Dimensionamento e tolerância geométrica (GD&T): Guia de referência

Dimensionamento Geométrico e Tolerância (GD&T) estabelece um sistema para fornecer detalhes e comunicações de design precisos. Ele permite que engenheiros e fabricantes lidem com variações dimensionais e irregularidades geométricas. Os militares dos EUA começaram a desenvolver conceitos de GD&T durante a década de 1940, mas o padrão ASME Y14.5 foi publicado pela primeira vez em 1966, formalizando o sistema. O GD&T se desenvolveu ao longo do tempo para se tornar um padrão universal da indústria. A versão atualizada de 2018 do padrão ASME Y14.5 serve como um guia para aplicação. Os símbolos e gráficos do GD&T verificam a montagem apropriada das peças fabricadas. O sistema descreve quais desvios dimensionais são permitidos e os procedimentos para sua medição. Além disso, permite que os fabricantes de design obtenham melhores resultados de precisão em todos os estágios da produção, à medida que a intenção do design se torna mais evidente nas informações compartilhadas. Vamos percorrer o dimensionamento geométrico e a tolerância a partir de uma análise aprofundada.

O que é dimensionamento e tolerância geométrica (GD&T)?

Noções básicas de GD&T

O Dimensionamento e Tolerância Geométrica (GD&T) é um método para definir dimensão e tolerância em comparação com abordagens padrão mais/menos. Modelos CAD completos não possuem defeitos, mas a fabricação no mundo real resulta em pequenas diferenças. O GD&T gerencia variações na fabricação, o que garante que os produtos mantenham suas especificações projetadas.

Além disso, ele domina dois recursos principais, incluindo uma linguagem de design estabelecida. O método permite melhor comunicação entre as equipes de design, fabricação e inspeção. Além disso, ele permite que os usuários determinem o limite máximo possível de acoplamento, o que garante a interação adequada dos componentes. O sistema estabelece confiabilidade e minimiza erros de produção do início ao fim.

Além disso, o estudo GD&T permite melhor cooperação da equipe, o que leva à criação de componentes de qualidade superior. Ele demonstra repetibilidade da produção e montagem correta de peças qualificadas. Os processos de fabricação se tornam mais suaves por meio da implementação de tecnologia apropriada juntamente com parcerias confiáveis, que minimizam despesas e promovem precisão superior durante operações de fabricação personalizadas.

Como GD&T impacta Usinagem CNC Tolerâncias?

GD&T em usinagem CNC

Tolerâncias de usinagem CNC em GD&T identificar flutuações de dimensão permitidas de peças fabricadas. As variações existem nas dimensões, mas permanecem invisíveis à observação humana de rotina e impactam fortemente a funcionalidade da peça. Todos Peças usinadas CNC mostram aparências planas e retas, mas contêm pequenas imperfeições em toda a sua área transversal. Os fabricantes permitem pequenas imperfeições nas dimensões se elas estiverem dentro das faixas de tolerância definidas, já que cada parte exibe pequenas variações.

O processo de engenharia deve expandir as tolerâncias o máximo possível sem afetar a funcionalidade do produto. Dimensões reduzidas em tolerâncias desencadeiam maiores despesas com máquinas de produção, verificações de qualidade e ferramentas de fabricação. A melhor maneira de limitar as despesas de fabricação é tornando as tolerâncias amplas, pois tolerâncias rígidas devem permanecer apenas para aplicações essenciais. As dimensões atingíveis por meio de fresadoras CNC geralmente variam de 0.005 polegadas, o que é maior do que o correspondente à espessura do cabelo humano (~0.003 polegadas). Embora tolerâncias precisas possam ser fabricadas, elas não são necessárias para todas as aplicações. Na Boda tech, nossa usinagem de precisão cnc Serviços pode atingir tolerâncias de até ±0.0002″ (0.005 mm).

Exemplos de dimensionamento e tolerância geométrica: Recursos de referência em GD&T

Dado em GD&T

O Datum Reference Frame (DRF) funciona como um sistema de coordenadas em todo o GD&T para especificar as características e tolerâncias de uma peça. Um sistema de quadro de referência valida a produção correta e o controle de qualidade das peças fabricadas. Todas as especificações dimensionais e características geométricas na referência de design (DRF) representam a configuração final da montagem.

