Specyfikacje Geometrii

Wyrobów

(GPS)

Geometryczne

wymiarowanie i

tolerowanie (GD&T)

Wykład 5

Proces tworzenia wyrobu

CZYNNIKI

ZEWNĘTRZNE

CZYNNIKI

WEWNĘTRZNE

CZYNNIKI

DODATKOWE

WERYFIKACJA/TESTY

WYTWARZANIE

WYROBU

PROJEKT

WYROBU

Czynniki wpływające na proces

CZYNNIKI
ZEWNĘTRZNE:

Międzynarodow
e, krajowe i
branżowe normy
Zdefiniowane
przez klienta
wymogi i
własności
funkcjonalne.

CZYNNIKI
WEWNĘTRZNE:

Wewnętrzne
ograniczenia
Wewnętrzne
wzorce
Doświadczenie
Wyszkolenie

DODATKOWE
CZYNNIKI:

Dodatkowe
ograniczenia
Narzędzia

Elementy projektowania

wyrobu

SYSTEM
PROJEKTOWANIA

SZCZEGÓŁY PROJEKTU

Zrozumienie
wymagań
funkcyjnych
projektu

Ustalenie
wymiarów i
tolerancji zgodnie
z wymaganiami
projektu

Metodologia
tolerowania:

- analiza przyczyn
/wad

- proporcjonalna

- optymalizacja
kosztów

- optymalizacja
Six Sigma

Ręczne
tworzenie
projektu lub
wspomagane
komputerowo
projektowanie

Narzędzia do
analizy
tolerancji

Zmiana
tolerancji

Dokumentacja
projektu

Proces wytwarzania wyrobu

ELEMENTY

MONTAŻ

Montaż częściowy

Całkowity montaż

Wytwarzanie

SPC

Kontrola projektu i wyrobu

WERYFIKACJA/TESTY

- elementu
- podzespołu
- wyrobu

Narzędzia analityczne:
- Atrybuty (funkcjonalne, wymiarowe)
- Zmienne

Pomiary

Oszacowanie błędów pomiarów

Podstawowe cechy/szczególne czynności
pomiarowe

Przydatność dokumentu
-Tolerancje/specyfikacje dla procesu
wytwarzania
- Wydolność procesu

Specyfikacja geometryczna

wyrobów

Geometrical Product Specification

GPS

Tolerancje wymiarów

Tolerancje

geometryczne

Tolerancje parametrów

powierzchni

Tolerancje

wymiarów

wewnętrznych

i

zewnętrznych

Tolerancje

wymiarów –

przypadki

specjalne

liniowe

kątowe

kształt

kierunek

położenie

bicie

chropowatość

falistość

Model ogólny GPS
(masterplan)

Lp.

Numer ogniwa łańcucha

Charakterystyka geometryczna elementu

1

2

3

4

5

6

1

Wymiar (wewnętrzny, zewnętrzny)

2

Odległość

3

Promień

4

Kąt

5

Kształt linii niezależny od bazy

6

Kształt linii zależny od bazy

7

Kształt powierzchni niezależny od bazy

8

Kształt powierzchni zależny od bazy

9

Kierunek

10

Położenie

11

Bicie

12

Bicie całkowite

13

Bazy

14

Profil chropowatości

15

Profil falistości

16

Profil pierwotny

17

Skazy powierzchni

18

Krawędzie

Geometryczne wymiarowanie i

tolerowanie (GD&T)

• Język dla komunikacji w projektowaniu

inżynierskim zawierający:

- symbole,

- definicje

,

- matematyczne zależności i zasady niezbędne do

urzeczywistnienia efektywnej wymiany informacji

dla procesów wytwarzania.

• Język wykorzystywany dla przedstawienia

wymagań projektanta co do:

- doboru parametrów procesu kształtowania

wyrobu,

- opracowania specyfikacji pomiarowych

weryfikujące te wymagania.

GD&T – historia i stan obecny

• Opracowane przez American National

Standard (ASME):

- ASME: Y14.5M-1994.

Dimensioning

and Tolerancing

- ASME: Y14.51M-1994.

Mathematical

Definition of Dimensioning and Tolerancing

Principles

oraz ok. 800 opracowań

technicznych związanych z nimi.

• Normy ISO

Brak stosowania GD&T

W przypadku braku tolerowania geometrycznego

zdolność wyrobu do spełnienia wymagań
projektu zależy w znacznej mierze od
następujących praw:

- Ambicje w wykonaniu wyrobu
- Elementarne zrozumienie projektu
- Prawdopodobieństwo wykonania
- Wymagania
- Wzorce

Rysunek bez zastosowania GD&T

Wyrób wytworzony zgodnie z

rysunkiem

Rysunek zawierający GD&T

Jak funkcjonuje GD&T

W GD&T osiągamy cel przez cztery proste

kroki:

1.Identyfikacja powierzchni wyrobu aby

dostarczyć informacje oraz zasady do

przyjęcia punktów i kierunków pomiarów.

