Kích thước và dung sai hình học

Kích thước hình học và dung sai (GD & T) là ngôn ngữ của các ký hiệu và tiêu chuẩn được thiết kế và sử dụng bởi các kỹ sư và nhà sản xuất để mô tả sản phẩm và tạo điều kiện giao tiếp giữa các thực thể làm việc cùng nhau để tạo ra một thứ gì đó.

Bằng cách đào sâu kiến ​​thức của bạn xung quanh cách tạo ra một GD & T có cấu trúc tốt, bạn sẽ cải thiện giao tiếp với cửa hàng máy của mình và đảm bảo mọi người tham gia đều nói cùng một ngôn ngữ.

Có rất nhiều điều để tìm hiểu khi thành thạo GD & T, vì vậy bài đăng này sẽ đóng vai trò là điểm khởi đầu để giúp bạn hiểu các khái niệm GD & T quan trọng nhất, bao gồm:

  • Gia công CNC
  • Khung tham chiếu dữ liệu (DRF)
  • Phiên dịch biểu tượng GD & T
  • Khung điều khiển tính năng
  • Truyền đạt kích thước cơ bản
  • Điều chỉnh vật liệu

Nếu bạn muốn đi thậm chí sâu hơn vào chủ đề này, kiểm tra của chúng tôi hội thảo trên web theo yêu cầu về truyền đạt thiết kế Ý định với GD & T .

Dung sai giống như vi khuẩn: Nhỏ, nhưng mạnh mẽ

Dung sai là một lượng biến thể cho phép. Điều quan trọng là phải giữ dung sai trên các bản vẽ kỹ thuật theo quan điểm, vì vậy tôi nghĩ về các dung sai như vi khuẩn, giống như vi khuẩn, chúng không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng chúng ta biết chúng ở đó.

Khi bạn nhìn vào các bộ phận gia công , chúng trông phẳng và thẳng, nhưng nếu bạn xem các bộ phận bằng calipers, bạn sẽ thấy rằng có những điểm không hoàn hảo trên tất cả các bộ phận. Những biến thể (không hoàn hảo) này được cho phép trong giới hạn dung sai (ràng buộc) được đặt trên các bộ phận. Để hiểu được dung sai hình học, nó giúp nghĩ về các bộ phận có mức độ không hoàn hảo khác nhau.

Để cung cấp một số bối cảnh, chúng ta hãy xem xét một sợi tóc trung bình của con người, có đường kính khoảng 0,005 inch. Nhìn chung, dung sai +/- .005 inch được mong đợi và đạt được từ các nhà máy CNC ngày nay . Tuy nhiên, chỉ vì bạn có thể giữ dung sai nhỏ hơn tóc người không có nghĩa là bạn cần.

Các kỹ sư hoặc nhà thiết kế nên cố gắng giữ dung sai càng lớn càng tốt trong khi bảo tồn chức năng của bộ phận. Dung sai nhỏ có thể làm tăng chi phí trong sản xuất, kiểm tra và dụng cụ của các bộ phận. Dung sai chặt chẽ đôi khi là cần thiết, nhưng điều quan trọng là giữ chúng trong quan điểm.

Dữ liệu và tính năng

Khung tham chiếu dữ liệu (DRF) trong kỹ thuật thiết kế là một hệ tọa độ ba chiều của Cartesian. Đây được cho là khái niệm quan trọng nhất trong GD & T. DRF là bộ xương của hệ thống hình học. Đây là khung tham chiếu mà tất cả các thông số kỹ thuật hình học được tham chiếu có liên quan và nguồn gốc của tất cả các kích thước và thông số hình học liên quan đến nó.

Một DRF thiết lập Sáu bậc tự do (DOF), ba chuyển động và ba quay. Để thiết kế, sản xuất và xác minh các bộ phận, DOF cần thiết phải được hạn chế. Các bộ phận được giao phối với DRF để có thể thực hiện các phép đo, xử lý và tính toán.

Có một sự khác biệt quan trọng giữa các mốc và tính năng mốc. Dữ liệu là các điểm, trục (đường thẳng) và mặt phẳng hoặc một số kết hợp của các thành phần này tạo nên DRF. Các tính năng dữ liệu là các tính năng thực tế, vật lý (lỗ, mặt, khe, v.v.) trên một phần. Họ không hoàn hảo, họ có sự thay đổi. Các minh họa dưới đây được cung cấp để nhấn mạnh rằng Datums (trái) là lý thuyết (hoàn hảo) và các tính năng mốc (phải) là có thật (không hoàn hảo).

 

Khi xác định một phần, một kỹ sư sẽ xác định các tính năng chuẩn trên một phần quan trọng nhất đối với các yêu cầu chức năng của thiết kế, thường là các tính năng gắn kết phần đó trong cụm. Các tính năng dữ liệu được tham chiếu trong các ngăn cuối của khung điều khiển tính năng (xem Khung điều khiển tính năng), theo thứ tự ưu tiên, sẽ ghép một phần với khung tham chiếu chuẩn.

