Геометрические размеры и допуски

Пример геометрических размеров и допусков

Определение геометрических размеров и допусков (GD&T) - это система для определения и передачи технических допусков . Он использует символический язык для инженерных чертежей и компьютерных трехмерных твердотельных моделей, которые явно описывают номинальную геометрию и ее допустимые вариации. Он сообщает производственному персоналу и станкам, какая степень точности требуется для каждой контролируемой характеристики 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.

• Спецификации размеров определяют номинальную, смоделированную или предполагаемую геометрию. 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. Двумя примерами являются линейные размеры и рамки управления элементами, использующие опорную базу (оба показаны ниже).

Во всем мире существует несколько стандартов, которые описывают символы и определяют правила, используемые в GD&T. Одним из таких стандартов является Американское общество инженеров-механиков (ASME) Y14.5 . Эта статья основана на этом стандарте, но другие стандарты, например стандарты Международной организации по стандартизации (ISO), могут незначительно отличаться. Стандарт Y14.5 имеет то преимущество, что он 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.).

Происхождение [ править ]

Происхождение GD&T приписывают Стэнли Паркеру , который разработал концепцию «истинной позиции». Хотя о жизни Паркера известно немного, известно, что он работал на Королевской торпедной фабрике в Александрии, Западный Данбартоншир , Шотландия . Его работа увеличила производство военно-морского вооружения новыми подрядчиками.

В 1940 году Паркер опубликовал « Заметки о проектировании и проверке инженерных работ массового производства» , самую раннюю работу по геометрическим размерам и допускам. ^[1] В 1956 году Паркер опубликовал « Чертежи и размеры» , которые стали основным справочником в этой области. ^[1]

Философия определения размеров и толерантности [ править ]

Согласно стандарту ASME Y14.5-2009 ^[2] , цель GD&T - описать инженерное предназначение деталей и узлов. Система отсчета данных может описывать, как деталь подходит или функционирует. 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 применить несколько фундаментальных правил (их можно найти на странице 7 стандарта 2009 г.):

• Все размеры должны иметь допуск. Каждая особенность каждой изготовленной детали может изменяться, поэтому должны быть указаны пределы допустимых отклонений. Положительные и отрицательные 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, складские или справочные.
• 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 были бы 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 круглых 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 [ править ]

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

Допуски для обозначений профиля равны двусторонним, если не указано иное, а допуски для обозначений положения 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 неодинаковым 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 символов	Соответствующая особенность		Затронутое виртуальное состояние	Справочные данные	Модифицирован		Затронуты
				Поверхность	Из  размера			Ⓜ	Ⓢ	Бонус	Сдвиг
Форма	Прямолинейность [3]		⏤ U + 23E4	да	да	Размер [а]	Нет	Размер [а]	Нет [c]	Ⓜ [d]	Нет
Форма	Плоскостность [4]		⏥ U + 23E5	да	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет [c]	Нет	Нет
Форма	Круглость [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 линии		⌒ 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	Размер [а]	да	Размер [а]	Нет [c]	Ⓜ [d]	Datum, Ⓜ [b]
Ориентация	Угловатость		∠ U +2220	да	да	Размер [а]	да	Размер [а]	Нет [c]	Ⓜ [d]	Datum, Ⓜ [b]
Ориентация	Параллелизм		∥ U +2225	да	да	Размер [а]	да	Размер [а]	Нет [c]	Ⓜ [d]	Datum, Ⓜ [b]
Место расположения	Симметрия [f] [g]		⌯ U + 232F	Нет	да	да	да	Нет	Нет	Нет	Нет
Место расположения	Должность		⌖ U +2316	Нет	да	да	да	да	да	Ⓜ [d]	Datum, Ⓜ [b]
Место расположения	Концентричность [f]		◎ U + 25CE	Нет	да	да	да	Нет	Нет [c]	Нет	Нет
Закончиться	Круговое биение		↗ U +2197	да	да	Размер [а]	да	Нет	Нет [c]	Нет	Нет
Закончиться	Общее биение		⌰ U +2330	да	да	Размер [а]	да	Нет	Нет [c]	Нет	Нет

Датумы и ссылки на датумы [ править ]

Точка привязки является виртуальной идеальной плоскостью, линии, точки или оси. Функция точки привязки является физической характеристикой части идентифицированного символом признака точки привязки и соответствующим нулевых точками функции треугольника , 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 [ править ]

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 [ править ]

Обмен информацией о геометрических размерах и допусках (GD&T) между системами CAD доступен на разных уровнях точности для разных целей:

• На заре САПР в обменный файл записывались только строки, тексты и символы. Принимающая система могла отображать их на экране или распечатывать, но интерпретировать их мог только человек.
• Представление GD&T : на следующем более высоком уровне информация представления улучшается путем группирования их вместе в выноски для определенной цели, например, обозначение элемента базы и опорный кадр базы . Также есть информация о том, какие из кривых в файле являются выносками, проекциями или размерными кривыми и какие используются для формирования формы продукта.
• Представление 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 какую характеристику 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 как представление, так 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.
• Усовершенствованием представления GD&T является определение 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 представлении GD&T) и формы продукта в некотором полезном формате (например, граничное представление ) можно проверить полноту и непротиворечивость информации GD&T. Программный инструмент FBTol от завода в Канзас-Сити, вероятно, является первым в этой области.
• Информацию о представлении GD&T можно также использовать для программного планирования производства и расчета стоимости деталей. См. ISO 10303-224 и 238 ниже.

