GD&T

GD&T: un'introduzione dettagliata al dimensionamento geometrico e alle tolleranze

GD&T significa quotatura geometrica e tolleranza. È un linguaggio simbolico universale utilizzato per comunicare limiti e tolleranze di produzione. L'implementazione del dimensionamento geometrico e delle tolleranze mira a evitare confusione, scarti e rilavorazioni, che si traducono in una perdita di affari.

GD&T ci aiuta a controllare e comunicare le variazioni nei processi di produzione, assicurando che siano opportunamente ridotte al minimo e non compromettano l'efficienza delle parti progettate. Il sistema GD&T è comunemente utilizzato in molti settori diversi, tra cui automobilistico, elettronico, medico, attrezzature pesanti, aviazione e altri.

Questo articolo ti spiegherà perché il sistema GD&T è molto importante per ottimizzare la comunicazione del design nella produzione tradizionale e avanzata.

Cos'è la GD&T?

Il dimensionamento geometrico e la tolleranza (GD&T) è un sistema utilizzato per definire e comunicare tolleranze e relazioni ingegneristiche. Impiega un linguaggio simbolico su disegni tecnici e modelli solidi tridimensionali generati da computer per esprimere chiaramente la geometria nominale e la sua variazione consentita. Informa il personale di produzione delle macchine del livello richiesto di precisione e accuratezza per le caratteristiche controllate delle parti. GD&T viene utilizzato per definire la geometria nominale (teoricamente ideale) di parti e assiemi, la variazione consentita nella forma e nella dimensione delle singole caratteristiche e la variazione consentita tra le caratteristiche.

Le specifiche di quotatura definiscono la geometria nominale, come modellata o prevista. Un esempio è una dimensione di base. Le specifiche di tolleranza definiscono la variazione accettabile per la forma e forse la dimensione delle singole caratteristiche, nonché la variazione consentita nell'orientamento e nella posizione tra le caratteristiche. Gli esempi includono le quote lineari e le strutture di controllo delle caratteristiche che utilizzano un riferimento di Riferimento.

Di seguito sono riportati i motivi per utilizzare Quotatura geometrica e tolleranza (GD&T):

  1. Definisce i processi per la produzione e l'ispezione.
  2. Le tolleranze limitano le condizioni peggiori.
  3. Garantisce che tutte le parti di accoppiamento si adattino perfettamente l'una all'altra.
  4. Il linguaggio universale funziona indipendentemente da chi è collaboratore.

Stanley Parker è riconosciuto come l'ingegnere dietro lo sviluppo del sistema GD&T nel 1938. Prima di quel momento, tutte le caratteristiche utilizzavano solo gli assi XY per determinare la posizione del foro. Fornire una tolleranza di posizione su questa scala suggerisce che la posizione del foro circolare può discostarsi dalla posizione prevista in uno schema rettangolare.

Tuttavia, vorremmo un cerchio per la zona di tolleranza poiché fornisce misurazioni coerenti a tutti gli angoli. Al contrario, un rettangolo è più lungo verso gli angoli e più corto verso i lati. Non appena Parker lo capì, iniziò a lavorare sul nuovo concetto, che divenne uno standard di ingegneria militare negli anni '50. Oggi, GD&T è un componente ingegneristico essenziale, soprattutto quando si producono parti che richiedono service di lavorazione CNC. Se hai bisogno di un sistema che si concentri semplicemente sulla geometria del tuo progetto, allora GD&T soddisferà perfettamente le tue esigenze.

Datum e il piano di riferimento del Datum

Un dato può essere espresso come un piano teorico accurato, un punto o una posizione dell'asse da cui fanno riferimento le altre caratteristiche di una parte. I datum vengono utilizzati come riferimento per le tolleranze dimensionali.

Il Datum Reference Frame (DRF) è uno dei concetti più cruciali di GD&T. Il concetto DRF delinea la formazione di tre piani teoricamente perfetti e mutuamente perpendicular. I tre piani sono necessari per produrre e controllare un pezzo secondo il disegno e dettagliato di seguito:

  • Il dato primario viene stabilito con un minimo di 3 punti di contatto della prima caratteristica della parte.
  • Il dato secondario viene stabilito contattando almeno 2 punti sulla seconda caratteristica.
  • Il dato terziario è stabilito da almeno 1 punto di contatto.

