几何尺寸和公差 (GD&T)：参考指南

几何尺寸和公差 (GD&T)：参考指南

几何尺寸和公差（GD&T）是现代制造业中一项重要的技术标准，它通过一套精密的符号系统和控制规则，帮助工程师和制造商精确控制零件的尺寸和形状。GD&T不仅提高了产品质量和生产效率，还降低了制造成本。本文将为您详细介绍GD&T的基本概念、应用方法及其在现代制造业中的重要作用。

什么是几何尺寸和公差 (GD&T)？

GD&T 基础知识

几何尺寸和公差 (GD&T) 是一种定义尺寸和公差的方法，与标准正负方法不同。完整的 CAD 模型没有缺陷，但实际制造会导致细微差异。GD&T 管理制造过程中的变化，确保产品保持其设计规格。

此外，它还具有两个主要功能，包括已建立的设计语言。该方法使设计、制造和检查团队之间能够更好地沟通。此外，它还允许用户确定最大可能的配合限制，从而确保正确的组件交互。该系统从头到尾建立了可靠性并最大限度地减少了生产错误。

此外，GD&T 研究可以促进团队更好的合作，从而创造出更高质量的组件。它展示了生产的可重复性和合格零件的正确组装。通过实施适当的技术以及可靠的合作伙伴关系，制造流程变得更加顺畅，从而最大限度地降低费用并在定制制造过程中提高准确性。

GD&T 的影响

CNC 加工中的 GD&T

CNC加工公差 GD&T 中的尺寸误差识别制造零件允许的尺寸波动。尺寸存在变化，但对于常规人工观察而言是不可见的，并且会严重影响零件的功能。所有 CNC加工件 外观平整、笔直，但整个横截面积上都有微小的瑕疵。制造商允许尺寸存在微小瑕疵，只要它们在规定的公差范围内，因为每个部件都会出现细微的变化。

工程流程应尽可能扩大公差，而不会影响产品功能。公差尺寸的减小会导致生产机器、质量检查和制造工具的费用增加。限制制造费用的最佳方法是扩大公差，因为只有必要的应用才必须保持严格的公差。通过 CNC 铣床可实现的尺寸通常为 0.005 英寸，这高于人类头发的厚度（~0.003 英寸）。虽然可以制造精确的公差，但并不是每个应用都需要它们。在 prolean tech，我们的 cnc精密加工 服务 可实现低至±0.0002英寸（0.005毫米）的公差。

几何尺寸和公差示例：GD&T 中的基准特征

GD&T 中的基准

基准参考框架 (DRF) 在整个 GD&T 中充当坐标系，用于指定零件的特征和公差。参考框架系统可验证制造零件的正确生产和质量控制。设计参考 (DRF) 中的所有尺寸规格和几何特征均代表最终的装配配置。

DFR 通过 3 个平移测量和 3 个旋转参数约束零件的六个自由度 (DOF)，以建立一致的测量框架。零件的加工和测量需要适当限制这些自由度。GD&T 的主要区别在于基准和基准特征。DRF 包含称为基准的理论元素和称为基准特征的零件实际物理特征。零件的功能要求完全取决于不完美的基准特征。

尺寸特征

几何尺寸和公差表

需要测量尺寸的几何形状（包括长度、角度和高度）构成了尺寸特征的分类。使用卡尺测量零件内部或周围的尺寸表明该特征符合尺寸特征的条件。可以向这些特征添加公差，但方向公差精确控制特征的轴和中平面与基准的关系。只有当使用卡尺而不是探针进行测量时，特征的特性才算作尺寸特征。

