GD&T-Toleranzen in der Teilefertigung

Sicherstellen, dass Teile passen und zusammenarbeiten

GD&T-Toleranzen sind ein Aspekt von Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T), einem System zur Kommunikation, wie ein Teil hergestellt werden soll. Typischerweise wird eine Reihe von 14 Standardsymbolen verwendet, um die Menschen, die ein Teil herstellen, zu führen.

Zusammen mit den GD&T-Symbolen werden GD&T-Toleranzen in eine Konstruktionszeichnung aufgenommen, um einen Einblick in die Positionierung, Zylindrizität und andere Eigenschaften zu geben, die für die Herstellung des Teils und letztendlich seine Funktionalität von entscheidender Bedeutung sind.

GD&T-Toleranzen müssen Funktionalität und Kosten ausgleichen.

Wenn die Zeichnung für ein Teil konzipiert wird, wird sie bis zur Perfektion konstruiert – das Ideal, wie das Teil sein sollte. In einer unvollkommenen Welt ist es jedoch nicht realistisch zu glauben, dass jedes Teil jedes Mal zu 100 % perfekt sein wird. Daher werden zulässige Toleranzen in den Konstruktionsprozess einbezogen, um akzeptable Unvollkommenheiten zuzulassen und gleichzeitig sicherzustellen, dass die Teile voll funktionsfähig sind.

GD&T-Toleranzen kommunizieren die zulässigen Toleranzen, die dem Teil zugeordnet sind. Je enger eine Toleranz ist, desto schwieriger ist sie zu erreichen, desto größer ist die Anzahl der Ablehnungen und desto höher sind die Kosten. Daher ist es wichtig, eine zulässige Toleranz anzugeben, die eng genug ist, um das Teil funktionsfähig zu machen, aber locker genug, dass die Herstellung des Teils immer noch kostengünstig ist.

Ein GD&T-Diagramm kann Ihnen dabei helfen.

Eine schnelle Online-Suche nach „GD&T“ führt Sie zu einer Reihe von Ressourcen, einschließlich Beispielen für GD&T-Diagramme. Diese Diagramme zeigen im Allgemeinen die verschiedenen Symbole, die verwendet werden, erklären, was sie bedeuten, und beschreiben, wie sie verwendet werden.

Die GD&T-Symbole helfen bei der Beschreibung verschiedener Merkmale von Form, Ausrichtung, Profil, Rundlauf und Position. Eine Zeichnung zeigt normalerweise eine Reihe von Kästchen mit:

• Das entsprechende Symbol für die Position eines Teilemerkmals (z. B. seine Position)
• Die Form des Features (z. B. ein Kreis für ein Loch)
• Die zulässige Gesamttoleranz
• Merkmalsmodifikatoren (z. B. maximaler Materialzustand)
• Alle erforderlichen zusätzlichen Angaben

Eines der am häufigsten verwendeten Symbole für GD&T-Toleranzen ist die wahre Positionierung, die durch einen durchgestrichenen Kreis dargestellt wird. Ein typisches Beispiel sind Schraubenlöcher in einem Stück Stahl, bei denen jedes Loch so positioniert werden muss, dass die Schrauben richtig ausgerichtet sind und passen. Wie Sie sich vielleicht vorstellen können, befasst sich die Positionierung meistens mit zusammengefügten Teilen, die zusammenarbeiten müssen – wie im obigen Beispiel, wo Löcher richtig platziert werden müssen, damit die Schrauben mit einem entsprechenden Stahlteil übereinstimmen.

Wo werden GD&T-Toleranzen verwendet?

Bei der Metal Cutting Corporation schneiden wir jeden Tag Tausende von Stäben, Rohren und Drähten. Obwohl Toleranzen natürlich involviert sind, produzieren wir normalerweise keine Teile, die eine bestimmte Positionierung erfordern. Einige GD&T-Toleranzen sind jedoch für komplexe Teile erforderlich, die wir auf unseren Drehautomaten vom Schweizer Typ herstellen, sowie für bestimmte Teile, die auf unseren CNC-Drehmaschinen und -Fräsmaschinen hergestellt werden.

Außerdem haben wir es oft mit einem Endradius zu tun, der letztendlich woanders passen muss. Zum Beispiel könnten wir einen kleinen Stift produzieren, den unser Kunde mit einem entsprechenden Teil verbindet. In diesen Fällen müssen wir sicherstellen, dass der Stift den richtigen Durchmesser hat UND auch, dass der Endradius nicht zu scharf ist und keine Grate vorhanden sind, die verhindern, dass der Stift mit dem entsprechenden Teil zusammenpasst. Wenn die GD&T-Toleranzen eines Teils zu weit abweichen, werden die Teile nicht heiraten.

Wie addieren sich GD&T-Toleranzen?

Bei der Arbeit mit GD&T-Toleranzen ist es wichtig, daran zu denken, dass alle Toleranzen berücksichtigt werden müssen. Wenn Sie beispielsweise eine Positionstoleranz von ± 0,0010 für zwei Teile haben, die zusammenpassen müssen, bedeutet die kumulative Toleranz, dass jedes Teil nur ± 0,0005 betragen kann. Dies wird als Toleranzstapelung bezeichnet.

Im Allgemeinen verlassen wir uns darauf, dass unsere Kunden und ihre Konstrukteure und Ingenieure die richtigen GD&T-Toleranzen für ihre Teile bestimmen. Manchmal stoßen wir jedoch auf Spezifikationen, die einfach nicht zusammenpassen. In diesen Zeiten müssen wir die richtigen Fragen kennen, um das Projekt auf Kurs zu halten.

Beispielsweise kann ein Kunde ein Teil spezifizieren, das mehreren Prozessen unterzogen wird, aber eine Gesamttoleranz aufweist, die kleiner ist als die kumulativen Toleranzen, wenn Sie jeden Schritt (Prozess) der Produktion addieren. Hier müssen wir herausfinden, welches Merkmal für die Funktionalität des Teils am wichtigsten ist, damit es die engste Toleranz haben kann und die GD&T-Toleranzen der anderen Merkmale gelockert werden können, um die angegebene Gesamttoleranz zu erreichen.

Nehmen Sie das Beispiel eines medizinischen Geräts, das mit einem anderen Teil zusammenpassen und einrasten muss. Ist der gestufte Bereich für das Zusammenfügen und Verriegeln der Teile am kritischsten, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen? Oder ist die Länge des Geräts wichtiger?

Bringen Sie alles zusammen.

Es ist auch wichtig zu berücksichtigen, wie ein Teil hergestellt wird und welche Werkzeuge verwendet werden. Ein Kunde kann uns beispielsweise bitten, ein Teil zu schleifen, um ein bestimmtes Merkmal zu erzielen, ist sich aber nicht bewusst, dass eine Schleifscheibe nicht perfekt rechtwinklig ist und einen Eckenradius erzeugt. Hier müssten wir den Kunden fragen, ob ein Eckenradius für die Funktionalität wichtig ist – und wenn ja, wie groß ein Radius akzeptabel wäre und wie eng die Toleranz sein muss.

Es ist leicht zu erkennen, dass GD&T-Toleranzen entscheidend dafür sein können, wie Teile passen und zusammenarbeiten, was letztendlich ein Schlüssel zum Erreichen der gewünschten Funktionalität sowie der Kosteneffizienz ist.