Il DRF è lo scheletro del sistema geometrico: è il quadro di riferimento a cui sono associate tutte le specifiche geometriche a cui si fa riferimento, nonché l'origine di tutte le dimensioni e le specifiche geometriche ad esso correlate. Un DRF crea sei gradi di libertà (DOF), tre dei quali sono traslazionali e tre dei quali sono rotazionali. Il DOF richiesto deve essere limitato alla progettazione, produzione e controllo delle parti. Le parti sono accoppiate al DRF per consentire misurazioni, elaborazione e calcoli.

Perché usare GD&T?

Esistono metodi tradizionali per determinare dimensioni e tolleranze. Perché il dimensionamento geometrico e le tolleranze sono ancora necessarie? Il dimensionamento geometrico e la tolleranza (GD&T) offrono vantaggi distinti rispetto agli approcci convenzionali. Diamo un'occhiata ai vantaggi inclusi.

Ottimo assemblaggio

An example of a GDT assembly part design

Utilizzando il dimensionamento e le tolleranze tradizionali è possibile creare singoli componenti accurati. Tuttavia, uno svantaggio significativo di questo metodo è che non garantisce l'efficacia dell'interazione di ciascuna parte se combinata. Alcune parti non possono svolgere un ruolo considerevole individualmente, tuttavia sono necessarie parti essenziali di un vano più sovradimensionato che svolge una funzione specifica. Se questa parte non può integrarsi bene a livello di assemblaggio, può alterare l'efficacia complessiva del componente.

Considera la biella come esempio. Di per sé non ci fornisce alcun vantaggio. Quando è collegato a un pistone e un albero motore, svolgerà una funzione benefica. In questo caso, converte il moto lineare del pistone nel moto rotatorio dell'albero motore. Se si collega questo assieme a un componente più grande, come un generatore o un motore diesel, si noterà che funziona meglio, poiché queste macchine forniscono vari purpose.

Di conseguenza, è essenziale che le nostre parti si accoppino bene l'una con l'altra. Questo è il motivo per cui richiediamo GD&T. Il suo utilizzo può garantire che le nostre parti si adattino correttamente e funzionino come previsto.

Comunicare l'intento progettuale

I simboli di tolleranza geometrica sono facilmente comprensibili. GD&T facilita la capacità degli ingegneri di trasmettere i loro pensieri agli altri nel loro settore. Le sue definizioni, il vocabolario e le regole sono semplici. Di conseguenza, aiuta il designer a comunicare il suo intento.

Risparmia tempo e denaro

Se il tuo progetto non funziona in modo efficace per la sua purpose prevista, potrebbe essere necessario crearne uno nuovo. Potrebbe essere necessario ripetere il ciclo più volte finché non si ottiene un ottimo progetto di parte che funzioni per il componente. Questo non è solo uno spreco di tempo ma anche di risorse.

L'utilizzo di GD&T può risolvere i casi sopra menzionati. GD&T ti aiuta a garantire un design impeccabile una volta per tutte. Pertanto, GD&T dovrebbe essere preso in considerazione se si desidera ridurre gli sprechi e fare molto in tempo durante il processo di produzione. Inoltre, facilita la comunicazione con gli altri sul campo. Di conseguenza, ti fa risparmiare tempo e fatica.

Quali sono le linee guida di GD&T che dovrebbero essere prese in considerazione?

Rispetto alle tolleranze tradizionali, il dimensionamento geometrico e le tolleranze sono più efficaci. Tuttavia, questo è efficace solo se tutti i reparti (progettazione, ingegneria, produzione) sono esperti nella lettura e interpretazione delle informazioni.

