Kích thước và dung sai hình học (GD&T) là gì và nó được sử dụng như thế nào? Bài viết này giúp bạn khám phá những kiến thức cơ bản về cách thức và thời điểm sử dụng GD&T để đạt được kết quả tốt nhất trong quá trình sản xuất bộ phận tùy chỉnh.
Sử dụng các tiêu chuẩn GD&T trong bản vẽ kỹ thuật cho phép các nhà thiết kế truyền đạt các tính năng và dung sai quan trọng nhất của một bộ phận cho nhà sản xuất. Phương pháp tiêu chuẩn hóa này cho phép nhà sản xuất tập trung vào những gì quan trọng nhất khi tạo bộ phận và hiểu mục đích của thiết kế.
Hãy cùng tìm hiểu những điều cơ bản về GD&T và lý do tại sao việc sử dụng đúng cách phương pháp này có thể là công cụ để tận dụng tối đa hoạt động gia công CNC.
Ý nghĩa của GD&T là gì?
GD&T là viết tắt của Geometric Dimensioning and Tolerancing và nó đề cập đến hệ thống chỉ định và truyền đạt dung sai cho các thông số kỹ thuật ngoài các kích thước cơ bản của bộ phận. Các thông số kỹ thuật chức năng này bao gồm hình thức và kích thước trên bản vẽ kỹ thuật.
GD&T được phát triển từ chiến tranh thế giới thứ 2, khi mà lính ở giữa trận cứ bị kẹt súng hoặc súng không lắp ráp được vì cấn hay lỏng ở một bộ phận nào đó. Với lí do tăng cường khả năng thay thế, khả năng lắp lẫn các chi tiết, thì nước Mỹ đã tập hợp những người tài năng nhất của nước Mỹ, và họ đã nhận ra rằng việc đưa dung sai và kích thước trên nền tảng 3D sẽ tốt hơn rất nhiều so với việc dùng CD&T truyền thống chỉ ở nền tảng 2D. Và đó là nền tảng mà GD&T được xây dựng nên.
Được sử dụng đúng cách, hệ thống này có thể giảm khá hiệu quả chi phí sản xuất, giảm thiểu các lỗi sản xuất tiềm ẩn và cải thiện chất lượng tổng thể của các thành phần tùy chỉnh của bạn.
Sự khác biệt giữa dung sai kích thước và GD&T là gì?
Dung sai kích thước, thường được gọi là dung sai tuyến tính/kích thước, điều chỉnh kích thước của tất cả các kích thước của phần tùy chỉnh của bạn. Ngoài ra, dung sai hình học xác định hướng, vị trí, hình dạng và kích thước của các tính năng riêng lẻ.
Dung sai hình học truyền đạt ý định đằng sau một thiết kế, mặc dù trọng tâm là dung sai tính năng, vì vậy chúng không cung cấp một bức tranh hoàn chỉnh. GD&T đại diện cho mục đích thiết kế chứ không phải là hình học có được từ thiết kế, cung cấp cho bạn một bức tranh toàn diện hơn về chức năng.
Ưu điểm của GD&T là gì?
GD&T được thực hiện đúng có nhiều lợi thế, trong đó quan trọng nhất là đôi khi nó cung cấp thông tin chính xác cần thiết cho các nhà sản xuất, những người có thể không hiểu mục đích của thiết kế. Các nhà sản xuất phải biết một bộ phận sẽ được sử dụng như thế nào để tạo ra phiên bản tốt nhất của bộ phận đó.
Dưới đây là một số ưu điểm chính của quy trình GD&T:
- Giảm chi phí: GD&T nâng cao độ chính xác của thiết kế của bạn, cho phép dung sai phù hợp giúp tối ưu hóa sản xuất.
- Chức năng được tối ưu hóa: Nêu rõ tất cả các yêu cầu thiết kế đảm bảo đáp ứng chính xác các thông số kỹ thuật về kích thước và dung sai liên quan đến chức năng của một bộ phận.
