Advanced Solid Modelling Guide to GD&T Department of Mechatronics Drawing? Design? Drafting? 1
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대부분의전문기업들이글로벌화 설계와제조의 분산화 (Decentralization) 현상 확대 설계도면이좀더정밀하게 기능적요구 (Functional requirements) 를표현 해야하는요구증가 명확한언어 GD&T 3
Drafting Golden Rules 도면정보는설계 - 가공 - 측정단계에서 이해평등 해야한다. Drafting Golden Rules 도면정보는부품또는제품의 기능을관통 해야한다. 4
Geometric Dimensioning & Tolerancing(GD&T) 기초 Ref. - ASME Y14.5-2009 5
GD&T 란? [ 도면 (Engineering Drawings)] 은제조된부품 (Parts) 의크기 (Size) 와형상 (Shape) 을서술한다. 공차 (Tolerances) 는크기에영향을주고, GD&T 는형상에영향을준다. : Manufacturing-oriented!!! FOS(Feature of Size) Feature of Size (FOS) 직경이나두께같은형상의치수 원, 구, 두상대요소, 평행면이속한다. ( 측정가능여부!!!) Example 6
# Quiz 1 아래의물체를도면화하고주요공차를기입하라. GD&T 란? 치수는정확하지만 공차가없어서!!! 7
GD&T 란? 치수공자는주었지만 Bull s eye가없어서!!! GD&T 란? 명확한 GD&T!!! 효과적인 Gauging!!! 8
GD&T 란? GD&T 는연관된부품과의기능과조립을고려한치수기입방법이다. (GD&T is a way to dimensioning that takes into account function and fit with related parts.) -GD&T 는더정확한치수기입 (accurate dimensioning) 과느슨한공차 (looser tolerance) 를가능하게한다. VS Size Tolerancing GD&T GD&T 란? GD&T 는연관된부품과의기능과조립을고려한치수기입방법이다. (GD&T is a way to dimensioning that takes into account function and fit with related parts.) -GD&T 는더정확한치수기입 (accurate dimensioning) 과느슨한공차 (looser tolerance) 를가능하게한다. 10.005 9
GD&T 를시작하기전에 모든치수 (Dimension) 는공차 (Tolerance) 를가지고있어야한다 치수기입법 (Dimensioning) 과공차할당 (Tolerancing) 을통해공칭기하 (Nominal geometry) 와허용편차 (Allowable variation-마진 ) 를명확히정의한다. 최종적인부품을정의하기위한모든치수와공차를도면에표기하여야한다. 치수는형상의기능을이해하기쉽도록기입되어야한다. 가공법 (manufacturing method) 의기입은되도록피한다. 치수와공차등의가독성 (readability) 은가능한한높인다. 공칭치수와공차는주변온도가 20 C일경우이며, 그렇지않은경우도면에기술한다. 명확하게기술되어있지않은경우모든치수와공차는부품이자유로운상태 (free state) 에서의값이다. 치수와공차는부품 ( 형상 ) 의최대길이, 폭, 깊이에적용된다. GD&T 를시작하기전에 26~28mm 26~28mm 파상도를고려하면 단순한치수공차 편평도를고려하면 10
GD&T 를시작하기전에 치수 & 공차 공차기입프레임 (feature control frame) 데이텀연관실조립 Envelope 데이텀 형상 데이텀축 B Unrelated 실조립 Envelope 실조립 Envelope 축 중간선 Measured 실제폭들 데이텀평면 A 직각도공차역 Example Without GD&T With GD&T 11
GD&T 를시작하기전에 Advanced Dimensioning 12
GD&T 를시작하기전에 Advanced Dimensioning GD&T 를시작하기전에 치수공차와관련원칙 치수기입방식과공차누적 (a) 직렬치수기입법 (Chain Dimensioning) - X 와 Y 사이의누적공차는 ±0.15. (b) 기선치수기입법 (Base Line Dimensioning) - X 와 Y 사이의누적공차는 ±0.1. (c) 직접치수기입법 (Direct Dimensioning) - X 와 Y 사이의공차는 ±0.05. 13
GD&T 를시작하기전에 치수공차와관련원칙 연속형상 CF(Continuous Feature) Example Part with CF Ideal Short & Long Guage Machining Error 14
단독형체 Datum Feature Simulator (Physical). in 0.1mm 단독형체 in 0.02mm 15
