Geometrické kótování a tolerance - Geometric dimensioning and tolerancing

Příklad geometrických kót a tolerancí

Geometrické kótování a tolerance (GD&T) je systém pro definování a komunikaci technické tolerance. Používá a symbolický jazyk na technické výkresy a počítačem generované trojrozměrné pevné modely, které výslovně popisují nominální geometrie a jeho přípustná variace. Říká výrobním zaměstnancům a strojům, jaké míry přesnost a preciznost je potřeba u každé ovládané funkce součásti. GD&T se používá k definování nominální (teoreticky dokonalé) geometrie dílů a sestav, k definování povolené odchylky ve formě a možné velikosti jednotlivých prvků a k definování povolené odchylky mezi prvky.

• Specifikace kótování definují nominální geometrii podle modelu nebo podle plánu. Jedním příkladem je základní dimenze.
• Specifikace tolerancí definují přípustnou variantu pro formu a případně velikost jednotlivých prvků a přípustnou změnu orientace a umístění mezi prvky. Jsou dva příklady lineární rozměry a ovládací prvky funkcí pomocí a referenční údaj (oba jsou zobrazeny výše).

Po celém světě je k dispozici několik standardů, které popisují symboly a definují pravidla použitá v GD&T. Jeden takový standard je Americká společnost strojních inženýrů (JAKO JÁ) Y14.5. Tento článek je založen na této normě, ale na dalších normách, jako jsou normy z Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO), se mohou mírně lišit. Standard Y14.5 má tu výhodu, že poskytuje poměrně úplnou sadu standardů pro GD&T v jednom dokumentu. Normy ISO se ve srovnání obvykle zabývají pouze jedním tématem najednou. Existují samostatné standardy, které poskytují podrobnosti pro každý z hlavních symbolů a témat níže (např. Poloha, rovinnost, profil atd.).

Původ

Je připsán původ GD&T Stanley Parker, který vyvinul koncept „skutečné pozice“. I když se o Parkerově životě ví jen málo, je známo, že pracoval v Royal Torpedo Factory v Alexandria, West Dunbartonshire, Skotsko. Jeho práce zvýšila výrobu námořních zbraní novými dodavateli.

V roce 1940 publikoval Parker Poznámky k návrhu a inspekci strojírenských prací pro hromadnou výrobu, nejčasnější práce na geometrických kótování a tolerování.^[1] V roce 1956 publikoval Parker Výkresy a kóty, který se stal základní referencí v oboru.^[1]

Filozofie dimenzování a tolerance

Podle ASME Y14.5-2009^[2] Standardem je účelem geometrických kótování a tolerování (GD&T) popsat konstrukční záměr dílů a sestav. Referenční rámec počátku může popisovat, jak se díl hodí nebo funguje. GD&T může přesněji definovat rozměrové požadavky na díl, což v některých případech umožňuje o 50% větší toleranční zónu než souřadnicové (nebo lineární) kótování. Správné použití GD&T zajistí, že část definovaná na výkresu má požadovaný tvar, zapadne (v mezích) a bude fungovat s největšími možnými tolerancemi. GD&T může zvýšit kvalitu a současně snížit náklady díky produktivitě.

Je třeba použít několik základních pravidel (tato pravidla naleznete na straně 7 vydání normy z roku 2009):