Kích thước và dung sai hình học
Kích thước và dung sai hình học

Biểu tượng GD & T

Biểu tượng hoặc Đặc điểm hình học là những gì thường xuất hiện trong đầu khi mọi người nghĩ về GD & T. Có tổng cộng mười bốn đặc điểm GD & T, và các biểu tượng đại diện cho chúng được hiển thị trong biểu tượng Cheat sheet gian lận bên dưới.

Các ký hiệu này được đặt trong ngăn đầu tiên của khung điều khiển tính năng và xác định loại dung sai sẽ được áp dụng cho tính năng. Các đặc điểm được nhóm lại với nhau thành các loại dung sai: hình thức, định hướng, vị trí, dòng chảy và vị trí của các điểm trung vị dẫn xuất. Việc sử dụng chính và mô tả của từng đặc tính cũng được hiển thị.

GD & T là một hệ thống dựa trên tính năng và các bộ phận bao gồm các tính năng. Dung sai hình học được áp dụng cho các tính năng bởi các khung điều khiển tính năng. Các loại dung sai được sử dụng thường xuyên nhất là hình thức, định hướng và vị trí; do đó, mười biểu tượng liên quan được sử dụng nhiều nhất trong tổng số mười bốn biểu tượng GD & T.

Dung sai hình thức kiểm soát hình dạng của các tính năng và các tính năng và thường được sử dụng như một sự tinh chỉnh kích thước.

Dung sai định hướng kiểm soát tính năng nghiêng nghiêng của tính năng và luôn được liên kết với các kích thước góc cơ bản, thường được sử dụng làm tinh chỉnh cho vị trí. Nếu áp dụng cho các bề mặt, dung sai định hướng cũng kiểm soát hình thức.

Vị trí dung sai vị trí kiểm soát và luôn được liên kết với kích thước tuyến tính cơ bản. Vị trí định vị và định hướng mặt phẳng trung bình hoặc trục của các tính năng có kích thước. Hồ sơ định vị bề mặt tính năng. Hồ sơ là đặc tính mạnh mẽ nhất của tất cả, và cũng kiểm soát định hướng và hình thức.

Dung sai hình học
Dung sai hình học

Khung điều khiển tính năng

Khung điều khiển tính năng nêu các yêu cầu hoặc hướng dẫn cho tính năng được đính kèm. Nói một cách đơn giản, khung điều khiển tính năng điều khiển các tính năng. Mỗi khung điều khiển tính năng chỉ chứa một thông báo (yêu cầu); nếu cần hai thông báo cho một tính năng, thì cần có hai khung điều khiển tính năng.

Ký hiệu dung sai hình học bản vẽ kỹ thuật
Ký hiệu dung sai hình học bản vẽ kỹ thuật

Khoang đầu tiên của khung điều khiển tính năng chứa một trong mười bốn biểu tượng đặc trưng hình học. Chỉ một trong các biểu tượng có thể được đặt trong khung điều khiển tính năng; nếu có hai yêu cầu cho một tính năng, thì phải có hai khung điều khiển tính năng hoặc dung sai tổng hợp. Biểu tượng sẽ chỉ định yêu cầu cho tính năng, chẳng hạn như, tính năng này phải bằng phẳng, có thể được định vị, tính năng này phải được định vị.

Khoang thứ hai của khung điều khiển tính năng chứa tổng dung sai cho tính năng. Dung sai tính năng luôn là tổng dung sai, không bao giờ là giá trị cộng / trừ.

Nếu dung sai được đặt trước ký hiệu đường kính (⌀), thì dung sai là vùng có đường kính hoặc hình trụ, như ở vị trí của lỗ. Nếu không có ký hiệu nào trước dung sai, hình dạng vùng dung sai mặc định là các mặt phẳng song song hoặc tổng diện tích rộng, như ở vị trí của một khe hoặc mặt cắt của bề mặt.

Theo dung sai tính năng trong khung điều khiển tính năng, bộ điều chỉnh điều kiện vật liệu, như MMC hoặc LMC (xem Bộ điều chỉnh điều kiện vật liệu) có thể được chỉ định nếu tính năng có kích thước, chẳng hạn như lỗ. Nếu tính năng có kích thước và không có công cụ sửa đổi nào được chỉ định, công cụ sửa đổi mặc định là RFS. Nếu tính năng không có kích thước, chẳng hạn như bề mặt phẳng, thì công cụ sửa đổi không được áp dụng.

