Qu'est-ce que la cotation et le tolérancement géométriques (GD&T) ?

Personne n'est parfait, et les composants fabriqués non plus. Les pièces manufacturées ont naturellement des variations infimes en raison des incohérences qui se produisent dans le processus de fabrication. Nous ne pouvons pas les éliminer entièrement, mais nous pouvons contrôler et comptabiliser ces écarts.

Les ingénieurs utilisent le dimensionnement et le tolérancement géométriques, souvent abrégés en GD&T, pour communiquer les exigences de conception d'une pièce et leurs écarts acceptables. GD&T utilise une série de symboles, mais que signifient exactement les symboles de dimensionnement géométrique et de tolérance ? Et pourquoi GD&T est-il si important ? Nous passerons en revue toutes les bases de GD&T et plus encore dans cet article.

Qu'est-ce que GD&T ?

GD&T est un système de symboles, de caractères et de dimensions standard destiné à communiquer l'intention de conception entre les ingénieurs et les fabricants. GD&T définit les caractéristiques d'une pièce et son écart admissible par rapport à sa position réelle ou idéale. L'objectif général de GD&T est de mettre en évidence les caractéristiques les plus importantes d'une pièce et de démontrer comment ces caractéristiques se connectent à l'image plus grande.

GD&T couvre les dimensions géométriques d'un composant ainsi que ses valeurs de tolérance. La tolérance d'une pièce spécifie les limites minimale et maximale d'écart pour une dimension spécifiée. La création de tolérances appropriées maximisera le taux d'approbation du produit et augmentera la quantité de pièces correctement usinées. Des tolérances plus strictes sont plus précises mais peuvent augmenter les coûts de production. Les équipes de produits doivent donc créer des tolérances avec autant de latitude que possible tout en maintenant la fonctionnalité du produit.

GD&T est essentiel à la fabrication de pièces précises et fonctionnelles, et permet à quiconque de lire et de comprendre les dimensions d'un composant. GD&T suit le même processus pour toutes les méthodes de fabrication, de la fabrication additive à l'usinage CNC en passant par le moulage par injection. Cependant, certains aspects de GD&T seront plus pertinents pour certaines méthodes que pour d'autres.

Caractéristiques GD&T

Avant de plonger dans les symboles GD&T, nous devons passer en revue le Datum Reference Frame (DRF). DRF est le système de coordonnées 3D sur lequel vivent les dimensions GD&T. Une référence elle-même est généralement un point, une ligne ou un plan sur le DRF utilisé comme point de départ pour la mesure. Une fonction de référence est l'élément physique lui-même. Plus simplement, la référence est la dimension idéale et parfaite, tandis que la fonction de référence est l'élément composant réel, naturellement variable.

Les symboles GD&T couvrent les dimensions et les tolérances ainsi que la forme, la taille et d'autres aspects d'une pièce. En communiquant les intentions de conception, les symboles GD&T aident à garantir que la pièce est fabriquée exactement comme elle devrait l'être. Cela garantit que le composant s'adaptera au rôle pour lequel il est conçu, correspondra à toutes les pièces d'accouplement et restera cohérent avec les autres composants.

Il existe cinq groupes différents ou "types de tolérance" avec des caractéristiques géométriques dans chacun :

• Formulaire spécifie la forme et affine la taille d'une pièce. La forme d'une pièce peut être décrite selon sa rectitude, sa planéité, sa circularité ou sa cylindricité. Le formulaire n'utilise pas de référence de données.
• Orientation contrôle l'inclinaison de la surface, des axes ou des plans médians d'une pièce. L'orientation d'une pièce peut être décrite selon l'angularité, la perpendicularité ou le parallélisme. Les tolérances d'orientation nécessitent une référence de référence.
• Emplacement décrit le point central, l'axe ou le plan médian d'une entité. L'emplacement d'une pièce peut être décrit en fonction de la concentricité ou de la symétrie, qui sont dérivées du point médian d'une entité. L'emplacement peut également décrire la position d'une pièce qui est orientée autour du point central, des axes et des plans médians d'une entité dimensionnelle. La position contrôle également l'orientation.
• Épuisement contrôle la coaxialité de la surface d'une pièce circulaire, qui indique dans quelle mesure une fonction peut varier par rapport à ses références. La surface d'une pièce peut être définie en fonction du faux-rond total ou du faux-rond circulaire, qui contrôlent tous deux la forme et l'orientation de la surface. Le faux-rond total est utilisé pour contrôler l'angularité et la rectitude de toute la surface de votre conception, tandis que le faux-rond circulaire est utilisé pour tenir compte d'une grande variété d'erreurs différentes.
• Profil spécifie la zone de tolérance autour d'une surface spécifique, qui contrôle la taille, la forme et l'orientation d'une surface, et est souvent basée sur une référence de référence. Vous pouvez définir le profil de ligne ou le profil de surface d'une pièce.

Comprendre le cadre de contrôle des fonctionnalités

Une autre partie importante de la lecture de GD&T consiste à comprendre le cadre de contrôle des fonctionnalités. Les symboles du cadre de contrôle des fonctionnalités montrent comment tout ce qui est défini avec GD&T s'emboîte. Dans le cadre, vous verrez un symbole suivi d'une tolérance admissible, ainsi que tous les modificateurs du cadre de contrôle des fonctions pour la conception de pièce. Cela permet aux machinistes et aux fabricants d'effectuer des ajustements en fonction de l'endroit où d'autres fonctionnalités doivent aller.