• Všechny rozměry musí mít toleranci. Každá vlastnost na každé vyrobené součásti podléhá změnám, proto musí být stanoveny limity přípustných odchylek. Tolerance plus a minus lze aplikovat přímo na rozměry nebo aplikovat z bloku obecné tolerance nebo obecné poznámky. U základních kót jsou geometrické tolerance nepřímo použity v souvisejícím ovládacím rámci prvku. Jedinou výjimkou jsou rozměry označené jako minimum, maximum, sklad nebo reference.
• Rozměry definují nominální geometrii a přípustnou variantu. Měření a změna měřítka výkresu nejsou povoleny, s výjimkou určitých případů.
• Technické výkresy definují požadavky na hotové (úplné) součásti. Ve výkresu se zobrazí všechny rozměry a tolerance potřebné k definování hotového dílu. Pokud by byly užitečné další rozměry, ale nejsou vyžadovány, mohou být označeny jako referenční.
• Rozměry by měly být aplikovány na prvky a uspořádány tak, aby představovaly funkci prvků. Dimenze by navíc neměly podléhat více než jedné interpretaci.
• Je třeba se vyhnout popisu výrobních metod. Geometrie by měla být popsána bez výslovného vymezení způsobu výroby.
• Pokud jsou během výroby požadovány určité velikosti, ale nejsou vyžadovány v konečné geometrii (z důvodu smrštění nebo jiných příčin), měly by být označeny jako nepovinné.
• Všechny rozměry a tolerance by měly být uspořádány pro maximální čitelnost a měly by být použity na viditelné čáry ve skutečných profilech.
• Pokud je geometrie normálně řízena velikostmi měřidla nebo kódem (např. Zásobní materiály), musí být rozměr (rozměry) zahrnut (y) s měřidlem nebo číslem kódu v závorkách následujících za nebo pod rozměrem.
• Úhly 90 ° se předpokládají, když jsou čáry (včetně středových čar) zobrazeny v pravých úhlech, ale není výslovně zobrazena žádná úhlová kóta. (To platí také pro jiné ortogonální úhly 0 °, 180 °, 270 ° atd.)
• Rozměry a tolerance platí při 20 ° C (68 ° F) a 101,3 kPa (14,69 psi), pokud není uvedeno jinak.
• Pokud není výslovně uvedeno, všechny rozměry a tolerance jsou platné pouze v případě, že je položka ve volném stavu.
• Rozměry a tolerance platí pro délku, šířku a hloubku prvku, včetně variace formuláře.
• Rozměry a tolerance platí pouze na úrovni výkresu, kde jsou uvedeny. Není povinné, aby platily na jiných úrovních výkresu, pokud se specifikace neopakují na výkresech na vyšších úrovních.

(Poznámka: Pravidla výše nejsou přesná pravidla uvedená ve standardu ASME Y14.5-2009.)

Symboly

Tolerance: Typ tolerancí použitých se symboly v rámcích ovládání prvků může být 1) stejná dvoustranná 2) nerovná dvoustranná 3) jednostranná 4) žádné zvláštní rozdělení („plovoucí“ zóna)

Tolerance pro symboly profilu jsou stejné bilaterální, pokud není uvedeno jinak, a tolerance symbolu polohy jsou vždy stejné bilaterální. Například poloha díry má toleranci 0,020 palce. To znamená, že díra se může pohybovat o ± 0,010 palce, což je stejná bilaterální tolerance. Neznamená to, že se díra může pohybovat o +015 / -. 005 palců, což je nerovná bilaterální tolerance. Nerovnoměrné dvoustranné a jednostranné tolerance profilu jsou specifikovány přidáním dalších informací, které jasně ukazují, co je požadováno.

Referenční graf tolerancí geometrie (podle ASME Y14.5 M-1982)

Typ ovládání	Geometrické charakteristiky	Symbol	Unicode charakter	Relevantní vlastnost		Ovlivněn virtuální stav	Referenční datum	Upravený		Ovlivněný
				Povrch	Z velikost			Ⓜ	Ⓢ	Bonus	Posun
Formulář	Přímost[3]		⏤ U + 23E4	Ano	Ano	O velikosti[A]	Ne	O velikosti[A]	Ne[C]	Ⓜ[d]	Ne
Formulář	Plochost[4]		⏥ U + 23E5	Ano	Ne	Ne	Ne	Ne	Ne[C]	Ne	Ne
Formulář	Kruhovitost[4]		○ U + 25CB	Ano	Ne	Ne	Ne	Ne	Ne[C]	Ne	Ne
Formulář	Válcovitost		⌭ U + 232D	Ano	Ne	Ne	Ne	Ne	Ne[C]	Ne	Ne
Profil	Profil a čára		⌒ U +2312	Ano	Ne	Ne	Ano[E]	Ne	Ne[C]	Ne	Datum, Ⓜ[b]
Profil	Profil povrchu		⌓ U +2313	Ano	Ne	Ne	Ano[E]	Ne	Ne[C]	Ne	Datum, Ⓜ[b]
Orientace	Kolmost		⟂ U + 27C2	Ano	Ano	O velikosti[A]	Ano	O velikosti[A]	Ne[C]	Ⓜ[d]	Datum, Ⓜ[b]
Orientace	Úhlovost		∠ U +2220	Ano	Ano	O velikosti[A]	Ano	O velikosti[A]	Ne[C]	Ⓜ[d]	Datum, Ⓜ[b]
Orientace	Rovnoběžnost		∥ U +2225	Ano	Ano	O velikosti[A]	Ano	O velikosti[A]	Ne[C]	Ⓜ[d]	Datum, Ⓜ[b]
Umístění	Symetrie[F][G]		⌯ U + 232F	Ne	Ano	Ano	Ano	Ne	Ne	Ne	Ne
Umístění	Pozice		⌖ U +2316	Ne	Ano	Ano	Ano	Ano	Ano	Ⓜ[d]	Datum, Ⓜ[b]
Umístění	Soustřednost[F]		◎ U + 25 let	Ne	Ano	Ano	Ano	Ne	Ne[C]	Ne	Ne
Dojít	Kruhový výběh		↗ U +2197	Ano	Ano	O velikosti[A]	Ano	Ne	Ne[C]	Ne	Ne
Dojít	Celkové vyčerpání		⌰ U +2330	Ano	Ano	O velikosti[A]	Ano	Ne	Ne[C]	Ne	Ne

