技術圖紙作為一種通用語言，提供尺寸和公差信息。它由一套非常精確的標準、符號和規則組成，傳達了一個零部件的幾何特征和公差。
工程領域在設計和開發產品時使用技術圖紙。它們也有助于在生產計劃期間選擇適當的材料和制造工藝。在制造和檢驗零部件階段也需要通過該語言所傳達的信息進行仔細分析。想象一下，如果該語言不存在，那么將會出現多少技術問題和違約糾紛!
GD&T 代表什么：幾何尺寸和公差。
本文旨在幫助您了解幾何尺寸和公差(GD&T)的基本概念和定義;更確切地說，它介紹了什么是 GD&T，它是如何工作的，以及為什么實施 GD&T 流程很重要。此外，它強調了所有寫在技術圖紙上的幾何特征和公差的存在目的。它有時告訴我們在生產時可以不必那么嚴格，以便降低生產成本。更多時候，它告訴我們應在制造或檢驗過程中使用什么固定組件。因此，必須仔細理解 GD&T，因為它規定了一系列在整個制造過程中必須遵守的約束條件。
什么是 GD&T?
GD&T 是一個用于定義和傳達工程尺寸和公差的體系。它在技術圖紙和計算機生成的三維實體模型中使用符號語言來明確描述零部件和組件的標稱(理論上完美的)幾何形狀。它規定了零部件的每個受控特征需要何種程度的精度。它定義了每個特征的可能大小以及這些特征的方向和位置的允許變化量。
作為一種文件設計方法和制造機制，GD&T 有助于設計師、工程師和技術人員彼此之間清晰地溝通;這樣，他們就能將一個零部件完全按照計算機輔助設計(CAD)的要求制造出來。
GD&T 如何工作?
GD&T 確保從設計到加工使用技術圖紙的每個人都能看懂圖紙。它涉及的詞匯由幾何特征組成，例如平面度、直線度、圓柱度、圓度、垂直度、平行度、傾斜度、位置度、輪廓度、同軸度和對稱度(等等)。這些不同的幾何特征分類為形狀、方向、位置和跳動等不同的公差類別，并使用基準點、線、面和體積等作為零部件的其他元素的參考位置。
如果負責設計零部件的研發人員與在機械車間解讀技術圖紙的人員之間存在誤解，那么就可能會浪費大量的資金。因此，統一的邏輯語言 GD&T 有助于理解零部件的幾何特征和公差。它提供了統一性和便利性，減少了猜測和反復確認，同時確保了整個設計和制造的幾何形狀是一致的。
隨著今天的設計變得越來越復雜和精密，設計師、工程師和技術人員之間需要準確和嚴謹的溝通。GD&T 賦能團隊中的成員清晰有效地相互溝通，節省時間，使設計和制造過程更加高效。
為什么要實施 GD&T 流程?
作為一種允許工程師和機械師使用相同詞匯并相互理解的通用語言，GD&T 是使技術圖紙通俗易懂的關鍵。由于有些材料比其他材料更容易加工，因此可以仔細研究如果選擇另一種材料會帶來怎樣的潛在影響，這將有助于降低制造成本。在分析了技術圖紙后，您可能會發現，在對零部件的功能沒有影響的情況下，一種材料可能優于另一種材料。
另一個證明有必要實施 GD&T 流程的論據是，每種幾何特征都有一個公差，即一個尺寸的最大和最小變化極限值之差。公差在技術圖紙上用于控制必須裝配在一起的零部件。公差可以幫助您互換零部件并更換單個部件。
由于兩種特征之間的最大變化等于控制尺寸上的公差之和，不同特征的公差會累積起來。因此，隨著控制尺寸數量的增加，公差累積值也會增加。在最壞的情況下，一個加工好的零部件可能在這些累積的公差范圍內，但是，一旦到了裝配階段，它可能無法與其他零部件裝配在一起。
然而，有了控制位置和方向的 GD&T 方法，這方面的誤差積累就不太可能造成裝配問題。相反，它考慮的是一整套公差，所以模型的制造是可重復的，零部件是可更換的。通過明確說明所有的設計要求，一個完整的 GD&T 過程可以保證完全符合所有的尺寸和公差規格。
為什么 GD&T 如此重要?