Um DFR restringe os Seis Graus de Liberdade (DOF) de uma peça por meio de 3 medidas translacionais e 3 parâmetros rotacionais para estabelecer uma estrutura de medição consistente. O processamento e a medição da peça exigem a limitação adequada desses Graus de Liberdade. A principal diferença em GD&T existe entre datums e recursos de datum. O DRF contém elementos teóricos conhecidos como datums e recursos físicos reais da peça, chamados recursos de datum. Os requisitos funcionais de uma peça dependem inteiramente de recursos de datum imperfeitos.

FCaracterística do tamanho

Tabela de dimensionamento e tolerância geométrica

Formas geométricas que exigem medições de dimensão, incluindo comprimento, ângulo e altura, constituem a classificação de recursos de tamanho. Usar paquímetros para medir dimensões dentro ou ao redor da peça indica que o recurso se qualifica como um Recurso de Tamanho. Tolerâncias podem ser adicionadas a esses recursos, mas tolerâncias de orientação controlam precisamente como os eixos e planos médios dos recursos se relacionam com os datums. O caráter do recurso conta como um Recurso de Tamanho somente quando paquímetros servem para sua medição em vez de sondas.

Diretrizes de tolerância GD&T

Tolerância GD&T

A comunicação clara do produto é a principal prioridade ao desenhar especificações de engenharia, mas a adição de detalhes redundantes deve ser evitada. O seguinte grupo de regras fornece orientação prática.

• A clareza do desenho continua sendo o aspecto central que precisa do maior foco. Coloque todas as dimensões e tolerâncias além da área de limite da peça com sua aplicação em linhas visíveis. O desenho deve seguir um caminho de leitura unidirecional. Ao mesmo tempo, os usuários receberão uma compreensão imediata do uso da peça, e as dimensões devem ser organizadas ou arranjadas de acordo com um padrão específico com espaço em branco suficiente para manter o documento fácil de entender.
• Certifique-se de escolher níveis de tolerância que sejam tão frouxos quanto a funcionalidade essencial da peça requer. Fabricação, trabalho de inspeção e ferramental se tornam mais caros quando as tolerâncias ficam mais apertadas. Projetar com variações permitidas mais consideráveis ​​levará a economias de custo.
• Uma tolerância geral deve ser adicionada ao bloco de título do desenho para todas as dimensões. Tolerâncias específicas do desenho têm precedência sobre a tolerância geral. Portanto, somente a declare novamente quando afetar medições de dimensões específicas.
• O primeiro passo deve ser abordar as tolerâncias dos recursos funcionais mais cruciais, seguidos por seu relacionamento. O processo deve começar abordando elementos funcionais críticos antes de prosseguir com o restante do conteúdo do desenho.
• Os engenheiros devem lidar com as especificações de fabricação excluindo-as dos desenhos de engenharia. Eles devem determinar os processos de fabricação para criar a peça. A estrutura simplificada do desenho resulta dessa prática, o que também previne a complexidade do desenho.
• Os desenhos devem excluir especificações de ângulos de 90 graus porque esse ângulo padrão permanece implícito, a menos que os engenheiros precisem abordar ângulos excepcionais.
• As dimensões do desenho e as tolerâncias de fabricação são consideradas válidas sob 20°C com 101.3 kPa condições de pressão, a menos que parâmetros alternativos sejam explicitamente mencionados. Inclua notas especiais quando a peça projetada funcionar em configurações diferentes daquelas especificadas pelo desenho. (Leia mais sobre empilhamento de tolerância)

Símbolos e controles GD&T

Símbolos GD&T

Os símbolos GD&T são usados ​​para definir características específicas da peça. Abaixo está um resumo dos símbolos mais comumente usados ​​e seus significados:

Estudo de caso de exemplo GD&T

Tolerância GD&T para tampas de garrafas plásticas

O presente estudo de caso define como a SolidWorks emprega GD&T para criar 50,000 tampas de garrafas produzidas por moldagem por injeção. O objetivo de fabricação requer que as tampas de garrafas tenham um ajuste adequado e um nível de resistência consistente quando fixadas às garrafas. A aplicação de tolerâncias é crítica para minimizar variações dimensionais nas dimensões das tampas.