Документы и стандарты [ править ]

ISO TC 10 Техническая документация по продукту [ править ]

• ISO 129 Технические чертежи - Указание размеров и допусков
• ISO 7083 Символы 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 работы с данными определения цифрового продукта (Примечание: ISO 16792: 2006 был получен из ASME Y14.41-2003 с разрешения ASME)

ISO / TC 213 Размеры и геометрические характеристики продукта и проверка [ править ]

В ISO / TR 14638 GPS - Masterplan 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 элементы
  • 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 и конических углов
  • ISO 2692 Геометрические допуски - Максимальные требования к материалам (MMR), минимальные требования к материалам (LMR) и требования взаимности (RPR)
  • ISO 3040 Определение размеров и допусков - Конусы
  • ISO 5458 Геометрические допуски - Позиционные допуски
  • ISO 5459 Геометрические допуски - Базы и системы отсчета
  • ISO 10578 Допуск ориентации и местоположения - Прогнозируемая зона допуска
  • ISO 10579 Размеры и допуски - Нежесткие детали
  • ISO 14406 Добыча
  • ISO 22432 Характеристики, используемые при спецификации и проверке
• Общие стандарты GPS: поверхностная и профильная текстура поверхности
  • ISO 1302 Обозначение текстуры поверхности в технической документации продукта
  • ISO 3274 Структура поверхности: Метод профиля - Номинальные характеристики контактных инструментов (щупов).
  • ISO 4287 Текстура поверхности: Метод профиля - Термины, определения и параметры текстуры поверхности
  • ISO 4288 Структура поверхности: Метод профиля - Правила и процедуры оценки текстуры поверхности
  • ISO 8785 Дефекты поверхности - Термины, определения и параметры
  • Форма поверхности, не зависящая от системы отсчета или системы отсчета. У каждого из них есть часть 1 для словаря и параметров и часть 2 для операторов спецификации :
    • ISO 12180 Цилиндричность
    • ISO 12181 круглости
    • ISO 12780 Прямолинейность
    • ISO 12781 Плоскостность
  • ISO 25178 Текстура поверхности: Площадь
• Общие стандарты GPS: методы экстракции и фильтрации
  • ISO / TS 1661 Фильтрация
  • ISO 11562 Текстура поверхности: Метод профиля - Метрологические характеристики фазокорректирующих фильтров.
  • ISO 12085 Текстура поверхности: Метод профиля - Параметры мотива
  • ISO 13565 Профильный метод; Поверхности со слоистыми функциональными свойствами

Стандарты ASME [ править ]

• 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 [ править ]

• ISO 10303 Системы промышленной автоматизации и интеграция - Представление данных о продукте и обмен ими
  • ISO 10303-47 Интегрированный общий ресурс: Допуски на изменение формы
  • ISO / TS 10303-1130 Прикладной модуль: Производный элемент формы
  • ISO / TS 10303-1050 Прикладной модуль: Допуск на размер
  • ISO / TS 10303-1051 Прикладной модуль: геометрические допуски
  • ISO / TS 10303-1052 Прикладной модуль: допуск по умолчанию
  • ISO / TS 10303-1666 Прикладной модуль: Расширенный геометрический допуск
  • ISO 10303-203 Протокол приложения: 3D-проектирование механических деталей и узлов с контролируемой конфигурацией.
  • ISO 10303-210 Протокол применения: Электронная сборка, соединение 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 (STEP-NC)
  • ISO 10303-242 Протокол приложения: 3D-проектирование на основе управляемой модели

См. Также [ править ]

• Спецификация отделки поверхности
• Инженерная подгонка
• Инженерная толерантность

Ссылки [ править ]

Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Апрель 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Дальнейшее чтение [ править ]

• Маккалеб, Майкл Р. (1999). «Концептуальная модель данных базовых систем» (PDF) . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 104 (4): 349–400. DOI : 10,6028 / jres.104.024 . Архивировано из оригинального (PDF) 18 октября 2011 года . Проверено 13 сентября 2011 .
• 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». Компьютерный дизайн . 40 (7): 738–49. DOI : 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.

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы, связанные с геометрическими размерами и допусками .

• 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 Testing Project Проверяет реализацию GD&T в программном обеспечении САПР
• Анализатор и просмотрщик файлов STEP - анализируйте GD&T в файле STEP