Model Based Definition GD&T 기초 기본치수 - 기본치수 : 공칭치수 (Nominal dimension)/50mm - 영점 (Zero line): 기준선 (Reference line) - 최대한계치수 (Maximum limit of size): 홀 /50.02mm- 축 /49.95mm - 최소한계치수 (Minimum limit of size): 홀 /50.00mm- 축 /49.93mm 공차 = 최대한계치수 최소한계치수 (0.02) - 윗치수허용차 (Upper deviation): 홀 /0.02mm- 축 /-0.05mm - 아랫치수허용차 (Lower deviation): 홀 /0.0mm- 축 /-0.07mm 16
GD&T 기초 MMC/LMC 최대실체조건 (MMC Maximum Material Condition) - 주어진한계치수에서최대의재료량을포함하는형체크기 (size feature). largest shaft and smallest hole. 최소실체조건 (LMC Least Material Condition) - 주어진한계치수에서최소의재료량을포함하는형체크기 (size feature). smallest shaft and largest hole. SIZE DIMENSION SIZE DIMENSION ENVELOPE PRINCIPLE MMC (2.007) WHAT DOES THIS MEAN? 2.007 2.003 LMC (2.003) ENVELOPE OF SIZE GD&T 기초 MMC/LMC 부품의실체조건 (material condition) 은 GD&T 의활용에매우큰영향을미침. 많은경우, 부품의실체치수와최대실체조건간의차는보너스공차 (bonus tolerance) 로볼수있음. 0.003 ~0.009-0.005 ~--0.016-0.003 ~0.012 ` Clearance fit Interference fit Transition fit * 실제가공된 Fastener/Hole 치수 = 0.745 /0.752 Clearance( 간극 ) = 0.007 Fastener 의최대실체조건과 Hole 의최대실체조건의상대적치수가 Fit 상태를결정 17
Exercise GD&T 기초 RFS Regardless! 구멍의내부경계 (IB) = 최대실체조건 기하공차 = 30mm 구멍의외부경계 (OB) = 최소실체조건 + 기하공차 = 30.6mm 18
GD&T 기초 MMC RFS = 구멍의내부경계 = 최대실 체조건 기하공차 = 30mm = 구멍의외부경계 = 최소실 체조건 + 적용기하공차 = 31mm * VC: 기하공차만고려 ; RC: 기하공차, 실체조건, 치수공차를모두고려 적용기하공차 = 보너스공차 GD&T 기초 MMC Actual Mating Envelope Geometric Tolerance Zone Bonus Tolerance Total Tolerance Zone 30.1(MMC/RFS) 0 0.1 30.2 0.1 0.2 30.3 0.1 0.2 0.3 30.4 0.3 0.4 30.5(LMC) 0.4 0.5 총공차구역의크기 = 기하공차 + 보너스공차 VC = 30.1 0.1 = 30mm, RC = 30.5 + 0.5 = 31mm 제조의유연성 (flexibility) 를제고하여비용절감이가능 19
Virtual Condition MMC is Ø20.4 and a straightness tolerance 0.1 is specified at MMC. Which means that our extreme boundary is 20.5 and which is the virtual condition. It is a number that represents a worst-case combination of a feature s size along with its geometric tolerance. Virtual condition is extensively used by product designers to analyze mating parts, used by gauge manufactures to find the gauge dimensions and also used by product inspectors to check these extreme conditions. Resultant Condition 6±0.2 The outside boundary created by the largest hole that is also off center. Resultant condition boundary is calculated as LMC + stated geometric tolerance + any bonus (6.2 + 0.3 + 0.4 = 6.9 mm.). This resultant condition is not of concern when dealing with assembly of holes and pins! At simple punching a hole on sheet metals, the concern now is that the hole s edge not be too close to the edge of the sheet metal. 20
