Wat is geometrische dimensionering en tolerantie (GD&T)?

Niemand is perfect, en dat zijn ook geen gefabriceerde componenten. Gefabriceerde onderdelen hebben natuurlijk minieme variaties vanwege de inconsistenties die optreden in het productieproces. We kunnen ze niet volledig elimineren, maar we kunnen deze verschillen controleren en verklaren.

Ingenieurs gebruiken geometrische dimensionering en toleranties, vaak afgekort tot GD&T, om de ontwerpvereisten van een onderdeel en hun acceptabele afwijkingen te communiceren. GD&T werkt door middel van een reeks symbolen, maar wat betekenen geometrische maatvoering en tolerantiesymbolen precies? En waarom is GD&T überhaupt belangrijk? We zullen alle basisprincipes van GD&T en meer in dit artikel bespreken.

Wat is GD&T?

GD&T is een systeem van symbolen, karakters en standaardafmetingen bedoeld om de ontwerpintentie tussen ingenieurs en fabrikanten te communiceren. GD&T definieert de kenmerken van een onderdeel en de toegestane afwijking van zijn ware of ideale positie. Het algemene doel van GD&T is om de belangrijkste kenmerken van een onderdeel te benadrukken en te laten zien hoe deze kenmerken aansluiten bij het grotere geheel.

GD&T dekt zowel de geometrische afmetingen van een component als de tolerantiewaarden. De tolerantie van een onderdeel specificeert de minimale en maximale afwijkingslimiet voor een gespecificeerde afmeting. Het creëren van de juiste toleranties zal het productgoedkeuringspercentage maximaliseren en het aantal correct bewerkte onderdelen vergroten. Nauwere toleranties zijn nauwkeuriger, maar kunnen de productiekosten verhogen, dus productteams moeten toleranties creëren met zoveel mogelijk speelruimte, terwijl de productfunctionaliteit behouden blijft.

GD&T is essentieel voor het vervaardigen van nauwkeurige en functionele onderdelen, en het stelt iedereen in staat de afmetingen van een onderdeel te lezen en te begrijpen. GD&T volgt hetzelfde proces voor alle productiemethoden, van additieve fabricage tot CNC-bewerking tot spuitgieten. Bepaalde aspecten van GD&T zullen echter voor sommige methoden relevanter zijn dan voor andere.

GD&T-kenmerken

Voordat we in GD&T-symbolen duiken, moeten we het Datum Reference Frame (DRF) doornemen. DRF is het 3D-coördinatensysteem waarop GD&T-dimensies leven. Een datum zelf is typisch een punt, lijn of vlak op de DRF die wordt gebruikt als startpunt voor de meting. Een datumkenmerk is het eigenlijke fysieke element zelf. Eenvoudiger gezegd, het referentiepunt is de ideale, perfecte dimensie, terwijl het referentiepunt het echte, natuurlijk variante componentelement is.

GD&T-symbolen hebben betrekking op afmetingen en toleranties, evenals op vorm, grootte en andere aspecten van een onderdeel. Door ontwerpintenties te communiceren, helpen GD&T-symbolen ervoor te zorgen dat het onderdeel precies wordt gemaakt zoals het zou moeten zijn. Dit zorgt ervoor dat het onderdeel past bij de rol waarvoor het is ontworpen, overeenkomt met alle bijpassende onderdelen en consistent blijft met zijn andere onderdelen.

Er zijn vijf verschillende groepen of "tolerantietypes" met geometrische kenmerken in elk:

• Formulier specificeert de vorm en verfijnt de grootte van een onderdeel. De vorm van een onderdeel kan worden beschreven aan de hand van rechtheid, vlakheid, circulariteit of cilindriciteit. Formulier gebruikt geen referentiedatum.
• Oriëntatie regelt de kanteling van het oppervlak, de assen of de middenvlakken van een onderdeel. De oriëntatie van een onderdeel kan worden beschreven aan de hand van hoekigheid, loodrechtheid of parallelliteit. Oriëntatietoleranties vereisen een referentiepunt.
• Locatie beschrijft het middelpunt, de as of het middenvlak van een object. De locatie van een onderdeel kan worden beschreven aan de hand van concentriciteit of symmetrie, die worden afgeleid van het mediaanpunt van een object. Locatie kan ook de positie van een onderdeel beschrijven dat is georiënteerd rond het middelpunt, de assen en de middenvlakken van een maatelement. Positie bepaalt ook de oriëntatie.
• Runout regelt de coaxialiteit van het oppervlak van een cirkelvormig onderdeel, wat aangeeft hoeveel een kenmerk kan variëren met betrekking tot zijn datums. Het oppervlak van een onderdeel kan worden gedefinieerd op basis van totale slingering of cirkelvormige slingering, die beide de vorm en oriëntatie van het oppervlak bepalen. Totale rondloop wordt gebruikt om de hoekigheid en rechtheid van het gehele oppervlak van uw ontwerp te regelen, terwijl cirkelvormige rondloop wordt gebruikt om rekening te houden met een groot aantal verschillende fouten.
• Profiel specificeert de tolerantiezone rond een specifiek oppervlak, dat de grootte, vorm en oriëntatie van een oppervlak bepaalt, en is vaak gebaseerd op een referentiepunt. U kunt het lijnprofiel of oppervlakteprofiel van een onderdeel definiëren.

Het Feature Control Frame begrijpen

Een ander belangrijk onderdeel van het lezen van GD&T is het begrijpen van het Feature Control Frame. Feature Control Frame-symbolen laten zien hoe alles wat gedefinieerd is met GD&T in elkaar past. In het frame ziet u een symbool gevolgd door een toegestane tolerantie, evenals eventuele Feature Control Frame-modifiers voor onderdeelontwerp. Hierdoor kunnen machinisten en fabrikanten aanpassingen maken op basis van waar andere functies naartoe moeten.

