose par rapport à autre chose L'angularité détient une caractéristique à un angle de base par rapport à une donnée, la perpendicularité est le cas particulier de l'angularité 90, le parallélisme détient une caractéristique parallèle à une donnée, et pour un axe, il peut utiliser une zone cylindrique en ajoutant a devant la valeur.

La position (position vraie) est le cheval de bataille - le contrôle le plus utilisé dans tous les GD & T. Il localise une caractéristique ou un motif entier en utilisant des dimensions de base encadrées, puis permet la déviation à l'intérieur d'une zone habituellement cylindrique référencée aux données C'est exactement là que l'avantage de la zone 571TP10 T par rapport à un précédent est payant : une zone de position ronde accepte plus de bonnes parties que la boîte carrée pour le même ajustement.

“Un appel de position cylindrique a presque toujours besoin des trois données pour contraindre complètement la zone Sous-contrainte avec seulement un ou deux et la pièce peut basculer ou tourner, et votre mesure ne se répétera pas - ce qui est la raison numéro un des bonnes pièces des débutants ‘ échouer ’.”

Où ces contrôles sont-ils produits et vérifiés ? Sur les machines qui localisent les fonctionnalités les unes par rapport aux autres-a Machine à tour CNC pour les caractéristiques tournées coaxiales, ou un centre d'usinage vertical pour les motifs de trous, la sélection de caractéristiques de référence qui correspondent aux interfaces d'accouplement de la pièce, et non aux faces les plus faciles à effacer, est ce qui rend les tolérances de position réalisables sur le sol.

Contrôles de profil et d'exécution (et symboles supprimés par ASME)

profil d'une surface est le contrôle unique le plus puissant en GD & T : il définit une zone de tolérance 3 D-deux surfaces décalées-entre lesquelles la surface réelle doit se situer, et il peut se tenir en place pour la taille, la forme, l'orientation, et l'emplacement tout à la fois C'est pourquoi il domine les dessins modernes basés sur le profil d'une ligne fait le même travail sur les sections transversales 2 D individuelles.

runout contrôle les pièces en rotation par rapport à un axe de référence. Le runout circulaire vérifie le“ d”“wobble à une seule section transversale lorsque la pièce tourne ; le runout total vérifie la surface entière à la fois, capturant ensemble la rectitude, la conicité et l'erreur de profil, ce qui est idéal pour les tourillons de roulement et les surfaces d'étanchéité produits sur un Broyeur cylindrique CNC.

Modificateurs d'état des matériaux (MMC, LMC) et tolérance aux bonus

Modificateurs de matériaux : GD & T commence à signifier de l'argent au lieu de la géométrie GD & T est utilisé pour modifier la tolérance en fonction de la dimension telle que construite de la fonctionnalité Vous pouvez penser en termes de trois états ; le premier est par défaut, ou aucun symbole, et appelé RFS (Indépendamment de la taille de la fonctionnalité).C'est la condition où la tolérance reste fixe quelle que soit la taille. Ensuite, il y a mmc (état matériel maximum, M) et c'est la condition où la pièce a le PLUS de matériau ; petits trous ou grands arbres. Son opposé est LMC (état du matériau le moins élevé, L) et est la condition du matériau le moins important ; grands trous ou petits arbres.

La tolérance de bonus est le temps de gain Lorsqu'une tolérance de position est donnée à MMC, tout ce que vous ajoutez au mmc ajoute à la tolérance de position acceptable En termes simples, vous recevez un bonus pour avoir un trou de dégagement percé juste un peu plus grand afin qu'il soit moins critique pour vous de l'avoir exactement centré Il a été écrit que, “Une fonctionnalité peut être autorisée à ‘ desserrer ’ ses tolérances de position proportionnellement à son écart par rapport à sa dimension mmc. Ce principe est précieux pour les trous de dégagement et pour les caractéristiques qui forment des modèles de trous de boulons.” Utilisez MMC pour les trous de dégagement et les modèles de boulons où l'assemblage est l'objectif ; gardez les caractéristiques serrées, alignement-critique à RFS car la position est la position est plus libre.

Comment lire un véritable appel GD&T : un exemple concret

On combinerait généralement cette fonctionnalité avec un cadre de contrôle de caractéristiques pour le trou de 0,25 diamètre (2) et un motif pour que celui-ci ait un certain placement pour le vérifier : | 0,25 | A | B | C La phrase voici : 0,25 ishole pour un cylindre. est pour le diamètre (vous spécifiez la forme et non la boxité). pour MMC, donc la tolérance bonus est disponible.A, B et C est l'endroit où vous la mesurerez sur l'impression.