GD&T 기초 LMC 구멍의외부경계 = 최소실 체조건 + 기하공차 = 30.6mm = 구멍의내부경계 = 최대실 체조건 - 적용기하공차 = 29.6mm 적용기하공차 = 보너스공차 GD&T 기초 LMC Actual Mating Envelope Geometric Tolerance Zone Bonus Tolerance Total Tolerance Zone 30.1(MMC/RFS) 0.4 0.5 30.2 0.3 0.4 30.3 0.1 0.2 0.3 30.4 0.1 0.2 30.5(LMC) 0 0.1 총공차구역의크기 = 기하공차 + 보너스공차 VC = 30.5 + 0.1 = 30.6mm, RC = 30.1 0.5 = 29.6mm 제조의유연성 (flexibility) 를제고하여비용절감이가능 21
GD&T 기초 Geometric Dimensioning & Tolerancing(GD&T) 응용기법 Ref. - ASME Y14.5-2009 22
데이텀 (Datum) 데이텀 (Datum): 6 자유도계의구속 (constraint) 시뮬레이터 관련형체실체조건 Datum 23
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Datum Simulator B Datum Simulator A Datum Simulator B&C Practical measurement planes 전형적인 GD&T 25
Surface 개념 But 26
데이텀타깃 (Datum Target) 27
데이텀타깃 (Datum Target) 공차기입프레임 (Feature Control Frame) 기호 변경기호 / 실체조건 변경기호 / 경계조건 공차역형상 공차 기준데이텀 28
주요변경기호 (Modifying symbol) 형상공차 (Tolerance of form) 편평도 (Flatness) 단독형체 No Datum 29
형상공차 (Tolerance of form) 편평도 (Flatness) 단독형체 No Datum 출처 : http://www.slideshare.net/pinnacleconsultancy/gdt-13337846 형상공차 (Tolerance of form) 편평도 (Flatness) 출처 : https://www.youtube.com/watch?v=naxoporb-ws 30
형상공차 (Tolerance of form) 편평도 (Flatness) 단독형체 No Datum 아래치수허용차 3~500mm +2~20 m 0 윗치수허용차 3~500mm 0~-5 m IT 공차위치는구멍의경우 A부터 ZC까지영문자대문자, 축은 a부터 zc까지소문자로나타내며, A~G 구멍은 (+) 공차, a~g축은 (-) 공차, H 구멍과 h 축은 0, M~ZC 구멍과 m~zc 축은각각 (-) 공차, (+) 공차를가진다. 아래치수허용차 3~500mm 0~5 m 0 윗치수허용차 3~500mm -2~-20 m 31
IT 공차등급 형상공차 (Tolerance of form) 편평도 (Flatness) MMC!!! Bonus 32
형상공차 (Tolerance of form) 진직도 (Straightness) 단독형체 No Datum 형상공차 (Tolerance of form) 진직도 (Straightness) 33
From https://quizlet.com/215035942/7-gdt-straightness-flash-cards/ 형상공차 (Tolerance of form) 진직도 (Straightness) 단독형체 No Datum 출처 : http://www.slideshare.net/pinnacleconsultancy/gdt-13337846 34
형상공차 (Tolerance of form) 진원도 (Circularity) 단독형체 No Datum 출처 : http://www.slideshare.net/pinnacleconsultancy/gdt-13337846 https://www.gdandtbasics.com/circularity/ 형상공차 (Tolerance of form) 진원도 (Circularity) 35
형상공차 (Tolerance of form) 원통도 (Cylindricity) 단독형체 No Datum Kind of bushing 출처 : http://www.slideshare.net/pinnacleconsultancy/gdt-13337846 https://www.gdandtbasics.com/?s=++cylindricity 형상공차 (Tolerance of form) 원통도 (Cylindricity) 36
자세공차 (Tolerance of Orientation) 평행도 (parallelism) 관련형체실체조건 Datum 형상공차 (Tolerance of form) 평행도 (Parallelism) 관련형체실체조건 Datum 출처 : http://www.slideshare.net/pinnacleconsultancy/gdt-13337846 37
자세공차 (Tolerance of Orientation) 평행도 (parallelism) 자세공차 (Tolerance of Orientation) 직각도 (Perpendicularity) 관련형체실체조건 Datum 38