- Tính đồng nhất và tiện lợi: GD&T là ngôn ngữ nhất quán giữa các nhà sản xuất. Sử dụng nó làm giảm phỏng đoán và hiểu sai thiết kế, đảm bảo hình học nhất quán.
- Giao tiếp chính xác:Chuyển các thiết kế phức tạp thành các bộ phận vật lý đòi hỏi giao tiếp chính xác và đáng tin cậy. GD&T cho phép các nhà thiết kế, nhà sản xuất và nhóm chất lượng giao tiếp rõ ràng với nhau, tiết kiệm thời gian và tiền bạc trong quá trình này.
GD&T hoạt động như thế nào?
Trong khi các bản vẽ kỹ thuật cho sản xuất bao gồm các kích thước như khoảng cách, đường kính và góc, các yêu cầu về hình thức và kích thước như độ phẳng, độ song song và độ đồng tâm chỉ được ngụ ý bởi các kích thước. Những yêu cầu này không phải lúc nào cũng được truyền đạt cụ thể.
Vì vậy, khi bộ phận này được gia công, quy trình chất lượng sẽ đảm bảo rằng các kích thước được đánh dấu trên bản vẽ là chính xác. Ví dụ, vì quy trình chất lượng không bắt buộc phải đo độ phẳng, nên đặc tính đó có thể khác nhau giữa các bộ phận.
Một vấn đề tiềm ẩn thứ hai với bản vẽ là nó không chỉ định bất kỳ dung sai nào. Không có quy trình gia công nào có thể giữ chính xác các giá trị đã nêu. Vì vậy, nếu không có dung sai cụ thể, các nhà sản xuất sẽ sử dụng dung sai tiêu chuẩn, chẳng hạn như dung sai được nêu trong ISO 2768. Nếu yêu cầu dung sai chặt chẽ hơn, chẳng hạn như để vừa vặn, thì những dung sai này sẽ không được đáp ứng.
Bằng cách sử dụng GD&T trên các bản vẽ kỹ thuật, các nhà thiết kế có thể truyền đạt chính xác những gì quan trọng đối với nhà sản xuất để thực hiện đúng một bộ phận. Ví dụ, trong phần trên, bản vẽ có thể bao gồm thông số kỹ thuật về độ song song và đưa ra dung sai chặt chẽ hơn để đảm bảo rằng lỗ khoan sẽ vừa vặn trên bộ phận. Mức độ giao tiếp và định nghĩa dữ liệu bổ sung này trên bản vẽ có thể giảm chi phí, thời gian thực hiện và cải thiện chất lượng.
Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về GD&T và cách đảm bảo các nhà thiết kế sử dụng nó một cách tối ưu trong các bản vẽ sản xuất.
Các tiêu chuẩn GD&T được chấp nhận là gì?
Các tiêu chuẩn GD&T được chấp nhận được quy định trong các tiêu chuẩn ISO, chẳng hạn như ISO 1101 và được sử dụng cùng với một số tiêu chuẩn ISO khác cho bản vẽ kỹ thuật, chẳng hạn như ISO 16782. Cũng như nhiều ngành và lĩnh vực khác, việc có các chứng chỉ ISO phù hợp có thể là điều kiện tiên quyết để đạt được một số hợp đồng sản xuất.
Ngoài ra, Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ (ASME) đưa ra ngôn ngữ, cách sử dụng, định nghĩa và ký hiệu GD&T trong tiêu chuẩn ASME Y14.5 .
Hướng dẫn nhanh về các ký hiệu GD&T
Có nhiều biểu tượng được sử dụng trong GD&T, biểu thị các loại dung sai mà người thợ máy sẽ kiểm tra. Các loại biểu tượng bao gồm:
-
- Dung sai đường chạy: Chúng kiểm soát dao động đường chạy của một tính năng khi bộ phận được xoay dọc theo một trục.