Objetivos do design da tampa da garrafa

A rosca da tampa da garrafa requer uma dimensão de 36.95 mm, com uma faixa de tolerância de +/-.010 mm. O diâmetro interno da tampa deve variar entre 36.985 mm (limite inferior) e 37.065 mm (limite superior), enquanto a dimensão ideal fica em 37.0 mm. Um furo para o eixo de 4 mm existe na tampa, enquanto a tolerância para este furo atinge 0.13 mm. Um tamanho de furo de 3.85 mm atende aos requisitos de encaixe enquanto perfurado a uma precisão de 4.00 mm.

Para controlar as dimensões adequadamente, precisamos estabelecer uma referência de datum. A parte cilíndrica interna da tampa funciona como a superfície de referência primária porque o encaixe da garrafa depende dela. A superfície de montagem da tampa requer a porção superior plana como seu datum secundário.

Solução

Usuários do SolidWorks alcançam a aplicação GD&T selecionando recursos e datums, que podem ser encontrados por meio do DimXpert > Auto Dimension Scheme. O programa de software produz tolerâncias além dos símbolos GD&T com base em especificações predefinidas. Recursos com limites desiguais recebem tipos de tolerância selecionados, 'bilateral' ou 'limite'.

A adição de tolerâncias ao desenho acontece por meio da importação de anotações do Gerenciador de recursos ao lado de permitir o 'Anotações DimXpert' opção para clareza total do desenho. (Obtenha mais informações sobre Tolerância de ajuste de pressão)

Resumo

Este guia explica como o Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T) mantém o controle exato das dimensões das peças e especificações de design. Alguns símbolos usados ​​com recursos de referência e quadros de controle de recursos no GD&T melhoram a clareza do desenho de produção e mantêm a uniformidade dentro das montagens de produtos.

As empresas de design que adotam GD&T determinam níveis de tolerância otimizados, que eles personalizam com base em seus procedimentos de produção selecionados, ao mesmo tempo em que consideram a variação gerada pelo processo. Na Boda Tech, oferecemos serviços de usinagem cnc de precisão. Nossa equipe utiliza ferramentas de manufatura digital, principalmente usinagem CNC avançada e impressão 3D, para otimizar as operações de produção. A implementação do GD&T nos permite reduzir despesas e encurtar os tempos de fabricação, ao mesmo tempo em que entregamos produtos rapidamente e mantemos nossa competitividade no mercado.

Perguntas Frequentes

P1: Quais são as 5 categorias de GD&T?

As 5 categorias de GD&T são 

• formar, 
• Orientação, 
• Localização, 
• Excesso de velocidade e 
• Perfil.

P2: Qual é a diferença entre GD&T e tolerância de coordenadas tradicional?

GD&T fornece limites de tolerância mais detalhados e flexíveis. Ele considera a geometria da peça, enquanto a tolerância de coordenadas tradicional foca apenas em medições específicas de um ponto fixo.

P3: Como aplico GD&T a um eixo usinado em CNC?

Você pode aplicar GD&T especificando as características geométricas relevantes (por exemplo, retidão, perpendicularidade) no desenho do eixo e incluindo os símbolos apropriados para cada tolerância.

Q4: A GD&T pode reduzir os custos de fabricação?

Sim, GD&T ajuda a reduzir custos de fabricação ao fornecer tolerâncias claras e precisas. Então, minimiza desperdício de material, erros de usinagem e retrabalho dispendioso.

Q5: Quais ferramentas verificam a conformidade com GD&T?

Ferramentas como paquímetros, micrômetros, medidores de altura, CMM (máquinas de medição por coordenadas) e comparadores ópticos podem verificar a conformidade com GD&T.

Q6: Por que escolher um fornecedor de serviços CNC certificado pela GD&T?

Um fornecedor CNC certificado pela GD&T garante a interpretação e aplicação precisas dos padrões GD&T. Isso leva a melhor qualidade de peças, menos erros e menores custos de produção.