- 6月 30, 2023
上一篇文章我们论述了什么是GD&T，在实际情况中，设计工程师、机械工程师和制造工厂之间清楚地传达设计意图和零件特征的性能特点是至关重要的。那么，几何尺寸和公差为什么在加工中是重要的，以及它如何应用在实际生产中的，让我们来深入了解一下。
GD&T在制造和生产中的重要性
GD&T是一个重要的工具，帮助工程师沟通设计的公差。它是一种精确的语言，允许对图纸进行一致的解释。GD&T也允许产品的可制造性和检查。如果使用得当，它可以帮助减少废品、返工和生产的延误。以下是使用GD&T的重要性。
1. 确保使用所需的公差
健全的GD&T流程通过在流程开始时明确表达所有的设计要求，确保精确履行所有基本尺寸和几何公差参数。
2. 为数字设计系统提供帮助
清晰、简单的GD&T数据很容易转换为数字设计系统，包括常用于的二维和三维CAD软件的实践。
3. 提供统一性以及便利性
由于它是一种恒定的语言，工程图中的几何设计和技术（GD&T）消除了猜测和解释，同时在整个设计和生产过程中保持一致的几何形状。理论上，所有的尺寸不应受到一种以上的解释。
4. 降低成本
为了提高设计精度，GD&T允许可接受的公差，促进制造效率。对于许多项目，该过程提供了额外的或允许的公差，这进一步提高了材料条件的成本效益。
5. 促进沟通
当今复杂的设计需要最精确和可靠的沟通。GD&T帮助设计师、制造商和检验员有效地相互沟通，从而在整个过程中节省时间并提高生产效率。
GD&T是如何工作的？
GD&T信息通常标注在工程图纸上。这些图纸必须为零件的所有方面提供测量数据。在定义尺寸的同时，还必须提供一个带有最小和最大允许限度的公差值。公差区间被定义为最低值和最大值之间的差异。例如，如果我们接受一个高度为750毫米至780毫米的工作台，规定的公差为30毫米。
然而，桌子的公差表明，我们将接受一边是750毫米高，另一边是780毫米高的桌子，或者有波动30毫米的波浪形表面。因此，为了正确地容忍产品尺寸，我们需要一个符号来表达平坦顶面的设计意图。除了整体高度公差外，我们还必须给出一个平面度公差。
同样，如果一个有公差的圆柱体在制造过程中略微弯曲，以至于不能装入其适配的孔中，这就需要一个直线度控制公差，因为很难用传统的正负公差来表达。或者，如果一根管子要焊接到一个复杂的表面，则需要一个表面轮廓控制公差。
GD&T开发了一个符号库来表达这些几何特征和设计目标，我们在上一篇文章什么是GD&T中进行了详细介绍。
公差是为每一个独特的设计元素准确指定适当变化的艺术，以便在制造工艺的限制下，根据部件的美学和功能目的，优化产品的接受率。
国际公差（IT）等级存在于公制系统中，也可以用符号来表示公差。例如，符号40H11表示直径为40毫米的孔有松动的运行配合。制作者只需查阅孔特征的基础表就可以得到精确的公差值。
除了个别公差外，工程师必须考虑基于整体的系统效果。例如，如果一个部件在制造时将所有尺寸设置为最高允许值，它是否仍然符合产品重量和壁厚等总体标准？这被称为最大材料条件（MMC），而最小材料条件（LMC）是它的倒数。
GD&T的主要思想是帮助每个零件有一个基本的尺寸和形状。公差定义了允许有多少变化。GD&T还定义了零件应该如何相互定位，这确保了它们能够正确地组合在一起，并发挥预期的功能。
GD&T在实践中的应用
GD&T的优点是描述设计意图和几何形状，类似于一个公式或矢量，但它只是项目的一个代表。
为了减少装配失败和质量控制所需的手段，统计过程控制（SPC）可与GD&T一起使用。这对企业来说是一个很好的省钱方法。由于GD&T，许多部门可以在同一个项目上进行合作，因为GD&T有着同样的语言，并且有相同的目标。因此，GD&T被广泛用于生产和制造的各种情况中。