Symboly použité v "ovládacím rámci prvku" k určení popisu prvku, tolerance, modifikátoru a referenční údaje

Symbol	Unicode charakter	Modifikátor	Poznámky
	Ⓕ U + 24BB	Svobodný stát	Platí pouze v případě, že je součást jinak omezena
	Ⓛ U + 24C1	Stav nejméně materiálu (LMC)	Užitečné pro zachování minimální tloušťky stěny
	Ⓜ U + 24C2	Maximální stav materiálu (MMC)	Poskytuje bonusovou toleranci pouze u prvku velikosti
	Ⓟ U + 24C5	Předpokládané toleranční pásmo	Užitečné pro otvory se závitem pro dlouhé čepy
	Ⓢ U + 24C8	Bez ohledu na velikost prvku (RFS)	Není součástí verze z roku 1994. Viz odst. A5, odrážka 3. Také odst. D3. Obrázek 3-8.
	Ⓣ U + 24C9	Tečná rovina	Užitečné pro rozhraní, kde není vyžadován formulář
		Kontinuální funkce	Identifikuje skupinu prvků, s nimiž by se mělo zacházet geometricky jako s jedním prvkem
		Statistická tolerance	Vyskytuje se ve verzi standardu z roku 1994 a předpokládá vhodnou statistickou kontrolu procesu.
	Ⓤ U + 24CA	Nerovné dvoustranné	Přidáno ve verzi standardu z roku 2009 a odkazuje na nerovné rozdělení profilu. Číslo za tímto symbolem označuje toleranci ve směru „plus materiál“.

Počáteční a referenční údaje

A datum je virtuální ideální rovina, přímka, bod nebo osa. A prvek datum je fyzický rys součásti identifikované a symbol prvku základny a odpovídající vztažný trojúhelník, např.

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

Na ně se pak odkazuje jedním nebo více „vztažnými údaji“, které označují měření, která by měla být provedena s ohledem na odpovídající prvek vztažného bodu.

Certifikace GD&T

Americká společnost strojních inženýrů (ASME) poskytuje dvě úrovně certifikace:^[5]

• Technolog GDTP, který poskytuje hodnocení schopnosti jednotlivce porozumět výkresům, které byly připraveny pomocí jazyka Geometrické kótování a tolerování.
• Senior GDTP, který poskytuje další míru schopnosti jednotlivce vybrat správné geometrické ovládací prvky a správně je použít na výkresy.

Výměna dat

Výměna informací o geometrických kótování a tolerování (GD&T) mezi CAD systémy je k dispozici na různých úrovních věrnosti pro různé účely:

• V raných dobách CAD byly do výměnného souboru zapisovány řádky, texty a symboly pouze pro výměnu. Přijímací systém je mohl zobrazit na obrazovce nebo vytisknout, ale interpretovat je mohl pouze člověk.
• GD&T prezentace: Na další vyšší úrovni jsou informace o prezentaci vylepšeny jejich seskupením do popisky pro konkrétní účel, např. A popisek základního prvku a a referenční vztažný rámec. A je zde také informace, které z křivek v souboru jsou vodicí, projekční nebo kótovací křivky a které se používají k vytvoření tvaru produktu.
• GD&T zastoupení: Na rozdíl od prezentace GD&T se reprezentace GD&T nezabývá tím, jak jsou informace prezentovány uživateli, ale zabývá se pouze tím, který prvek tvaru produktu má charakteristiku GD&T. Systém podporující reprezentaci GD&T může zobrazit informace GD&T v některých stromových a jiných dialogových oknech a umožnit uživateli přímo vybrat a zvýraznit odpovídající funkci ve tvaru produktu, 2D a 3D.
• V ideálním případě jsou prezentace GD&T i reprezentace k dispozici v souboru výměny a jsou navzájem spojeny. Přijímací systém pak může uživateli umožnit vybrat popisek GD&T a získat odpovídající funkci zvýrazněnou na tvaru produktu.
• Vylepšení reprezentace GD&T je definování formálního jazyka pro GD&T (podobně jako programovací jazyk), který má také integrovaná pravidla a omezení pro správné použití GD&T. Toto je stále oblast výzkumu (viz níže odkaz na McCaleb a ISO 10303-1666).
• Ověření GD&T: Založeno na datech reprezentace GD&T (ale ne na prezentaci GD&T) a tvaru produktu v nějakém užitečném formátu (např. hraniční reprezentace ), je možné ověřit úplnost a konzistenci informací GD&T. Softwarový nástroj FBTol z Závod v Kansas City je pravděpodobně první v této oblasti.
• Informace o reprezentaci GD&T lze také použít pro softwarové plánování výroby a výpočet nákladů na součásti. Viz ISO 10303-224 a 238 níže.

Dokumenty a normy

ISO TC 10 Technická dokumentace k produktu

• ISO 128 Technické výkresy - Údaj o rozměrech a tolerancích
• ISO 7083 Symboly pro geometrické tolerování - rozměry a rozměry
• ISO 13715 Technické výkresy - Hrany neurčeného tvaru - Slovník a indikace
• ISO 15786 Zjednodušené znázornění a kótování děr
• ISO 16792: 2015 Technická dokumentace k produktu — Postupy při definici digitálního produktu (Poznámka: ISO 16792: 2006 byla odvozena z ASME Y14.41-2003 se svolením ASME)

ISO / TC 213 Rozměrové a geometrické specifikace produktu a ověření

V ISO / TR 14638 GPS - Masterplan rozlišuje se mezi základními, globálními, obecnými a doplňkovými standardy GPS.

• Základní standardy GPS
  • ISO 8015 Koncepty, zásady a pravidla
• Globální standardy GPS
  • ISO 14660-1 Geometrické prvky
  • ISO / TS 17, orientace a umístění
  • ISO 1101 Geometrické tolerance - Tolerance tvaru, orientace, umístění a házení
    • Změna 1 Reprezentace specifikací ve formě 3D modelu
  • ISO 1119 Série kuželovitých úkosů a úhlů zúžení
  • ISO 2692 Geometrické tolerance - maximální materiálový požadavek (MMR), minimální materiálový požadavek (LMR) a požadavek vzájemnosti (RPR)
  • ISO 3040 Dimenzování a tolerance - kužele
  • ISO 5458 Geometrické tolerance - Poziční tolerance
  • ISO 5459 Geometrické tolerance - vztažné body a vztažné systémy
  • ISO 10578 Tolerance orientace a umístění - Projektované toleranční pásmo
  • ISO 10579 Dimenzování a tolerance - netuhé části
  • ISO 14406 Extrakce
  • ISO 22432 Funkce používané při specifikaci a ověřování
• Obecné standardy GPS: Plošná a profilová povrchová struktura
  • ISO 1302 Údaj o struktuře povrchu v technické dokumentaci produktu
  • ISO 3274 Textura povrchu: Profilová metoda - Jmenovité vlastnosti kontaktních (stylusových) nástrojů
  • ISO 4287 Textura povrchu: Metoda profilu - Podmínky, definice a parametry textury povrchu
  • ISO 4288 Textura povrchu: Profilová metoda - Pravidla a postupy pro hodnocení struktury povrchu
  • ISO 8785 Nedokonalosti povrchu - pojmy, definice a parametry
  • Tvar povrchu nezávislý na základně nebo systému základen. Každý z nich má část 1 pro Slovník a parametry a část 2 pro Operátory specifikace:
    • ISO 12180 Válcovitost
    • ISO 12181 Kulatost
    • ISO 12780 Přímost
    • ISO 12781 Plochost
  • ISO 25178 Struktura povrchu: Areal
• Obecné standardy GPS: Extrakční a filtrační techniky
  • ISO / TS 1661 Filtrace
  • ISO 11562 Textura povrchu: Profilová metoda - Metrologické charakteristiky fázově správných filtrů
  • ISO 12085 Textura povrchu: Profilová metoda - parametry motivu
  • ISO 13565 Profilová metoda; Povrchy se stratifikovanými funkčními vlastnostmi

