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GD&T五大优势

 宋洋sy 2019-07-12


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1、概述

之前本公众号发了很多关于GD&T的文章,几何公差产生于二战时期,通过不断的实践和总结才有了今天完善的体系标准。那么使用几何公差到底有什么意义?本文总结了几何公差的五大优势。

2、使用几何公差的五大优势

①几何公差提供了统一的技术标准和解释,从而减少了争议、猜测和假设。设计、生产和检测部门均使用同一种语言进行工作,因此改善了各个部门的沟通。

如图1为图纸要求零件尺寸。

零件使用要求:以(下方)小平面为固定平面,装配在组件中使用。

如图2为实际检测过程中,检测人员检测的零件尺寸。

根据如图检测数据,那么在工厂实际判定中,这个零件是否合格?检测人员无法根据设计人员意图判定零件是否合格。

设计人员可以使用几何公差,根据零件安装要求,要求小平面为基准A。则检测人员可以根据图纸要求,以A面为基准检测并判定零件是否合格。设计人员对于零件的要求,可以明确的传递给检测人员。

②几何公差能够根据零件的实际使用情况,放宽要求不高位置的公差,加严需要加严的形状公差。

如图4为设计人员提供图纸。

零件使用要求:以(下方)小平面为固定平面,装配在组件中,同时零件上方大平面需要与其他零件配合使用(无高度要求),要求平面度0.1。

设计人员提供图纸是否可以满足使用要求?图纸是否合理?

设计人员提供图纸可以满足使用要求,但零件加工难度较高,零件合格率低。如设计人员增加几何公差,则既可以降低零件的加工难度,又可以提高零件的合格率。合理的图纸标注如图5所示。

③如果改用几何公差(理论正确尺寸)位置度,公差带变成圆形,公差带面积增大57%,从而提高产品的合格率,如下图所示 :

④几何公差可以使用公差原则(如MMC,LMC),为产品制造提供了额外的补偿公差,有效的提升了产品的合格率。

如下图所示的公差带图,使用最大实体原则MMC后,位置度公差面积增加了蓝色三角公差带区域(公差补偿区),即产品合格率提高区。对于孔、槽合格率分别提高66%和50%(根据面积计算)。

另一方面可以方便做检具,进行产品的快速在线检测。先用A、B、C基准对零件进行定位,在理论位置插入直径为11.5的销和13.9厚板分别检测孔和槽的位置度,能插入位置度就算合格,检测非常快捷、高效。

⑤使用几何公差(理论正确尺寸)可以避免累计误差。使用几何公差控制孔的位置,不会有公差的累计,各孔相对于基准位置度相同。连续的尺寸公差标注孔的位置,孔的位置度存在公差积累的问题。

D&T几何公差是一种面向产品功能的图纸设计语言,图纸设计的终极目标是保证产品的功能,通过GD&T的图纸公差标注,让图纸只有一种解释,从而保证不同人读图纸不会引起歧义。

更重要的是,通过GD&T几何公差图纸的标注,可以在满足产品功能的前提下,放大制造公差,从而提高产品的合格率,降低制造成本。

知识点一:GD&T图纸中复合位置度的动画演示

1 引言

小编发了一篇关于如何理解图纸中复合位置度的文章《GD&T干货|位置度,复合位置度,组合位置度怎么用?带M圈的位置度怎么玩?》(点击可阅读原文)。

由于复合位置度概念较为抽象,难以理解。为了便于大家更直观的理解,小编将复合位置度相关内容翻译为动画演示。对于两篇文章大家可以对比阅读,这样会更容易理解。

2 动画演示

图纸内容如下:

以上图为列,结合原文内容解释复合位置度:

行位公差第一行

原文解释:第一行位置度公差要求控制孔组整体相对于基准参照系的位置(孔组整体方向、各孔相互位置也包含在内);

本文解释:第一行强调的是每个孔的位置相对于基准(A/B/C)的位置度,同时也包括各个孔的相对位置。需要说明的是,各个孔的相对位置度是其相对于基准位置度的2倍。

被测孔的轴线可以在位置度公差带(注意:红色圈是公差带不是孔直径)内平动或者摆动均可。具体移动范围如下图:

行位公差第二行

原文解释:第二行位置度公差要求进一步对孔组整体相对于基准参照系的方向进行更严格管控(各孔相互位置也包含在内)。

本文解释:这里原文说的不是很明白,什么是进一步对孔组整体相对于基准参照系的方向进行更严格管控?蒙了吧?先看动画演示吧,什么都不说了。

第二行其实就是对于四个孔相对位置度进行的管控,要求在1.0的圆柱公差带内,四个孔的相对理论位置必须满足图纸要求的80和50。可以理解为四个孔的偏差方向相同,四个孔的公差带在作为一个整体在移动(公差带只能平动,不能转动)。

