幾何寸法公差 (GD&T) とは?

誰も完璧ではなく、製造されたコンポーネントでもありません。製造された部品には、製造過程で発生するバラツキにより、当然、微細なばらつきがあります。それらを完全に排除することはできませんが、これらの差異を制御して説明することはできます。

エンジニアは、部品の設計要件と許容偏差を伝達するために、しばしば GD&T と短縮される幾何学的寸法と公差を使用します。 GD&T は一連の記号によって機能しますが、幾何学的寸法記号と公差記号は正確には何を意味するのでしょうか?そして、GD&T はなぜ重要なのでしょうか?この記事では、すべての GD&T の基本などについて説明します。

GD&T とは?

GD&T は、エンジニアと製造業者の間で設計意図を伝達することを目的とした記号、文字、および標準寸法のシステムです。 GD&T は、パーツの機能と、その真または理想的な位置からの許容偏差を定義します。 GD&T の一般的な目標は、パーツの最も重要な機能を強調し、それらの機能が全体像にどのようにつながっているかを示すことです。

GD&T は、コンポーネントの幾何学的寸法とその公差値をカバーしています。部品の公差は、指定された寸法の偏差の最小および最大限界を指定します。適切な公差を作成すると、製品の承認率が最大になり、適切に機械加工された部品の量が増えます。公差を厳しくするとより正確になりますが、生産コストが高くなる可能性があるため、製品チームは製品の機能を維持しながら、できるだけ余裕を持って公差を作成する必要があります。

GD&T は、精密で機能的な部品の製造に不可欠であり、さらにコンポーネントの寸法を誰でも読み取って理解できるようにします。 GD&T は、アディティブ マニュファクチャリングから CNC 機械加工、射出成形まで、すべての製造方法で同じプロセスに従います。ただし、GD&T の特定の側面は、他の方法よりもいくつかの方法に関連しています。

GD&T の特徴

GD&T シンボルについて詳しく説明する前に、データム参照枠 (DRF) について確認する必要があります。 DRF は、GD&T 寸法が存在する 3D 座標系です。データム自体は通常、測定の開始マークとして使用される DRF 上の点、線、または平面です。データム フィーチャーは、実際の物理要素そのものです。もっと簡単に言えば、データムは理想的で完全な寸法であり、データム フィーチャーは実際の、自然に変化するコンポーネント要素です。

GD&T 記号は、部品の形状、サイズ、その他の側面だけでなく、寸法と公差もカバーしています。 GD&T シンボルは、設計意図を伝達することで、パーツが本来あるべき姿で正確に作成されるようにします。これにより、コンポーネントが設計された役割に適合し、嵌合部品と一致し、他のコンポーネントとの一貫性が維持されます。

5 つの異なるグループまたは「公差タイプ」があり、それぞれに幾何学的特徴があります:

• フォーム パーツの形状を指定し、サイズを調整します。部品の形状は、真直度、平面度、真円度、または円筒度によって表すことができます。フォームはデータム参照を使用しません。
• オリエンテーション パーツの表面、軸、または正中面の傾きを制御します。パーツの向きは、角度、直角度、または平行度によって表すことができます。方向公差にはデータム参照が必要です。
• 場所 フィーチャの中心点、軸、または正中面を表します。部品の位置は、フィーチャの中点から導出される同心性または対称性に従って記述できます。位置は、サイズ フィーチャの中心点、軸、および中央面を中心とするパーツの位置を表すこともできます。位置も向きを制御します
• ランアウト 円形部品の表面同軸度を制御します。これは、フィーチャがそのデータムに対してどの程度変化できるかを示します。パーツの表面は、全振れまたは円周振れに従って定義できます。どちらも表面の形状と方向を制御します。全振れは、デザインの表面全体の角度と真直度を制御するために使用されますが、円形振れは、さまざまな異なるエラーを考慮するために使用されます。
• プロフィール 特定のサーフェスの周囲の公差ゾーンを指定します。これは、サーフェスのサイズ、形状、方向を制御し、多くの場合、データム参照に基づいています。パーツのライン プロファイルまたはサーフェス プロファイルを定義できます。

機能制御フレームについて

GD&T を読む際のもう 1 つの重要な部分は、Feature Control Frame を理解することです。 Feature Control Frame シンボルは、GD&T で定義されたすべてがどのように適合するかを示します。フレームには、シンボルの後に許容公差が表示され、パーツ設計のフィーチャー コントロール フレーム修飾子が表示されます。これにより、機械工とメーカーは、他の機能が必要な場所に基づいて調整を行うことができます。