設計越復雜，公差越嚴格，需要的工具就越復雜，制造和檢驗過程就越昂貴，廢品率就越高。在設計一個零部件時，必須考慮到這一點。
因此，與其在位置和孔徑上設置非常嚴格的尺寸公差，從而使加工變得更加昂貴和復雜，設計師和工程師反而可以控制輪廓和定位，以擴大公差范圍。這將通過減少制造過程的復雜性為他們節省費用。
在這方面，GD&T 通過允許適當的公差以最大限度地簡化生產，提高了設計精度。好處是，對于許多項目來說，這個過程將提供額外的公差，以進一步提高成本效益。
GD&T 和三維測量
GD&T 與檢驗過程緊密相關。質量控制和質量保證過程中的一個重要階段是數據采集，這可以通過手動測量、觸碰探測或三維掃描進行。通過這些技術，我們可以數字化處理一個零部件實體。然后，我們可以確定測量值是否與預期的幾何實體(也稱為 GD&T 標注)相符。我們通過將測量數據與 CAD 模型上顯示的尺寸進行比較，以檢查它是合格還是不合格。更重要的是，我們可以量化與極限公差的偏差。
簡而言之，需要進行三維測量來評估 GD&T 標注。通過隨機探測一系列的點或掃描一個表面獲取數據，我們可以根據具體的幾何特征，如平面度、直線度、圓柱度、圓度、垂直度等，評估零部件質量，從而評估制造工藝。
定義
平面度
平面度用平行四邊形來表示，是指一個表面或派生的中間平面的所有元素都在一個平面內。平面度公差規定了一個由兩個平行平面定義的公差帶，表面或派生的中間平面必須位于這個公差帶內。
直線度
直線度是指表面的一個元素或派生的中線是一條直線。直線度公差規定了一個公差帶，表面的相關元素或派生的中線必須位于這個公差帶內。直線度公差應用在要控制的直線元素上。
圓柱度
圓柱度用一個由平行線圍成的圓表示，是指旋轉表面上的所有點都與一個公共軸等距離。圓柱度公差規定了一個由兩個同心圓柱體組成的公差帶，表面必須位于這個公差帶內。
圓形度(圓度)
圓度用一個圓表示，是指 (a) 對于球體以外的特征，表面上與軸線或脊線(曲線)垂直的任何平面相交的所有點都與該軸線或脊線等距;(b) 對于球體，表面上與通過一個公共中心的任何平面相交的所有點都與該中心等距。圓度公差規定了以兩個同心圓為界的公差帶，表面上的每個圓形元素都必須在這個公差帶內，它單獨適用于任一平面。
垂直度
垂直度用一條水平線與另一條垂直線來表示，是指表面、特征的中心平面或特征的軸線與基準平面或基準軸線成直角。
平行度
平行度用兩條斜的平行線表示，是指表面或特征的中心平面上的所有點與基準面等距;或特征的軸線沿其長度與一個或多個基準面或基準軸線等距。
傾斜度
傾斜度用兩條成一定角度的線來表示，是指表面、特征的中心平面或特征的軸線與基準平面或基準軸線成任何特定的角度。
位置度
位置度用一個十字線符號表示，是指一個或多個尺寸特征相對于彼此或相對于一個或多個基準的位置。位置度公差定義了以下任何一項：(a) 允許尺寸特征的中心、軸或中心平面從真實(理論上準確的)位置變化的區域，以及 (b)(在 MMC 或 LMC 基礎上指定的)邊界，它被定義為位于真實(理論上準確的)位置處的實效狀態，相關尺寸特征的一個或多個表面不得違反這個實效狀態。
曲面輪廓度
由曲面輪廓公差建立的公差帶用一個半圓表示，其中曲邊朝上，直邊在底部，公差帶是三維的(一個體積)，并沿著一個或多個相關特征的長度和寬度(或周長)延伸。曲面輪廓度可以應用于任何形狀的零部件，包括具有恒定橫截面的零部件，具有旋轉表面的零部件，或其輪廓公差應用于整個輪廓的零部件。
線輪廓度
根據線輪廓度公差要求建立的每個線元素公差帶是二維的(一個區域)，公差帶垂直于每個線元素處特征的真實輪廓。通過創建一個設計實體模型或工程視圖，可以顯示真實的輪廓。如果不希望公差帶將特征的整個表面作為單個實體包括進去，可以將線輪廓度應用于具有不同橫截面的零部件，如飛機的錐形機翼，或具有恒定橫截面的零部件，如擠壓件。
同軸度
同軸度是指旋轉表面的所有徑向相對元素的中點(或兩個或多個徑向布置特征的相應位置處元素的中點)與基準軸(或中心點)重合。同軸度公差是一個圓柱形(或球形)公差帶，其軸線(或中心點)與基準特征的軸線(或中心點)重合。無論特征大小如何，受控特征的所有相應位置處元素的中點都必須位于圓柱形(或球形)公差帶內。
對稱度
對稱度是指兩個或多個特征表面的所有相對或相應位置處元素的中點與基準軸或中心平面重合。上一段的解釋適用于這里的特征，因為對稱度和同軸度控制遵循相同的概念，只是它們適用于不同的零部件配置。
圓跳動
圓跳動提供了對表面的圓形元素的控制。當零部件圍繞模擬基準軸旋轉到表面的最大角度范圍時，公差單獨適用于每個圓形測量位置。
全跳動
全跳動提供了對所有表面元素的控制。當零部件圍繞基準軸旋轉 360°時，公差同時適用于所有圓形和輪廓測量位置。
最大實體狀態(MMC)
最大實體狀態(MMC)是指在規定的尺寸限制內(如最小孔徑、最大軸徑)，一個尺寸特征包含最多量的材料。
最小實體狀態(LMC)
最小實體狀態(LMC)是指在規定的尺寸限制內(如最大孔徑、最小軸徑)，一個尺寸特征包含最少量的材料。
參考資料：ASME Y14.5-2009，尺寸和公差，工程制圖和相關文件慣例，美國機械工程師學會(ASME)
長按如下二維碼聯系技術專家
（CREAFORM形創）
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