Chaque cadre de contrôle de fonctionnalité contient un seul message ou une seule exigence de conception. Cela signifie que si une fonctionnalité nécessite deux messages, vous aurez besoin de deux cadres de contrôle de fonctionnalité pour communiquer l'intention de conception via GD&T. Un cadre de contrôle des fonctionnalités GD&T comporte jusqu'à cinq compartiments :le premier compartiment contient un symbole de caractéristique géométrique, qui dicte les exigences de la pièce.

Le deuxième compartiment relaie la tolérance totale de votre conception, et un symbole "ø" précédant la valeur de tolérance indique une zone de tolérance de forme cylindrique avec un diamètre de la valeur indiquée. Les troisième, quatrième et cinquième compartiments contiennent les fonctions de référence de référence, si elles sont nécessaires. Habituellement, la fonction de référence définie dans le panneau de configuration des fonctions indique comment la pièce interagit ou s'assemble avec les pièces d'accouplement ou quelles fonctions sont les plus critiques pour la fonctionnalité.

Les compartiments du cadre de contrôle des caractéristiques peuvent également contenir des modificateurs de condition matérielle ou de limite de matériau, qui informent la taille et les spécifications de la caractéristique ou de la référence, permettant une facilité de fabrication encore plus grande lorsqu'ils sont utilisés correctement. Ces sections donnent aux fabricants un aperçu de la précision dont ils ont besoin pour suivre les données GD&T données. En communiquant clairement les caractéristiques et les exigences des pièces, le cadre de contrôle des fonctionnalités définit la variance autorisée des mesures afin de créer des composants fonctionnels.

Avantages et conseils GD&T

L'utilisation de GD&T dans vos conceptions de pièces présente de nombreux avantages. Principalement, GD&T fournit une communication claire entre les fournisseurs de fabrication, les concepteurs et les ingénieurs, et les inspecteurs de la qualité. Décrire la géométrie du produit par sa fonctionnalité prévue et son approche de fabrication est plus simple que de décrire toutes les caractéristiques d'une pièce en dimensions linéaires.

Étant donné que les symboles GD&T peuvent capturer les dimensions des caractéristiques non linéaires, les données GD&T permettent de brosser un tableau complet de votre composant. Vous pouvez également augmenter vos connaissances en matière de tolérance pour des fonctionnalités de contrôle améliorées, telles que les courbes. L'optimisation des tolérances des pièces facilite la fabrication d'un composant et maintient la fiabilité et la cohérence entre les composants individuels.

La définition des données GD&T permet de s'assurer que les pièces séparées s'emboîtent et fonctionnent correctement. Cependant, vous devez garder à l'esprit certaines directives et considérations lors de la création et de la mise en œuvre des données GD&T.

Soyez conscient de vos données . Le choix de références de référence faciles à mesurer facilitera la fabrication.

Équilibrez vos tolérances . Réfléchissez à la précision d'une caractéristique de pièce spécifique et ajustez la tolérance en conséquence pour réduire les coûts et rationaliser la fabrication. Assurez-vous que vos tolérances sont dans les limites usinables, suivez les normes données et tenez compte de l'empilement des tolérances. Étant donné que les pièces interagissent lors de leur assemblage final, assurez-vous que les exigences GD&T par pièce se situent dans l'empilement autorisé de l'assemblage d'interface lorsqu'elles sont combinées.

Ne surdimensionnez pas votre pièce . Un dessin de pièce peu clair va à l'encontre de l'objectif de GD&T, qui est de clarifier et de rationaliser la communication. Le surdimensionnement peut rendre la conception de votre pièce plus difficile à comprendre et vos composants plus difficiles à fabriquer, et des dimensions contradictoires peuvent accidentellement entraîner des erreurs dans vos pièces. Soyez judicieux et intentionnel quant aux fonctionnalités que vous appelez dans votre conception GD&T et ne mettez en évidence que les informations nécessaires ou "interfaces critiques" de votre composant.

Optimiser GD&T avec Fast Radius

La création de conceptions GD&T claires et compréhensibles est essentielle pour garantir que vos pièces soient aussi parfaites que possible. Cependant, il peut être difficile de gérer toutes les pièces mobiles de GD&T et d'assurer la clarté, la cohérence et la précision tout au long de la conception de vos composants. Travailler avec un fabricant chevronné peut vous aider à optimiser vos conceptions GD&T, à rationaliser les cycles de production et à créer de meilleures pièces.

Chez Fast Radius, nous pouvons vous guider tout au long du processus GD&T du début à la fin. Notre équipe d'experts possède une connaissance approfondie des principes fondamentaux de la dimension géométrique et du tolérancement, et nous vous aiderons à concevoir des pièces en utilisant les normes et symboles appropriés pour promouvoir la précision des pièces. Pour faire appel à un expert GD&T pour la conception de votre prochaine pièce, contactez-nous dès aujourd'hui.

Pour plonger dans les détails GD&T, y compris les conseils de tolérance pour l'usinage CNC et le moulage par injection, consultez le centre de ressources Fast Radius.

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