Các ngăn thứ ba và sau của khung điều khiển tính năng chứa (các) tham chiếu tính năng chuẩn nếu chúng được yêu cầu. Ví dụ: nếu dung sai hình thức, chẳng hạn như độ phẳng hoặc độ thẳng, được chỉ định, thì không được phép tham chiếu tính năng mốc. Tuy nhiên, nếu dung sai vị trí như vị trí được chỉ định, tham chiếu tính năng mốc thường được chỉ định.

Thứ tự chữ cái của các tham chiếu chuẩn không có ý nghĩa. Ý nghĩa quan trọng là thứ tự ưu tiên của chúng, đọc từ trái sang phải là chính, phụ và đại học. Chính là tính năng thứ nhất được liên hệ (liên hệ tối thiểu tại 3 điểm), tính năng phụ là tính năng thứ hai được liên hệ (liên hệ tối thiểu tại 2 điểm) và đại học là tính năng thứ ba được liên hệ (liên hệ tối thiểu tại 1 điểm). Liên hệ với ba (3) tính năng mốc chuẩn đồng thời thiết lập ba (3) mặt phẳng chuẩn vuông góc lẫn nhau hoặc DRF. DRF được tạo ra bởi cái gọi là Bộ mô phỏng Datum là thiết bị sản xuất, xử lý và kiểm tra, chẳng hạn như tấm bề ​​mặt, ống kẹp, mâm cặp ba hàm, pin gage, v.v.

Trong một số trường hợp nhất định, bộ điều chỉnh tính năng mốc chuẩn Ranh giới vật liệu tối đa (MMB) hoặc Ranh giới vật liệu tối thiểu (LMB) có thể được áp dụng cho tính năng mốc. Công cụ sửa đổi mặc định là Bất kể Ranh giới Vật chất (Nhân dân tệ). Vì tính năng mốc có kích thước (nó có thể lớn hơn và nhỏ hơn), nên thông tin là cần thiết về điều kiện kích thước của tính năng mốc mà tham chiếu tính năng mốc được áp dụng. Điều kiện được sửa đổi của tính năng mốc (MMB, LMB, RMB) xác định kích thước hoặc điều kiện của trình mô phỏng tính năng mốc.

Kích thước cơ bản

Kích thước cơ bản là các giá trị số chính xác về mặt lý thuyết được sử dụng để xác định hình thức, kích thước, hướng hoặc vị trí của một phần hoặc tính năng. Kích thước cơ bản thường được hiển thị trên bản vẽ được bao trong hộp, nhưng chúng cũng có thể được gọi bằng cách tham chiếu một tiêu chuẩn hoặc bằng một ghi chú trên bản vẽ. Bản thân mô hình CAD cũng có thể được định nghĩa là cơ bản. Các biến thể cho phép từ kích thước cơ bản thường được xác định trong khung điều khiển tính năng hoặc bằng các ghi chú trên bản vẽ. Bất kỳ dung sai mặc định nào trong khối tiêu đề của bản vẽ không áp dụng cho các kích thước cơ bản.

Điều chỉnh vật liệu

Khi chỉ định các điều khiển hình học, thường cần phải nói rằng dung sai áp dụng cho một tính năng ở một kích thước tính năng cụ thể. Các thuật ngữ Điều kiện vật liệu tối đa (MMC) và Điều kiện vật liệu tối thiểu (LMC) cho phép một kỹ sư truyền đạt ý định đó.

Các bộ điều chỉnh điều kiện vật liệu này được sử dụng trong khung điều khiển tính năng trong ngăn dung sai tính năng và tuân theo dung sai tính năng. Ứng dụng của bộ điều chỉnh MMC và LMC cung cấp dung sai hình học bổ sung vượt quá dung sai đã chỉ định khi các tính năng rời khỏi điều kiện đã chỉ định.

Điều kiện vật liệu tối đa (MMC) – Điều kiện trong đó tính năng chứa vật liệu tối đa với các giới hạn kích thước đã nêu. (ví dụ: pin lớn nhất và / hoặc lỗ nhỏ nhất)

Điều kiện vật liệu tối thiểu (LMC) – Điều kiện trong đó tính năng chứa ít vật liệu nhất trong giới hạn kích thước đã nêu. (ví dụ: pin nhỏ nhất và / hoặc lỗ lớn nhất)

Trong hình minh họa bên dưới, MMC của lỗ là 19,5mm và LMC của lỗ là 20,5mm. Một ví dụ khác, hãy xem xét một mẫu các lỗ có kích thước đến 20 +/- 0,5mm với dung sai vị trí là 0,6mm tại MMC. MMC cho các lỗ có đường kính 19,5mm. Nếu các lỗ khởi hành (lớn hơn) từ kích thước MMC của chúng, chúng được phép dung sai vị trí bổ sung bằng với lượng khởi hành của chúng từ kích thước MMC là 19,5mm. Nếu lỗ đến ở 20,0mm, dung sai vị trí đường kính cho phép là 1,1mm.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *