上一篇文章我們論述了什么是GD&T，在實際情況中，設(shè)計工程師、機械工程師和制造工廠之間清楚地傳達(dá)設(shè)計意圖和零件特征的性能特點是至關(guān)重要的。那么，幾何尺寸和公差為什么在加工中是重要的，以及它如何應(yīng)用在實際生產(chǎn)中的，讓我們來深入了解一下。

GD&T在制造和生產(chǎn)中的重要性

GD&T是一個重要的工具，幫助工程師溝通設(shè)計的公差。它是一種精確的語言，允許對圖紙進(jìn)行一致的解釋。GD&T也允許產(chǎn)品的可制造性和檢查。如果使用得當(dāng)，它可以幫助減少廢品、返工和生產(chǎn)的延誤。以下是使用GD&T的重要性。

1. 確保使用所需的公差

健全的GD&T流程通過在流程開始時明確表達(dá)所有的設(shè)計要求，確保精確履行所有基本尺寸和幾何公差參數(shù)。

2. 為數(shù)字設(shè)計系統(tǒng)提供幫助

清晰、簡單的GD&T數(shù)據(jù)很容易轉(zhuǎn)換為數(shù)字設(shè)計系統(tǒng)，包括常用于的二維和三維CAD軟件的實踐。

3. 提供統(tǒng)一性以及便利性

由于它是一種恒定的語言，工程圖中的幾何設(shè)計和技術(shù)（GD&T）消除了猜測和解釋，同時在整個設(shè)計和生產(chǎn)過程中保持一致的幾何形狀。理論上，所有的尺寸不應(yīng)受到一種以上的解釋。

4. 降低成本

為了提高設(shè)計精度，GD&T允許可接受的公差，促進(jìn)制造效率。對于許多項目，該過程提供了額外的或允許的公差，這進(jìn)一步提高了材料條件的成本效益。

5. 促進(jìn)溝通

當(dāng)今復(fù)雜的設(shè)計需要最精確和可靠的溝通。GD&T幫助設(shè)計師、制造商和檢驗員有效地相互溝通，從而在整個過程中節(jié)省時間并提高生產(chǎn)效率。

GD&T是如何工作的？

GD&T信息通常標(biāo)注在工程圖紙上。這些圖紙必須為零件的所有方面提供測量數(shù)據(jù)。在定義尺寸的同時，還必須提供一個帶有最小和最大允許限度的公差值。公差區(qū)間被定義為最低值和最大值之間的差異。例如，如果我們接受一個高度為750毫米至780毫米的工作臺，規(guī)定的公差為30毫米。

然而，桌子的公差表明，我們將接受一邊是750毫米高，另一邊是780毫米高的桌子，或者有波動30毫米的波浪形表面。因此，為了正確地容忍產(chǎn)品尺寸，我們需要一個符號來表達(dá)平坦頂面的設(shè)計意圖。除了整體高度公差外，我們還必須給出一個平面度公差。

同樣，如果一個有公差的圓柱體在制造過程中略微彎曲，以至于不能裝入其適配的孔中，這就需要一個直線度控制公差，因為很難用傳統(tǒng)的正負(fù)公差來表達(dá)。或者，如果一根管子要焊接到一個復(fù)雜的表面，則需要一個表面輪廓控制公差。

GD&T開發(fā)了一個符號庫來表達(dá)這些幾何特征和設(shè)計目標(biāo)，我們在上一篇文章什么是GD&T中進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

公差是為每一個獨特的設(shè)計元素準(zhǔn)確指定適當(dāng)變化的藝術(shù)，以便在制造工藝的限制下，根據(jù)部件的美學(xué)和功能目的，優(yōu)化產(chǎn)品的接受率。

國際公差（IT）等級存在于公制系統(tǒng)中，也可以用符號來表示公差。例如，符號40H11表示直徑為40毫米的孔有松動的運行配合。制作者只需查閱孔特征的基礎(chǔ)表就可以得到精確的公差值。

除了個別公差外，工程師必須考慮基于整體的系統(tǒng)效果。例如，如果一個部件在制造時將所有尺寸設(shè)置為最高允許值，它是否仍然符合產(chǎn)品重量和壁厚等總體標(biāo)準(zhǔn)？這被稱為最大材料條件（MMC），而最小材料條件（LMC）是它的倒數(shù)。

GD&T的主要思想是幫助每個零件有一個基本的尺寸和形狀。公差定義了允許有多少變化。GD&T還定義了零件應(yīng)該如何相互定位，這確保了它們能夠正確地組合在一起，并發(fā)揮預(yù)期的功能。

GD&T在實踐中的應(yīng)用

GD&T的優(yōu)點是描述設(shè)計意圖和幾何形狀，類似于一個公式或矢量，但它只是項目的一個代表。

為了減少裝配失敗和質(zhì)量控制所需的手段，統(tǒng)計過程控制（SPC）可與GD&T一起使用。這對企業(yè)來說是一個很好的省錢方法。由于GD&T，許多部門可以在同一個項目上進(jìn)行合作，因為GD&T有著同樣的語言，并且有相同的目標(biāo)。因此，GD&T被廣泛用于生產(chǎn)和制造的各種情況中。