Standardy ASME

• ASME Y14.41 Postupy při definici digitálního produktu
• ASME Y14.5 Dimenzování a tolerance
• ASME Y14.5.1M Matematická definice principů kótování a tolerování

ASME také pracuje na španělském překladu pro normu ASME Y14.5 - Dimensioning and Tolerancing Standard.

Standardy GD&T pro výměnu a integraci dat

• ISO 10303 Systémy průmyslové integrace a integrace - Reprezentace a výměna dat o produktech
  • ISO 10303-47 Integrovaný obecný zdroj: Tolerance odchylek tvaru
  • ISO / TS 10303-1130 Aplikační modul: Odvozený tvarový prvek
  • ISO / TS 10303-1050 Aplikační modul: Tolerance rozměrů
  • ISO / TS 10303-1051 Aplikační modul: Geometrická tolerance
  • ISO / TS 10303-1052 Aplikační modul: Výchozí tolerance
  • ISO / TS 10303-1666 Aplikační modul: Rozšířená geometrická tolerance
  • ISO 10303-203 Protokol aplikace: Konfigurační 3D návrh mechanických dílů a sestav
  • ISO 10303-210 Aplikační protokol: Elektronická montáž, propojení a obalový design
  • ISO 10303-214 Aplikační protokol: Základní data pro procesy mechanického navrhování automobilů
  • ISO 10303-224 Aplikační protokol: Definice mechanického produktu pro plánování procesů pomocí funkcí obrábění
  • ISO 10303-238 Aplikační protokol: Aplikačně interpretovaný model pro počítačové číslicové automaty (STEP-NC)

Viz také

• Specifikace povrchové úpravy
• Inženýrské přizpůsobení
• Technická tolerance

Reference

Tento článek obsahuje seznam obecných Reference, ale zůstává z velké části neověřený, protože postrádá dostatečné odpovídající vložené citace. Prosím pomozte zlepšit tento článek představuji přesnější citace. (Duben 2010) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Další čtení

• McCaleb, Michael R. (1999). „Koncepční datový model referenčních systémů“ (PDF). Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 104 (4): 349–400. doi:10,6028 / jres.104.024. Archivovány od originál (PDF) dne 18. 10. 2011. Citováno 2011-09-13.
• Henzold, Georg (2006). Geometrické kótování a tolerance pro návrh, výrobu a kontrolu (2. vyd.). Oxford, Velká Británie: Elsevier. ISBN  978-0750667388.
• Srinivasan, Vijay (2008). "Standardizace specifikace, ověřování a výměny geometrie produktu: Výzkum, stav a trendy". Počítačem podporovaný design. 40 (7): 738–49. doi:10.1016 / j.cad.2007.06.006.
• Drake, Jr., Paul J. (1999). Příručka pro kótování a tolerování. New York: McGraw-Hill. ISBN  978-0070181311.
• Neumann, Scott; Neumann, Al (2009). GeoTol Pro: Praktický průvodce geometrickými tolerancemi podle ASME Y14.5-2009. Dearborn, MI: Společnost výrobních inženýrů. ISBN  978-0-87263-865-5.
• Bramble, Kelly L. (2009). Geometric Boundaries II, Praktický průvodce interpretací a aplikací ASME Y14.5-2009,. Inženýři Edge.
• Wilson, Bruce A. (2005). Návrhové kótování a tolerance. USA: Goodheart-Wilcox. p. 275. ISBN  978-1-59070-328-1.

externí odkazy

• Obecné tolerance pro lineární a úhlové rozměry podle ISO 2768
• Co je GD&T
• Důležitost GD&T
• Glosář pojmů a definic GD&T
• GDT: Úvod
• Certifikace ASME
• Změny a doplňky ASME Y14.5M
• NIST MBE PMI Validation and Conformance Testing Project Testuje implementace GD&T v CAD softwaru
• Analyzátor a prohlížeč souborů STEP - Analyzujte GD&T v souboru STEP