各機能制御フレームには、1 つのメッセージまたは設計要件のみが含まれます。これは、機能が 2 つのメッセージを必要とする場合、GD&T を介して設計意図を伝えるために 2 つの機能制御フレームが必要になることを意味します。 GD&T Feature Control Frame には、最大 5 つのコンパートメントがあります。最初のコンパートメントには、部品の要件を規定する 1 つの幾何学的特性記号が含まれています。

2 番目のコンパートメントは、設計の合計公差を伝えます。公差値の前にある「ø」記号は、示された値の直径を持つ円筒形の公差ゾーンを示します。 3 番目、4 番目、5 番目の区画には、必要に応じてデータム参照フィーチャーが含まれます。通常、Feature Control Panel で定義されたデータム フィーチャーは、パーツがどのように対合パーツと相互作用したり組み立てたりするか、またはどのフィーチャーが機能にとって最も重要であるかを示します。

Feature Control Frame コンパートメントには、機能またはデータムのサイズと仕様を通知する材料条件または材料境界修飾子も含まれている場合があり、正しく使用すると製造がさらに容易になります。これらのセクションは、製造業者が特定の GD&T データを追跡する際にどの程度正確である必要があるかについての洞察を提供します。パーツの機能と要件を明確に伝達することにより、Feature Control Frame は機能コンポーネントを構築するために測定値の許容変動を定義します。

GD&T のメリットとガイダンス

部品設計で GD&T を使用すると、多くの利点があります。主に、GD&T は、製造ベンダー、設計者とエンジニア、および品質検査官の間の明確なコミュニケーションを提供します。意図された機能と製造アプローチによって製品の形状を説明することは、直線寸法で部品のすべての特性を説明するよりも簡単です。

GD&T シンボルは非線形フィーチャの寸法をキャプチャできるため、GD&T データはコンポーネントの全体像を描くのに役立ちます。また、曲線などの制御機能を改善するために、公差の知識を増やすこともできます。部品公差を最適化すると、コンポーネントの製造が容易になり、個々のコンポーネント間の信頼性と一貫性が維持されます。

GD&T データを定義することで、個別のパーツを組み合わせて適切に機能させることができます。ただし、GD&T データを作成および実装する際に留意すべきガイドラインと考慮事項がいくつかあります。

基準を意識する .測定しやすい基準データムを選択すると、製造が容易になります。

許容範囲のバランスをとる .特定の部品の特徴がどの程度正確である必要があるかを考え、それに応じて公差を調整して、コストを節約し、製造を合理化します。公差が機械加工可能な限界内にあることを確認し、所定の基準に従い、公差スタックを考慮してください。パーツは最終アセンブリで相互に作用するため、パーツごとの GD&T 要件が結合時のインターフェース アセンブリの許容スタックアップ内にあることを確認してください。

パーツのサイズを大きくしすぎない .不明瞭な部分図は、コミュニケーションを明確にし合理化するという GD&T の目的を無効にします。寸法が大きすぎると、パーツの設計が理解しにくくなり、コンポーネントの製造が難しくなる可能性があります。さらに、矛盾する寸法が誤ってパーツにエラーをもたらす可能性があります。 GD&T 設計で呼び出す機能について慎重かつ意図的に行い、必要な情報またはコンポーネントの「重要なインターフェイス」のみを強調してください。

Fast Radius で GD&T を最適化

明確でわかりやすい GD&T 設計を作成することは、パーツを可能な限り完璧に近づけるために重要です。ただし、GD&T のすべての可動部分を管理し、コンポーネント設計全体で明快さ、一貫性、および精度を確保することは困難な場合があります。経験豊富なメーカーと協力することで、GD&T 設計を最適化し、生産工程を合理化し、より優れた部品を作成することができます。

Fast Radius では、GD&T プロセスを最初から最後までご案内します。当社の専門家チームは、幾何学的寸法と公差の基礎について深い知識を持っており、適切な規格と記号を使用して部品を設計し、部品の精度を高めるお手伝いをします。次の部品設計にエキスパート GD&T を導入するには、今すぐお問い合わせください。

CNC 機械加工や射出成形の公差のヒントなど、GD&T の詳細については、Fast Radius リソース センターをご覧ください。

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