GD&T 公差指南

GD&T 公差

绘制工程规范时，清晰的产品沟通是首要任务，但应避免添加多余的细节。以下规则组提供了实用指导。

• 图纸清晰度仍然是需要高度关注的核心方面。将所有尺寸和公差置于零件边界区域之外，并将其应用于可见线条。图纸必须遵循单向阅读路径。同时，用户将立即了解零件的用途，尺寸应根据特定模式组织或排列，并留有足够的空白空间，以使文档易于理解。
• 确保选择的公差水平与基本部件功能要求的一样宽松。公差越严格，制造、检查工作和工具成本就越高。设计时允许的变化越大，可以节省成本。
• 应将通用公差添加到所有尺寸的图纸标题栏中。图纸特定公差优先于通用公差。因此，只有当它影响特定尺寸测量时才再次说明。
• 第一步应先解决最关键功能特征的公差，然后再处理它们之间的关系。该过程应从解决关键功能元素开始，然后再处理其余的图纸内容。
• 工程师应通过将制造规范从工程图中排除来处理它们。他们必须确定制造零件的制造流程。这种做法简化了图纸结构，也避免了图纸的复杂性。
• 图纸应该排除 90 度角规范，因为除非工程师需要解决特殊角度，否则这个标准角度仍然是隐含的。
• 图纸尺寸和制造公差假定在以下情况下有效： 20°C，101.3 kPa 除非明确提及替代参数，否则应在压力条件下进行。当设计部件在图纸指定以外的设置下运行时，应包含特殊注释。 （阅读更多关于 公差叠加)

GD&T 符号和控件

GD＆T符号

GD&T 符号用于定义零件的特定特征。以下是最常用符号及其含义的摘要：

GD&T 示例案例研究

塑料瓶盖的 GD&T 公差

本案例研究定义了 SolidWorks 如何利用 GD&T 制造 50,000 个通过注塑成型生产的瓶盖。制造目标要求瓶盖在安装到瓶子上时具有适当的贴合度和一致的阻力水平。公差的应用对于最大限度地减少瓶盖尺寸的尺寸变化至关重要。

瓶盖设计目标

瓶盖螺纹尺寸要求为36.95mm，公差范围为+/-.010mm。瓶盖内径应在36.985mm（下限）和37.065mm（上限）之间，最佳尺寸为37.0mm。瓶盖上有一个4mm轴孔，该孔的公差为0.13mm。钻孔尺寸为3.85mm，满足装配要求，钻孔精度为4.00mm。

为了正确控制尺寸，我们必须建立基准参考。瓶盖的内圆柱部分是主要参考面，因为瓶子的装配取决于它。瓶盖的安装表面需要平顶部分作为其次要基准。

解决方案

SolidWorks 用户通过选择特征和基准来实现 GD&T 应用，这些特征和基准可通过 DimXpert > Auto Dimension Scheme 找到。该软件程序除了根据预定义的规范生成 GD&T 符号外，还生成公差。具有不等限度的特征会获得选定的公差类型，即“双边”或“限度”。

通过从以下位置导入注释，可以在图纸中添加公差 特征管理器 除了启用 'DimXpert 注释' 选项以实现完整绘图清晰度。 （获取更多见解 压配合公差 )

总结

本指南介绍了几何尺寸和公差 (GD&T) 如何精确控制零件尺寸和设计规格。GD&T 中与基准特征和特征控制框一起使用的几个符号可提高生产图纸的清晰度并保持产品装配内的一致性。

采用 GD&T 的设计公司确定优化的公差水平，并根据所选生产程序进行定制，同时考虑工艺产生的变化。在 Prolean Tech，我们提供 精密数控加工服务. 我们的团队利用数字化制造工具（主要是先进的 CNC 加工和 3D 打印）来优化生产操作。实施 GD&T 使我们能够降低费用并缩短制造时间，同时快速交付产品并保持市场竞争力。

常见问题

问题 1：GD&T 的 5 个类别是什么？

GD&T 的 5 个类别包括

问题2：GD&T 和传统坐标公差有什么区别？

GD&T 提供更详细、更灵活的公差限值。它考虑了零件的几何形状，而传统的坐标公差仅关注固定点的特定测量值。

问题 3：如何将 GD&T 应用于 CNC 加工的轴？

您可以通过在轴图上指定相关的几何特征（例如，直线度、垂直度）并为每个公差包含适当的符号来应用 GD&T。

问4：GD&T能降低制造成本吗？

是的，GD&T 通过提供清晰、精确的公差来帮助降低制造成本。因此，它可以最大限度地减少材料浪费、加工错误和昂贵的返工。

问题 5：哪些工具可以验证 GD&T 合规性？

卡尺、千分尺、高度计、CMM（坐标测量机）和光学比较仪等工具可以验证 GD&T 合规性。

问6：为什么要选择经GD&T认证的CNC服务提供商？

获得 GD&T 认证的 CNC 供应商可确保准确解释和应用 GD&T 标准。这样可以提高零件质量、减少错误并降低生产成本。