La position absolue et parfaite de ce trou sur la pièce se trouve avec un ensemble de dimensions de base (normalement encadrées et ailleurs sur l'impression) ; cette boîte GD&T spécifie à quel point vous êtes autorisé à vous éloigner de cette position parfaite, telle que déterminée en mesurant alors que la pièce est contrainte sur ces données référencées.

Voici un exemple qui illustre l'importance de l'ordre des données Un tout nouvel inspecteur voit un support avec sa position appelée A|B|C, mais choisit de serrer le support en premier sur la face B, car il est plus facile d'accéder En conséquence, la partie bascule de quelques millièmes sur une bavure, la position mesurée du trou dépasse légèrement 0,25 mm, et 40 ‘ mauvais ’ supports finissent en quarantaine Maintenant, un inspecteur expérimenté ré-accroche en utilisant la donnée A, comme représenté dans l'impression, et chaque partie est bien assise, assise à plat, et mesure comme OK Les pièces n'ont pas changé, juste l'approche de l'opérateur ? a été des habitudes d'impression fiables lectures numériques (DRO) pour simplifier les configurations répétables.

6 erreurs courantes de GD&T qui provoquent des déchets (et pourquoi GD&T se sent dur)

GD & T est délicat pour une, très bonne raison : tous les petits symboles sont le 201TP10 T qui constitue la partie facile ; mais la sélection de données, la sélection de forme de zone de tolérance et la lecture du cadre dans la bonne séquence sont les autres 801TP10 T et c'est là que presque tout le monde se perd Ces six erreurs constituent la part du lion de la ferraille débutante et du rejet du dessin.

Pourquoi GD & T est-il si dur ?

GD & T ne concerne pas les douze à quatorze symboles ; il s'agit de SYSTEMS thinking L'application correcte d'un appel de position unique vous oblige à considérer plusieurs interactions, pas une seule : sélectionner des caractéristiques de données en fonction de la fonction, mettre en place un cadre de référence de données répétable, rédiger des dimensions de base spécifiques, choisir une forme de zone de tolérance, choisir un modificateur de matériau et confirmer la pièce peut être fixé et mesuré de manière cohérente Ces six décisions en interaction déterminent comment une appel est traité et ces six décisions interagissent avec d'autres appels dans le cadre et dans le reste de l'impression Bonne nouvelle ici : c'est apprenable sur le tas ! Commencez à obtenir vos erreurs de démarrage correctes de démarrage et trace de lecture de la séquence Map-tre naturellement de suivi de Map-T et de suivi.

Perspectives de l'industrie : des dessins 2 D à la définition basée sur le modèle (MBD)

Le plus grand changement d'ASME qui se produit dans le monde de GD & T, plus qu'un nouveau symbole, doit être l'endroit où les symboles sont placés De plus en plus de magasins passent des dessins papier 2 D à la définition basée sur les modèles (MBD), où les tolérances et GD & T sont attachés en tant qu'informations de fabrication de produits (PMI) directement au modèle CAO 3 D. Un effort majeur est le programme de l'Institut national américain des normes et technologies (NIST) soutenant le déménagement, expliquant MBD comme “ le concept qui définit un composant modifié et les processus de fabrication, d'assemblage, d'inspection et de test nécessaires en trois dimensions à l'aide de modèles CAO3 D CAO ‘ et de leur modèle annoté’ annoté de NIMT.

Les principaux points à retenir de ces informations pour votre travail sur des projets au cours de l'année prochaine sont les suivants : Premièrement, les normes actuelles pour concentrer votre apprentissage sont ASME Y14.5-2018 (pour les États-Unis) et ISO 1101 :2017 pour International (norme ISO), et non les anciens ensembles GD & T de 2009 qui incluent toujours la concentricité et la symétrie. Deuxièmement, pour lire les modèles et pas seulement les impressions, la compétence GD & T est devenue absolument nécessaire. Lorsqu'un magasin fournit un devis pour un ensemble de données GD & T MBD, ses programmeurs et inspecteurs doivent se tenir PMI sur le modèle 3 D de la même manière qu'interpréter les plans d'interpréter les pratiques de lecture et de trame 2.

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