什么是几何尺寸和公差 (GD&T)？

没有人是完美的，制造的组件也不是。由于制造过程中发生的不一致，制造的零件自然会有微小的变化。我们无法完全消除它们，但我们可以控制和解释这些差异。

工程师使用几何尺寸和公差（通常缩写为 GD&T）来传达零件的设计要求及其可接受的偏差。 GD&T 通过一系列符号工作，但几何尺寸标注和公差符号究竟是什么意思？为什么 GD&T 如此重要？我们将在本文中介绍所有 GD&T 基础知识和更多内容。

什么是 GD&T？

GD&T 是一个符号、字符和标准尺寸系统，旨在在工程师和制造商之间传达设计意图。 GD&T 定义了零件的特征及其与其真实或理想位置的允许偏差。 GD&T 的总体目标是突出部件的最重要特征，并展示这些特征如何与更大的图景联系起来。

GD&T 涵盖组件的几何尺寸及其公差值。零件的公差指定了指定尺寸的最小和最大偏差限制。创建适当的公差将最大限度地提高产品批准率并增加正确加工零件的数量。更严格的公差更精确，但会提高生产成本，因此产品团队应在保持产品功能的同时尽可能多地创建公差。

GD&T 对于制造精密和功能性零件至关重要，而且它使任何人都能阅读和理解组件的尺寸。 GD&T 在从增材制造到 CNC 加工再到注塑成型的各种制造方法中都遵循相同的流程。但是，GD&T 的某些方面对于某些方法而言比其他方法更相关。

GD&T 特征

在深入了解 GD&T 符号之前，我们必须先了解基准参考框架 (DRF)。 DRF 是 GD&T 尺寸所在的 3D 坐标系。基准本身通常是 DRF 上用作测量起始标记的点、线或平面。基准特征是实际的物理元素本身。更简单地说，基准是理想的、完美的尺寸，而基准特征是真实的、自然变化的组成元素。

GD&T 符号涵盖零件的尺寸和公差以及形状、尺寸和其他方面。通过传达设计意图，GD&T 符号有助于确保零件完全按照应有的方式制造。这可确保组件适合其设计的角色，与任何匹配部件匹配，并与其他组件保持一致。

有五种不同的组或“公差类型”，每组都具有几何特征：

• 表格 指定形状并细化零件的尺寸。零件的形状可以根据直线度、平面度、圆度或圆柱度来描述。表单不使用基准参考。
• 方向 控制零件表面、轴或中间平面的倾斜度。零件的方向可以根据角度、垂直度或平行度来描述。方向公差需要基准参考。
• 位置 描述特征的中心点、轴或中间平面。零件的位置可以根据同心度或对称性来描述，它们源自特征的中点。位置还可以描述围绕尺寸特征的中心点、轴和中平面定向的零件位置。位置也控制方向。
• 跳动 控制圆形零件的表面同轴度，这表明特征相对于其基准可以变化多少。零件的表面可以根据总跳动或圆跳动来定义，两者都控制着表面的形状和方向。总跳动用于控制设计整个表面的角度和直线度，而圆形跳动用于解决各种不同的错误。
• 简介 指定特定曲面周围的公差带，它控制曲面的大小、形状和方向，通常基于基准参考。您可以定义零件的线轮廓或曲面轮廓。

了解特征控制框架

阅读 GD&T 的另一个重要部分是理解特征控制框架。特征控制框符号显示使用 GD&T 定义的所有内容如何组合在一起。在框架中，您会看到一个符号，后跟一个允许的公差，以及用于零件设计的任何特征控制框架修改器。这使机械师和制造商能够根据其他功能的需要进行调整。

每个特征控制帧仅包含一个消息或设计要求。这意味着如果一个功能需要两条消息，您将需要两个功能控制框架来通过 GD&T 传达设计意图。一个 GD&T 特征控制框架最多有五个隔间：第一个隔间包含一个几何特征符号，它规定了零件要求。

第二个隔间传递您设计的总公差，公差值前面的“ø”符号表示直径为指示值的圆柱形公差带。如果需要，第三、第四和第五个隔间包含基准参考特征。通常，特征控制面板中定义的基准特征指示零件如何与配合零件相互作用或组装到配合零件，或者哪些特征对功能最关键。

特征控制框架隔间也可能包含材料条件或材料边界修改器，它们告知特征或基准的尺寸和规格，在正确使用时允许更大的可制造性。这些部分让制造商了解他们在遵循给定的 GD&T 数据时需要多精确。通过清楚地传达零件的特征和要求，特征控制框架定义了测量的允许偏差，以便构建功能组件。

GD&T 的好处和指导

在零件设计中使用 GD&T 有很多好处。首先，GD&T 在制造供应商、设计师和工程师以及质量检验员之间提供清晰的沟通。通过预期功能和制造方法来描述产品几何形状比在线性尺寸中描述零件的所有特征要简单。

由于 GD&T 符号可以捕获非线性特征的尺寸，因此 GD&T 数据有助于绘制组件的完整图片。您还可以增加公差知识以改进控制特征，例如曲线。优化零件公差使组件更容易制造，并保持各个组件之间的可靠性和一致性。

定义 GD&T 数据有助于确保单独的部分能够组合在一起并正常工作。但是，在创建和实施 GD&T 数据时，您应该牢记一些准则和注意事项。

注意你的数据 .选择易于测量的参考基准将简化制造。

平衡您的容差 .考虑特定零件特征需要多精确，并相应地调整公差以节省成本并简化制造。确保您的公差在可加工范围内，遵循给定的标准，并考虑公差叠加。由于零件在最终组装时会相互作用，因此请确保每个零件的 GD&T 要求在组合时接口组件的允许堆叠范围内。

不要过度标注您的零件 .不清楚的零件图违背了 GD&T 的目的，即澄清和简化沟通。尺寸过大可能会使您的零件设计更难理解，并且您的组件更难制造，而且尺寸冲突可能会意外地给您的零件带来错误。在 GD&T 设计中要谨慎且有意地标注哪些功能，并且只突出显示组件的必要信息或“关键接口”。

使用快速半径优化 GD&T

创建清晰易懂的 GD&T 设计对于确保您的零件尽可能接近完美至关重要。但是，管理 GD&T 的所有活动部件并确保整个组件设计的清晰度、一致性和精度可能很困难。与经验丰富的制造商合作可以帮助您优化 GD&T 设计、简化生产流程并制造更好的零件。

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