Di conseguenza, è fondamentale aderire alle linee guida consigliate mentre si realizzano i disegni tecnici a vantaggio di tutti coloro che interagiranno con il disegno in qualsiasi fase dello sviluppo del prodotto. Le seguenti linee guida sono utili da considerare:

Chiarezza del disegno

La chiarezza di un disegno è ancora più essenziale della sua accuratezza e completezza. Alcuni approcci per migliorare la chiarezza di un disegno includono:

  • Disegna veri profili per ogni caratteristica della parte.
  • La direzione della lettura deve essere costante.
  • Il lettore deve essere in grado di leggere tutte le dimensioni mantenendo il disegno in posizione verticale.
  • Le dimensioni e le tolleranze devono essere etichettate all'esterno del disegno (non in alto).
  • Utilizza lo spazio bianco in modo efficiente.
  • Descrivere brevemente la parte e la sua funzione.
  • Distanzia le quote delle lavorazioni di parti parallele.
  • Specificare gli angoli solo quando non sono angoli retti (90°).

Tolleranze strette solo quando necessario

Le tolleranze devono essere mantenute il più ampie possibile a meno che l'adattamento o la funzione di una parte non lo richieda. Ciò riduce i costi di produzione e i tempi di consegna. Proponiamo di consentire agli operatori di scegliere il metodo di fabbricazione.

Inoltre, il progettista deve fornire una tolleranza generale per un disegno. Questo serves è la tolleranza standard per tutte le caratteristiche della parte. Per le caratteristiche delle parti con limiti di tolleranza variabili, il progettista deve indicarle nelle posizioni appropriate. Quando si impostano limiti di tolleranza particolari, dare la priorità alle caratteristiche funzionali rispetto ad altre caratteristiche.

Come funziona GD&T?

GD&T funziona specificando le dimensioni necessarie di un progetto e il valore di tolleranza. In genere, il valore di tolleranza di un progetto è compreso tra i limiti minimo e massimo. In altre parole, la tolleranza è la differenza tra i limiti massimo e minimo.

L'arte della tolleranza implica specificare esattamente le variazioni appropriate per ogni caratteristica di progettazione specificata per ottimizzare il tasso di approvazione del prodotto entro i limiti dei processi di produzione e seguendo la resa estetica e funzionale della parte.

Abbiamo bisogno dei simboli GD&T per garantire adeguatamente che la tolleranza del prodotto non vada al di sopra o al di sotto delle tolleranze massima e minima. È un simbolo che aiuta a comunicare l'intenzione progettuale e ad assicurare che la funzione prevista sia soddisfatta.

Simboli GD&T

GDT Symbols

GD&T è basato sulle funzionalità, con ciascuna funzionalità specificata da controlli diversi. Le tolleranze geometriche vengono applicate alle feature tramite i riquadri di controllo delle feature. I simboli GD&T rientrano in cinque gruppi:

Controllo della forma

Form Control

Il controllo della forma specifica la forma delle funzioni, tra cui:

Rettilineità: La rettilineità è classificata come rettilineità dell'elemento linea o rettilineità dell'asse. Il requisito di rettilineità descrive quanto deve essere dritto un bersaglio. Viene utilizzato per le linee anziché per i piani, indicando una curva nella linea centrale o generatrice. Di conseguenza, la rettilineità viene impiegata per esprimere la tolleranza warpage di oggetti lunghi.

Planarità: Il criterio di planarità stabilisce quanto dovrebbe essere uniforme una superficie o perfettamente piatto un piano bersaglio. Le parti più sporgenti e concave devono trovarsi ad una certa distanza tra due piani separati verticalmente. La planarità viene spesso misurata tra i punti più alti e più bassi di una superficie.

Cilindricità: La cilindricità è il grado in cui una caratteristica deve assomigliare a un cilindro perfetto. Consiste in rettilineità, rotondità e conicità, il che rende costoso il controllo.

Circolarità o rotondità: Il criterio di rotondità descrive quanto deve essere perfettamente circolare un bersaglio, ovvero la sezione trasversale circolare di un albero, foro o cono. Implica anche che l'elemento deve essere privo di qualsiasi caratteristica o spigolo.

Controllo dell'orientamento

Orientation Control

I controlli di orientamento riguardano le quote che cambiano agli angoli, tra cui:

Angolarità: L'angolarità è definita come planarità ad un angolo rispetto a un dato. Ed è anche determinato da due piani di riferimento distanziati del valore di tolleranza.

Perpendicolarità: Perpendicolarità indica planarità a 90° rispetto a un dato. Richiede due piani ideali tra i quali deve trovarsi il piano della caratteristica.