Elk Feature Control Frame bevat slechts één bericht of ontwerpvereiste. Dit betekent dat als een functie twee berichten vereist, je twee functiecontroleframes nodig hebt om de ontwerpintentie via GD&T te communiceren. Een GD&T Feature Control Frame heeft maximaal vijf compartimenten:het eerste compartiment bevat één geometrisch karakteristiek symbool, dat de onderdeelvereisten dicteert.

Het tweede compartiment geeft de totale tolerantie van uw ontwerp door en een "ø"-symbool voorafgaand aan de tolerantiewaarde geeft een cilindrisch gevormde tolerantiezone aan met een diameter van de aangegeven waarde. Het derde, vierde en vijfde compartiment bevatten, indien nodig, de referentiekenmerken van de datum. Gewoonlijk geeft het datumkenmerk dat is gedefinieerd in het functieconfiguratiescherm aan hoe het onderdeel samenwerkt met of samengaat met bijpassende onderdelen of welke functies het meest kritisch zijn voor de functionaliteit.

De compartimenten van het Feature Control Frame kunnen ook materiaalcondities of materiaalgrensmodificatoren bevatten, die de grootte en specificaties van het kenmerk of het referentiepunt bepalen, waardoor de produceerbaarheid bij correct gebruik nog groter is. Deze secties geven fabrikanten inzicht in hoe nauwkeurig ze moeten zijn bij het volgen van de gegeven GD&T-gegevens. Door de kenmerken en vereisten van onderdelen duidelijk te communiceren, definieert het Feature Control Frame de toegestane variantie van metingen om functionele componenten te bouwen.

GD&T-voordelen en begeleiding

Er zijn veel voordelen aan het gebruik van GD&T in uw onderdeelontwerpen. In de eerste plaats zorgt GD&T voor duidelijke communicatie tussen productieleveranciers, ontwerpers en ingenieurs en kwaliteitsinspecteurs. Het beschrijven van de productgeometrie aan de hand van de beoogde functionaliteit en fabricagebenadering is eenvoudiger dan het beschrijven van alle kenmerken van een onderdeel in lineaire afmetingen.

Aangezien GD&T-symbolen de afmetingen voor niet-lineaire kenmerken kunnen vastleggen, helpen GD&T-gegevens om een ​​volledig beeld van uw component te schetsen. U kunt ook uw tolerantiekennis vergroten voor verbeterde besturingsfuncties, zoals curven. Door de onderdeeltoleranties te optimaliseren, is een onderdeel gemakkelijker te produceren en blijft de betrouwbaarheid en consistentie tussen afzonderlijke onderdelen behouden.

Het definiëren van GD&T-gegevens helpt ervoor te zorgen dat afzonderlijke onderdelen in elkaar passen en goed werken. Er zijn echter enkele richtlijnen en overwegingen waarmee u rekening moet houden bij het maken en implementeren van GD&T-gegevens.

Wees bewust van uw datums . Het kiezen van referentiedatums die gemakkelijk te meten zijn, zal de productie vergemakkelijken.

Baliseer uw toleranties . Bedenk hoe nauwkeurig een specifiek onderdeelkenmerk moet zijn en pas de tolerantie dienovereenkomstig aan om kosten te besparen en de productie te stroomlijnen. Zorg ervoor dat uw toleranties binnen de bewerkbare limieten vallen, volg de gegeven normen en houd rekening met tolerantiestapeling. Aangezien onderdelen samenwerken bij hun uiteindelijke assemblage, moet u ervoor zorgen dat de GD&T-vereisten per onderdeel binnen de toegestane stapeling van de interfacing-assemblage vallen wanneer ze worden gecombineerd.

Overdimensioneer uw onderdeel niet . Een onduidelijke deeltekening schiet het doel van GD&T voorbij, namelijk het verduidelijken en stroomlijnen van de communicatie. Overdimensionering kan uw onderdeelontwerp moeilijker te begrijpen maken en uw componenten moeilijker te vervaardigen, en conflicterende afmetingen kunnen per ongeluk fouten in uw onderdelen veroorzaken. Wees oordeelkundig en opzettelijk over welke functies u in uw GD&T-ontwerp oproept en markeer alleen de noodzakelijke informatie of "kritieke interfaces" van uw component.

Optimaliseer GD&T met Fast Radius

Het creëren van duidelijke, begrijpelijke GD&T-ontwerpen is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat uw onderdelen zo perfect mogelijk zijn. Het kan echter moeilijk zijn om alle bewegende delen van GD&T te beheren en duidelijkheid, consistentie en precisie te garanderen in uw componentontwerpen. Door met een ervaren fabrikant te werken, kunt u uw GD&T-ontwerpen optimaliseren, productieruns stroomlijnen en betere onderdelen maken.

Bij Fast Radius kunnen we u van begin tot eind door het GD&T-proces begeleiden. Ons team van experts heeft diepgaande kennis van de grondbeginselen van geometrische dimensionering en toleranties, en we helpen u bij het ontwerpen van onderdelen met behulp van de juiste normen en symbolen om de nauwkeurigheid van onderdelen te bevorderen. Neem vandaag nog contact met ons op om deskundige GD&T naar uw volgende onderdeelontwerp te brengen.

Bekijk het Fast Radius-resourcecentrum om in GD&T-details te duiken, inclusief tolerantietips voor CNC-bewerking en spuitgieten.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?