- Dung sai hình thức: Những điều này chi phối cách các đối tượng địa lý sẽ được định hình.
- Dung sai vị trí: Được liên kết với các kích thước tuyến tính, chúng kiểm soát vị trí của dung sai.
- Dung sai định hướng: Những dung sai này cho biết hướng của các tính năng nhất định liên quan đến mốc thời gian. Dung sai định hướng cũng quản lý hình thức nếu bạn áp dụng chúng cho các bề mặt của bộ phận.
Những thông số kỹ thuật nào được bao gồm trong GD&T?
Các tiêu chuẩn GD&T như ISO 1101 hoặc ASME Y14.5 cực kỳ chi tiết và đưa ra các định nghĩa, thực hành và ký hiệu cho mọi trường hợp sử dụng và nhu cầu vẽ. Để biết chi tiết về các thông số kỹ thuật này, chẳng hạn như độ phẳng, độ tròn và độ đảo, vui lòng tham khảo các tài liệu tham khảo tiêu chuẩn chính thức.
Tại sao bạn nên sử dụng GD&T?
Lý do chính để sử dụng GD&T trong bản vẽ của bạn là để giảm chi phí sản xuất. Bản vẽ là một công cụ giao tiếp và giao tiếp không phù hợp trong bất kỳ bối cảnh nào có thể dẫn đến chi phí bổ sung và sự chậm trễ.
Bằng cách sử dụng các công cụ giao tiếp GD&T trong bản vẽ của bạn để làm cho chúng rõ ràng nhất có thể, đặc biệt là các tính năng quan trọng nhất, các nhà thiết kế đảm bảo rằng các nhà sản xuất sẽ hiểu chính xác mục đích của bộ phận và đảm bảo rằng nó được sản xuất theo mục đích đó.
Có một câu nói trong ngành kỹ thuật rằng: “Ai cũng có thể xây một cây cầu đứng vững, nhưng cần một kỹ sư để xây dựng một cây cầu gần như không đứng vững.” Nói cách khác, kỹ thuật tốt là đạt được kết quả mong muốn một cách hiệu quả nhất có thể. GD&T là một phần mở rộng của triết lý này.
Các tiêu chuẩn này cho phép kỹ sư hoặc nhà thiết kế giao tiếp với nhà sản xuất các tính năng cụ thể, chẳng hạn như độ phẳng của bề mặt hoặc độ chảy của lỗ. Bằng cách đảm bảo các điều kiện này sẽ được đáp ứng, họ có thể nới lỏng dung sai ở những nơi khác trên bộ phận, giảm chi phí trong khi vẫn đáp ứng các yêu cầu.
Tại sao bạn nên tránh dung sai không cần thiết?
Không phải lúc nào cũng cần đưa dữ liệu GD&T vào bản vẽ kỹ thuật của bạn, vì nhiều phần có thể được dung sai ở mức tiêu chuẩn. Các quy trình sản xuất tuân theo dung sai tiêu chuẩn, nghĩa là chúng không cần phải được chỉ định. Bạn chỉ cần thêm chúng vào bản vẽ nếu dung sai yêu cầu chặt chẽ hơn tiêu chuẩn.
Ví dụ, các dung sai tiêu chuẩn này được quy định trong các nguyên tắc chứng nhận như ISO 2768. Nếu các nhà thiết kế yêu cầu dung sai chặt chẽ hơn những gì được yêu cầu cho chức năng của bộ phận, họ sẽ thêm chi phí không cần thiết vào việc sản xuất bộ phận.
Vì lý do này, các tiêu chuẩn GD&T hiếm khi được sử dụng trên bản vẽ cho các quy trình sản xuất không thể đạt được dung sai chính xác. GD&T thường được sử dụng cho các quy trình trừ đi như phay hoặc tiện CNC, và chi phí gia công bổ sung chắc chắn sẽ tăng lên nhanh chóng.