被测孔的轴线可以在位置度公差带(注意:蓝色圈是公差带不是孔直径)内平动或者摆动均可。

行位公差第三行

原文解释:第三行位置度公差要求进一步对孔组整体相对于基准A的方向进行更严格的管控(可以理解为孔组“整体垂直”,各孔相互位置也包含在内)。

本文解释:这里说的比较明白,对孔组整体相对于基准A的方向进行更严格的管控。怎么理解?看动画。

第三行其实要求的就是各个孔的位置对于基准A的垂直度,且各个孔的位置度可以单独移动,不再作为一个整体移动(第二行要求作为整体移动)。

被测孔的轴线可以在位置度公差带(注意:绿色圈是公差带不是孔直径)内平动或者摆动均可。

行位公差第四行

原文解释:第四行位置度公差要求进一步对各孔之间相互位置进行更严格的管控。

本文解释:其实第四行指的就是在满足前三行的公差范围内的四个孔的相互位置度需要满足第四行要求,此公差带与基准无关。看下图:

技术有限,这里的动画大家自己脑补吧。

3 总结

位置度公差第一行可以按照基本的位置度意思理解。位置度公差中间带基准的公差行,基准只限制方向,公差带位置与基准无关。位置度公差最后一行,无基准,仅表示相互各孔之间的位置度。

本文旨在告诉,行为公差要求的结果,至于为什么要这么标注?这么标注为什么会是这样的结果?文字很难解释清楚,大家可以结合第一行表示方向和位置,中间行带有基准符号仅表示方向,最后一行无基准,表示相互位置,然后从基准约束的自由度数量的方向去考虑。

小编对复合位置度的解释到此为止,希望在日常工作中能够帮助到大家!

什么时候用到GD&T?为什么要用GD&T?

 GD&T就是一个有用的设计工具,一个工程符号语言。用来指定一个零件上的尺寸,形状,方向和位置等特征。用GD&T公差符号来标注的特征实际上反应的是和配合零件的装配或配合关系。用合适的GD&T来标注的图纸,提供了最好的和用最低成本的方法来设计配合关系。总之,提高质量,降低成本,是GD&T使用得越来越广根本原因。那么,

什么时候用GD&T?

很多设计者都会问,什么情况下需要用到GD&T。因为GD&T就是用来定位尺寸特征的,所以最简单的回答就是,用GD&T来控制所有的尺寸位置。包含以下的情形:

  1.  图纸的设计和阅读不能产生歧义的情况。

  2. 对一些关键的功能尺寸,和需要满足互换性的情况下。

  3. 减少仅仅通过品质控制,就报废的零件数量。

  4. 减少后续的工程图纸更改。

  5. 用在自动设备上。

  6. 需要用功能检具来控制产品尺寸公差的场合。

  7. 改善生产工艺。

  8. 公司希望全面的降低成本。

与传统的正负公差相比,GD&T的优势:

从19世纪中期以来,正负公差就广泛的用在了工业部门。但是这种正负公差标注有以下几点限制:

  1.  正负公差标注的公差带是矩形公差带。如图:

这张图就是用传统的正负公差标注的方法。Φ30的孔必须位于0.2的矩形公差带内。但是矩形公差带明显公差带边沿到中心的距离并不相等。在上图中,从左到右,从上到下的公差是±0.1,因此,当设计者给定这样的公差,他实际上必须接受±0.14的公差,即图中的对角线公差。

2. 正负公差只能用在与尺寸大小无关的形位公差上。与尺寸无关,就是说,每个尺寸特征的尺寸和位置完全无关,相互独立。例如一个孔,如上例的图,在实际装配中,孔的大小和位置是有关系的。如果孔的尺寸较大,可以允许有较大的位置公差。但是传统的正负公差在这样的情况下,无能为力。

3.正负公差标注,通常都没有定义基准。相应的,加工者和检测者,不知道应该用什么样的基准合适,也不知道基准的顺序如何。还是如上图,测量一般都从零件的左边和下边。暗示这两个边是该零件的基准。即使这样,也没有定义那个基准更重要。也没有指明,是否需要第三基准。一般,需要完全定义一个特征,需要相互垂直的三个基准。

使用GD&T的最重要的三点就是:

  • 有一致的圆柱形公差带

  • 能够使用最大实体条件,最下实体条件等。增加零件的合格率。

  • 制定合适基准,及基准重要次序确定。制造,检测都很明确。

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