图纸中的GD&T
工程图是一种检查和平衡，以验证供应商生产的正是客户设计要求的东西。当涉及到精度时，+/-.002mm是一个比较严格的公差，”使用GD&T变得更加关键。对于需要成为 “圆柱形 “的圆柱体，需要达到最接近0.0003的圆柱度。在这些情况下，你可以用GD&T语言来快速启动和运行项目。
数控加工中的GD&T
数控加工的好处之一是能够生产具有非常严格公差的零件。因为切削工具是由计算机控制的，它允许非常精确的运动。为了充分利用这种能力，使用适当的GD&T是很重要的。
在数控加工中，GD&T被用来指定零件的每个尺寸的公差，这可以确保完成的零件符合设计的要求。GD&T也被用来指定零件上的特征位置，如孔和槽。这有助于确保特征被加工在正确的位置，并且它们被正确对齐。
虽然不是每个数控加工零件都需要GD&T的技术，但当需要高级数控加工时，GD&T是一种很好的利用方法。请考虑以下5个在CNC加工中使用GD&T的优势。
（1） 交流简单
GD&T使您能够使用有限的字符、数字和符号来传递大量的零件设计信息，而不必进行冗长的解释。有效沟通的能力减少了您和制造服务商之间来回花费的时间。
（2） 精确的生产
由于GD&T的精确衔接，数控零件设计描述中的模糊性被降至最低。因此，你可以确定你的产品将被精确地制造出来，并在现场发挥其应有的作用。
（3）已知的公差
GD&T让生产者可以全面掌握一个与特定项目相关的公差。它提供了数控部件正确工作所需的最高公差，从而简化了部件，防止您在可能不需要的最小公差上浪费时间和金钱。
（4）通用语言
你可能会发现自己处于这样一个位置：你想与位于一个母语不是中文的国家的公司打交道。好消息是! GD&T是一种全球公认的通用语言，为国际制造业消除了恼人的语言障碍。
（5）正确的装配
如果你有两个配对的数控部件，必须在装配中接口，GD&T是一个很好的方法，可以沟通这个接口应该如何完成。在这些情况下，GD&T清楚地显示与每个项目相关的公差，使生产者能够快速确定测量是否不正确，并进行适当地修改。
3D打印中的GD&T
随着技术的不断发展，GD&T在3D打印中的应用也越来越受欢迎。这是由于它能更准确地表示成品，在制造复杂零件时，这可能是非常有用的。
为了使GD&T有效，它必须与准确的测量结合起来使用。3D打印是一种增材式工艺，这意味着最终产品是一层一层地建立起来的。因此，重要的是要考虑到这样一个事实，即每一层都会与下面的一层略有不同。如果不正确使用GD&T，这可能导致最终产品的不准确。
众多产品设计师和工程师在整个产品开发过程中利用3D打印技术进行快速手板和零件制作，以创造具有成本效益的手板和独特的部件，否则就需要大量的模具开支。
此外，3D打印的公差与典型制造设备的公差不同，因为三维打印是一个单一的自动化操作。虽然更严格的公差在设计阶段需要更多的工作，但在整个手板设计和生产过程中，它们可能会带来相当大的时间和成本节约。
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常见问题
GD&T的用途是什么？
GD&T在工程和制造业中用于描述零件或组件允许的精确公差或与名义几何形状的偏差。
不同国家使用的GD&T标准是什么？
GD&T是一种全球性的工程语言，各国可能略有不同，但绝大部分内容都是一样的。
美国标准： ASME Y14.5-2009
国际标准： ISO 1101-2012
中国标准： GB/T 1182-2008 (等同于ISO1101)
德国标准： DIN ISO 1101 (等同于ISO1101)
日本标准： 日本标准: JIS B0021 (等同于ISO1101)
英国标准： 英国标准: BS ISO 1101 (等同于ISO1101)