Parallelismo: Il parallelismo denota una linea parallela a una distanza specificata. Una zona di tolleranza cilindrica può essere definita inserendo un simbolo di diametro davanti al valore di tolleranza per definire il parallelismo per gli assi.

Controllo del profilo

Profile Control

Il controllo del profilo descrive la zona di tolleranza tridimensionale attorno a una superficie. È ulteriormente classificato in due, tra cui:

Profilo di linea: Un profilo di linea confronta una sezione trasversale in due dimensioni con una forma ideale. Se non diversamente indicato, la zona di tolleranza è definita da due curve di offset.

Profilo di superficie: un profilo di superficie viene utilizzato per creare due superfici di offset tra le quali deve cadere la superficie della caratteristica. Il profilo della superficie è un controllo complicato che viene solitamente misurato con una CMM.

Controllo dell'eccentricità

Runout Control

Il controllo di runout indica la quantità di cui una caratteristica specifica può variare rispetto ai datum:

Eccentricità circolare: L'eccentricità circolare viene utilizzata quando è necessario tenere conto di vari errori, come quelli presenti nelle parti montate su cuscinetti a sfera. Durante l'ispezione, la parte viene ruotata su un mandrino per misurare la varianza o "oscillazione" attorno all'asse di rotazione.

Eccentricità totale: L'eccentricità totale viene misurata in numerosi punti della superficie, descrivendo l'eccentricità di un elemento circolare e di un'intera superficie. Questo controlla i cambiamenti di rettilineità, profilo, angolarità, ecc.

Controllo della posizione

Location Control

Il controllo della posizione utilizza le quote lineari per definire le posizioni delle caratteristiche:

Posizione: Posizione specifica la posizione delle feature rispetto all'altro o ai datum ed è il controllo più comunemente utilizzato.

Concentricità: Il criterio di concentricità specifica la precisione della concentricità degli assi di due cilindri (nessuna deviazione del centro). La concentricità confronta la posizione dell'asse di una feature con l'asse di Riferimento.

Simmetria: Il requisito di simmetria specifica la precisione con cui un target è simmetrico rispetto al datum (piano di riferimento). Ciò aiuta a garantire che non vi siano irregolarità nelle sezioni non cilindriche del progetto. La simmetria è un controllo complesso che viene solitamente misurato con una CMM.

Cornice di controllo delle caratteristiche

Feature Control Frame

Detto semplicemente, il riquadro di controllo delle caratteristiche controlla le caratteristiche del tuo progetto. Ogni frame di controllo delle caratteristiche comprende un singolo messaggio (requisito); se una caratteristica richiede due messaggi, sono necessari due riquadri di controllo della caratteristica.

Il primo compartimento di una cornice di controllo delle caratteristiche contiene uno dei simboli delle caratteristiche geometriche. Un riquadro di controllo delle caratteristiche può includere solo uno dei simboli; se una feature ha due esigenze, devono esserci due riquadri di controllo della feature o una tolleranza composita. Il simbolo specificherà i requisiti dell'elemento, ad esempio "questo elemento deve essere piatto" o "questo elemento deve essere posizionato".

Il secondo compartimento di un riquadro di controllo della caratteristica contiene la tolleranza totale della caratteristica. Se il segno del diametro (⌀) appare prima della tolleranza, la tolleranza denota un diametro o una zona di forma cilindrica. Se non è presente alcun simbolo prima della tolleranza, la forma di default della zona di tolleranza è costituita da piani paralleli o da un'ampia zona totale, come nella posizione di un'asola o di un profilo di superficie. Un modificatore della condizione del materiale, come MMC o LMC, può essere specificato dopo la tolleranza dell'elemento nel riquadro di controllo dell'elemento se l'elemento ha una dimensione.

Il terzo compartimento fornisce i riferimenti delle feature di Riferimento. Tuttavia, non tutti i progetti richiedono l'uso di una feature di Riferimento. Ad esempio, non è consentito alcun riferimento alla feature di Riferimento se viene specificata una tolleranza di forma, come planarità o rettilineità GD&T. I riferimenti della feature di Riferimento vengono spesso specificati se viene specificata una tolleranza di posizione come la posizione.