圖紙中的GD&T

工程圖是一種檢查和平衡，以驗證供應(yīng)商生產(chǎn)的正是客戶設(shè)計要求的東西。當(dāng)涉及到精度時，+/-.002mm是一個比較嚴(yán)格的公差，”使用GD&T變得更加關(guān)鍵。對于需要成為 “圓柱形 “的圓柱體，需要達(dá)到最接近0.0003的圓柱度。在這些情況下，你可以用GD&T語言來快速啟動和運行項目。

數(shù)控加工中的GD&T

數(shù)控加工的好處之一是能夠生產(chǎn)具有非常嚴(yán)格公差的零件。因為切削工具是由計算機控制的，它允許非常精確的運動。為了充分利用這種能力，使用適當(dāng)?shù)腉D&T是很重要的。

在數(shù)控加工中，GD&T被用來指定零件的每個尺寸的公差，這可以確保完成的零件符合設(shè)計的要求。GD&T也被用來指定零件上的特征位置，如孔和槽。這有助于確保特征被加工在正確的位置，并且它們被正確對齊。

雖然不是每個數(shù)控加工零件都需要GD&T的技術(shù)，但當(dāng)需要高級數(shù)控加工時，GD&T是一種很好的利用方法。請考慮以下5個在CNC加工中使用GD&T的優(yōu)勢。

（1） 交流簡單

GD&T使您能夠使用有限的字符、數(shù)字和符號來傳遞大量的零件設(shè)計信息，而不必進(jìn)行冗長的解釋。有效溝通的能力減少了您和制造服務(wù)商之間來回花費的時間。

（2） 精確的生產(chǎn)

由于GD&T的精確銜接，數(shù)控零件設(shè)計描述中的模糊性被降至最低。因此，你可以確定你的產(chǎn)品將被精確地制造出來，并在現(xiàn)場發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

（3）已知的公差

GD&T讓生產(chǎn)者可以全面掌握一個與特定項目相關(guān)的公差。它提供了數(shù)控部件正確工作所需的最高公差，從而簡化了部件，防止您在可能不需要的最小公差上浪費時間和金錢。

（4）通用語言

你可能會發(fā)現(xiàn)自己處于這樣一個位置：你想與位于一個母語不是中文的國家的公司打交道。好消息是! GD&T是一種全球公認(rèn)的通用語言，為國際制造業(yè)消除了惱人的語言障礙。

（5）正確的裝配

如果你有兩個配對的數(shù)控部件，必須在裝配中接口，GD&T是一個很好的方法，可以溝通這個接口應(yīng)該如何完成。在這些情況下，GD&T清楚地顯示與每個項目相關(guān)的公差，使生產(chǎn)者能夠快速確定測量是否不正確，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦薷摹?/p>

3D打印中的GD&T

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，GD&T在3D打印中的應(yīng)用也越來越受歡迎。這是由于它能更準(zhǔn)確地表示成品，在制造復(fù)雜零件時，這可能是非常有用的。

為了使GD&T有效，它必須與準(zhǔn)確的測量結(jié)合起來使用。3D打印是一種增材式工藝，這意味著最終產(chǎn)品是一層一層地建立起來的。因此，重要的是要考慮到這樣一個事實，即每一層都會與下面的一層略有不同。如果不正確使用GD&T，這可能導(dǎo)致最終產(chǎn)品的不準(zhǔn)確。

眾多產(chǎn)品設(shè)計師和工程師在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中利用3D打印技術(shù)進(jìn)行快速手板和零件制作，以創(chuàng)造具有成本效益的手板和獨特的部件，否則就需要大量的模具開支。

此外，3D打印的公差與典型制造設(shè)備的公差不同，因為三維打印是一個單一的自動化操作。雖然更嚴(yán)格的公差在設(shè)計階段需要更多的工作，但在整個手板設(shè)計和生產(chǎn)過程中，它們可能會帶來相當(dāng)大的時間和成本節(jié)約。

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常見問題

GD&T的用途是什么？

GD&T在工程和制造業(yè)中用于描述零件或組件允許的精確公差或與名義幾何形狀的偏差。

不同國家使用的GD&T標(biāo)準(zhǔn)是什么？

GD&T是一種全球性的工程語言，各國可能略有不同，但絕大部分內(nèi)容都是一樣的。

美國標(biāo)準(zhǔn)： ASME Y14.5-2009

國際標(biāo)準(zhǔn)： ISO 1101-2012

中國標(biāo)準(zhǔn)： GB/T 1182-2008 (等同于ISO1101)

德國標(biāo)準(zhǔn)： DIN ISO 1101 (等同于ISO1101)

日本標(biāo)準(zhǔn)： 日本標(biāo)準(zhǔn): JIS B0021 (等同于ISO1101)

英國標(biāo)準(zhǔn)： 英國標(biāo)準(zhǔn): BS ISO 1101 (等同于ISO1101)