2.Określenie idealnych (nominalnych)

wymiarów odległości i położenia

powierzchni (funkcjonalność wyrobu).

3.Ustanowienie granic i/lub tolerancji dla

specyfiki warunków wykonania wyrobu.

4.Uwzględnienie dynamicznego oddziaływania

pomiędzy tolerancjami (możliwości

montażu) w kierunku powiększenia

tolerancji

Rodzaje tolerancji

TOLERANCJE GEOMTRYCZNE

proste

z elementem odniesienia

kształtu

kierunku

położenia

bicia

- prostoliniowości

- płaskości

- okrągłości

- walcowości

- kształtu wyznaczonego
zarysu
- kształtu wyznaczonej
powierzchni

- równoległości

- prostopadłości

- nachylenia

- kształtu
wyznaczonego zarysu
- kształtu wyznaczonej
powierzchni

-pozycji

-współśrodkowości

-współosiowości

-symetrii
- kształtu wyznaczonego
zarysu
- kształtu wyznaczonej
powierzchni

- bicia
- bicia całkowitego

prostoliniowość

 

 

              

płaskość

                   

okrągłość

                  

walcowość

 

                  

kształt wyznaczonego zarysu

 

             

kształt wyznaczonej

powierzchni

 

             

równoległość

 

             

prostopadłość

 

              

nachylenie

                 

pozycji

 

           

Współosiowość,

współśrodkowość

 

               

symetrii

 

              

bicia promieniowego

                 

bicia całkowitego

                 

Przykłady ramek tolerancji

Symbole

Symbole
modyfikujące

tolerancje

Wartość tolerancji

Symbol

Tolerancji geom.

Baza pierwszorzędna

Baza drugorzędna

Baza trzeciorzędna

Symbole modyfikujące
warunki materiałowe
baz

1

1 2 3

4 5

Identyfikowanie baz

Symbole

Symbole

Promień

Warunek maksimum materiału

Projekcja tolerancji

Warunek maksimum materiału

Stan swobodny

Średnica

Powierzchnia styczna

Średnica sfery

Promień sfery

Promień kontrolowany

Promień

Uwagi, zalecenia

Długość łuku

Tolerancja statystyczna

Pomiędzy

CHARAKTERYSTYKA

Odchyłka - Tolerancja

• Odchyłka

kształtu (położenia,

kierunku, odległości) –

maksymalna

odległość rzeczywistych

(zmierzonych) elementów

powierzchni, linii zarysu, osi od ich

teoretycznego kształtu (położenia,

kierunku, odległości).

• Tolerancja

kształtu (położenia,

kierunku, odległości) -

największa

dopuszczalna wartość odchyłki

Definicje elementów

• Element rzeczywisty

reprezentowany jest

przez

element zmierzony

.

• Element teoretyczny

reprezentowany jest

przez

element przylegający

lub

styczny

.

• Element przylegający:

- kształt idealny geometrycznie,

- styczny zewnętrznie do mierzonego

elementu,

- spełnia warunek, że największa odległość

od mierzonego elementu jest najmniejsza

Odchyłka prostoliniowości

Tolerancja odchyłki prostoliniowości
(linii, osi) jest określona odległością
dwóch linii, lub średnicą walca (t

G

)

Prostoliniowość krawędzi

Tolerowanie osi

Prostoliniowość na płaszczyźnie w dwóch kierunkach

Prostoliniowość osi

AAAA

Tolerancja
prostoliniowości

A

B

B

B

Tolerancja
prostoliniowości

Dla obu kształtów oś jest prostoliniowa
lecz powierzchnia - nie

Przykłady

Prostoliniowość
Przykłady:

Prostoliniowość na wyznaczonym

odcinku

Odchyłka płaskości

Płaskość
Przykład:

Możliwości zapisu warunku

płaskości powierzchni

Obie powierzchnie mogą
być płaskie i nie leżeć
w jednej płaszczyźnie

2 powierzchnie

Tolerancja okrągłości w każdym z przekroji

Jest określona przez odległość dwóch
Koncentrycznych okręgów w kierunku
promieniowym tK niezależnie od ich średnicy

Średn

ia

Okrągłość
Przykład:

Maksymalny
wymiar

Minimalny

wymiar

Odchyłka walcowości

Walcowość
Przykład:

Interpretacja: 2 współosiowe walce

Rzeczywista
powierzchnia

Tolerancja
wymiaru

Tolerancja
kształtu

Odchyłka kształtu wyznaczonego

zarysu i wyznaczonej powierzchni

Minimalna
odległość
powierzchni

Maksymalna
odległość
powierzchni

Kształt wyznaczonej powierzchni
Przykład:

2 powierzchnie

Tolerancja

Przykłady możliwych kształtów

Odchyłka symetrii

• Odchyłka symetrii:

- płaszczyzn,
- linii (osi)
- płaszczyzny i linii (osi)

• Tolerancja symetrii może być

wyznaczona jako odległość:

-

dwóch płaszczyzn

- dwóch linii

Odchyłka symetrii

Baza – powierzchnia
symetryczna

Powierzchnia
zmierzona

Tolerancje orientacji

•

Cztery różne rodzaje tolerancji orientacji

o Płaszczyzna (powierzchnię opisaną, styczna, lub

środkowa) pomiędzy dwoma równoległymi płaszczyznami

o Oś pomiędzy dwoma równoległymi płaszczyznami

o Oś wewnątrz cylindra

o Elementy linii pomiędzy dwoma równoległymi liniami

•

Dwa rodzaje pierwszorzędowych baz dla

orientacji

o Płaszczyzny

o Osie
•

Trzy symbole tolerowania orientacji

o Równoległość (0° lub 180°)

o Prostopadłość (90° lub 270°)

o Nachylenie (dowolny, inny kąt)

Odchyłka równoległości

• Odchyłka równoległości:

- płaszczyzn,
- linii (osi)
- płaszczyzny i linii (osi)

• Tolerancja równoległości może być

wyznaczona jako odległość:

-

dwóch płaszczyzn

- dwóch linii
- średnica walca lub wymiary prostokąta

Odchyłka równoległości

Odchyłka prostopadłości

• Odchyłka prostopadłości:

- płaszczyzn,
- linii (osi)
- płaszczyzny i linii (osi)

• Tolerancja prostopadłości może być

wyznaczona jako odległość:

-

dwóch płaszczyzn

- dwóch linii
- średnica walca lub wymiary

prostopadłościanu

Odchyłka nachylenia

• Odchyłka nachylenia:

- płaszczyzn,
- linii (osi)
- płaszczyzny i linii (osi)

• Tolerancja nachylenia może być wyznaczona

jako odległość:

-

dwóch płaszczyzn

- dwóch linii
- średnica walca lub wymiary

prostopadłościanu

Tolerowanie kąta

Odchyłka nachylenia (kąta)

Nachylenie
Przykład:

• 0° lub 180°— symbol “równoległości”

• 90° or 270°— symbol“prostopadłości”

• Każdy inny kąt— symbol “nachylenia”

Powierzchnia rzeczywista

Powierzchnia
styczna

Bazy dla tolerowania kąta

Kształt wyznaczonego zarysu
Przykład:

Profil - złożony

Odchyłka bicia

• Rodzaje odchyłki bicia:

- bicie promieniowe,
- bicie wzdłużne,
- bicie w wyznaczonym kierunku

- bicie całkowite

Bicie promieniowe

W każdym z przekroi
wartość bicia nie powinna
przekraczać 0.3

Baza A – oś

Symulacja bazy

Bicie całkowite

Baza A – oś

Symulacja bazy

Wartość bicia na całej
zewnętrznej powierzchni
nie powinna przekraczać
0.3

Nominał

Płaszczyzna bazowa

Interpretacja: 2 równoległe płaszczyzny

Prostopadłość
Przykład:

Interpretacja

Powierzchnia
bazowa

Powierzchnia
bazowa

Symetria
Przykład:

Współosiowość i współśrodkowość
Przykład:

Bicie
Przykład:

Interpretacja:

Obrót

Baza -powierzchnia

Przykłady odchyłek

geometrycznych

Odchyłka prostopadłości

Element wirtualny

Wymiar wirtualny

• Dla wymiaru wewnętrznego:

Ww. (dla warunku MM) = wymiar MM –

geometryczna tolerancja

• Dla wymiaru zewnętrznego:

Ww. (dla warunku MM) = wymiar MM +

geometryczna tolerancja

• Dla wymiaru wewnętrznego:

Ww. (dla warunku LM) = wymiar LM +

geometryczna tolerancja

• Dla wymiaru zewnętrznego:

Ww. (dla warunku LM) = wymiar LM –

geometryczna tolerancja

Element wirtualny

Idealny kształt dla warunku MM nie jest wymagany

Rysunek 1

Wyrób 1

Wymiar
wirtualny

Rysunek 2

Wyrób 2

Wymiar wirtualny

Wymiar wirtualny

Wymiar wirtualny dla wyrobu
2

Wynik obliczeń wymiaru wirtualnego =

Prostopadłość

,l.p.

R

30.5

25.5

R 10±0.5

R 10.5

R 9.5

powierzchnia

Baza

przyrząd