Modificatori di condizioni materiali

Quando si descrivono i controlli geometrici, è spesso necessario chiarire che una tolleranza si applica a un elemento a una dimensione specifica dell'elemento. Un ingegnere può trasmettere tale intento utilizzando la condizione di materiale massimo (MMC) e la condizione di materiale minimo (LMC).

I modificatori della condizione del materiale sono impiegati nel compartimento di tolleranza delle caratteristiche di un quadro di controllo delle caratteristiche. Quando le caratteristiche si discostano dalla condizione dichiarata, i modificatori MMC e LMC offrono una tolleranza geometrica aggiuntiva oltre la tolleranza impostata.

Condizione materiale massimo (MMC): la condizione in cui la feature include il materiale massimo all'interno dei vincoli dimensionali specificati.

Least Material Condition (LMC): la condizione in cui la feature include il minor materiale all'interno dei vincoli dimensionali specificati.

Grafico dei simboli GD&T

I simboli GD&T vengono posizionati nel primo compartimento di un riquadro di controllo delle caratteristiche e definiscono la caratteristica geometrica della caratteristica che deve essere controllata. Le caratteristiche sono raggruppate in quattro tipi di tolleranza: forma, orientamento, posizione e runout. Viene mostrato anche il controllo primario generale con alcune note. Di seguito è riportato un grafico di riferimento GD&T realizzato dall'International Institute of Geometric Quotage & Tolerancing:

GD&T Symbols Chart

Conclusione

L'approccio del dimensionamento geometrico e della tolleranza (GD&T) può aiutare a risparmiare sui costi migliorando qualità, affidabilità e sicurezza. L'implementazione degli strumenti e dei metodi GD&T aiuterà la tua azienda riducendo potenziali difficoltà di produzione, difetti e rilavorazioni.

Inoltre, quando si considera la struttura funzionale delle parti, GD&T consente l'utilizzo di un intervallo di tolleranza più ampio, riducendo al minimo il numero di parti funzionali scartate. Utilizzando il linguaggio dei simboli standard GD&T, puoi comunicare chiaramente l'intento progettuale al produttore della parte.

In caso di domande sulla prototipazione e sulla produzione, non esitare a contattare LEADRP in qualsiasi momento. Con solide capacità di produzione, LEADRP può personalizzare qualsiasi parte o prototipo in base ai requisiti unici del prodotto.

FAQ

Il dimensionamento geometrico e la tolleranza (GD&T) è un sistema di simboli utilizzato sui disegni tecnici per trasmettere informazioni dal progettista al produttore. GD&T comunica al produttore il grado di accuratezza e precisione necessari per ciascuna caratteristica controllata della parte.

  1. Risparmia tempo e denaro.
  2. Un modo chiaro e preciso per comunicare con clienti, fornitori e team di produzione.
  3. È un metodo per calcolare i limiti di accoppiamento nel caso peggiore.
  4. L'assemblaggio eccellente garantisce parti di produzione qualificate.
  1. Tolleranza di forma.
  2. Tolleranza del profilo.
  3. Tolleranza di orientamento.
  4. Tolleranza alla posizione.
  5. Tolleranza di eccentricità.

Fonte:

Produzione su richiesta Service

LEADRP fornisce service di prototipazione e produzione su richiesta, inclusi Lavorazione CNC, lavorazione della lamiera, costume utensili, stampaggio a iniezione, colata di uretano, E Stampa 3D. Con LEADRP, puoi risolvere qualsiasi sfida durante lo sviluppo e la produzione del prodotto. Clicca per parlarci del tuo progetto o contattaci per maggiori informazioni.

From Design to Prototype
it_ITIT
Tabella dei contenuti
Scorri in alto

Trasformate il vostro progetto in un prodotto di alta qualità

Semplificate lo sviluppo del vostro prodotto con la nostra prototipazione all'avanguardia. Dalle singole unità ai grandi lotti, siamo a vostra disposizione. Richiedete oggi stesso un preventivo e accelerate il vostro time-to-market.

Tutti i caricamenti sono sicuri e confidenziali, fai clic per controllare il nostro Politica di protezione della proprietà intellettuale. Puoi anche contattarci (service@leadrp.com) di firmare un NDA prima di inviarci qualsiasi file di design. Se il formato del file non è supportato per il caricamento, si prega di comprimere il file in un file zip e poi caricarlo.