형상공차 (Tolerance of form) 직각도 (Perpendicularity) 관련형체실체조건 Datum 출처 : http://www.slideshare.net/pinnacleconsultancy/gdt-13337846 자세공차 (Tolerance of Orientation) 직각도 (Perpendicularity) 39
축 f 의윗치수허용차 : 0.016mm 16 의 IT7 등급의기본공차 : 0.018mm 결과적인가공치수 ; -0.016~-0.034mm IT 공차등급 40
아래치수허용차 3~500mm +2~20 m 0 윗치수허용차 3~500mm 0~-5 m IT 공차위치는구멍의경우 A부터 ZC까지영문자대문자, 축은 a부터 zc까지소문자로나타내며, A~G 구멍은 (+) 공차, a~g축은 (-) 공차, H 구멍과 h 축은 0, M~ZC 구멍과 m~zc 축은각각 (-) 공차, (+) 공차를가진다. 아래치수허용차 3~500mm 0~5 m 0 윗치수허용차 3~500mm -2~-20 m 형상공차 (Tolerance of form) 동심도 (Concentricity) 관련형체 Datum 출처 : http://www.slideshare.net/pinnacleconsultancy/gdt-13337846 41
형상공차 (Tolerance of form) 동심도 (Concentricity) 관련형체 Datum Avoid Concentricity!!! A good replacement for concentricity is runout 출처 : http://www.slideshare.net/pinnacleconsultancy/gdt-13337846 https://www.gdandtbasics.com/concentricity/ 형상공차 (Tolerance of form) 흔들림 (Circular Runout) 관련형체 Datum 출처 : http://www.slideshare.net/pinnacleconsultancy/gdt-13337846 https://www.gdandtbasics.com/runout/ 42
형상공차 (Tolerance of form) 흔들림 (Circular Runout) 관련형체 Datum RFS(regardless of feature size) 형상공차 (Tolerance of form) 흔들림 (Total Runout) 관련형체 Datum 출처 : http://www.slideshare.net/pinnacleconsultancy/gdt-13337846 https://www.gdandtbasics.com/runout/ 43
형상공차 (Tolerance of form) 흔들림 (Total Runout) 관련형체 Datum RFS(regardless of feature size) 형상공차 (Tolerance of form) 윤곽도 (Profile of a Surface) 단독 / 관련형체 RFS(regardless of feature size) 44
형상공차 (Tolerance of form) 윤곽도 (Profile of a Surface) 단독 / 관련형체 위치공차 (Tolerance of Location) 위치공차 (Position Tolerance) Normal Drawing Example 출처 : https://www.gdandtbasics.com/true-position/ 45
위치공차 (Tolerance of Location) 위치공차 (Position Tolerance) 관련형체실체조건 Datum 위치공차 (Tolerance of Location) 위치공차 (Position Tolerance) 46
위치공차 (Tolerance of Location) 위치공차 (Position Tolerance) Hole MMC 위치공차 (Tolerance of Location) 위치공차 (Position Tolerance) Pin MMC 47
위치공차 (Tolerance of Location) 위치공차 (Position Tolerance) 위치공차 (Tolerance of Location) 위치공차 (Position Tolerance) 48
위치공차 (Tolerance of Location) 위치공차 (Position Tolerance) 위치공차 (Tolerance of Location) 위치공차 (Position Tolerance) 49
위치공차 (Tolerance of Location) 위치공차 (Position Tolerance) 위치공차 (Tolerance of Location) 정리 GD&T Decoding FOS: 6개 ( 홀, 너비, 폭, 높이 ) : 측정대상 데이텀 : 3개 ( 편평도 1, 직각도 2) 실용데이텀 (Datum Simulator) 사용부품구속 연관 ( 조립 ) 기하공차 : 3개의홀 ( 위치공차 ) True Position, 최대실체조건 ( 14) 멀티플러그게이지사용검사 50
위치공차 (Tolerance of Location) 정리 Gauge Part GD&T Decoding FOS: 6개 ( 홀, 너비, 폭, 높이 ) : 측정대상 데이텀 : 3개 ( 편평도 1, 직각도 2) 실용데이텀 (Datum Simulator) 사용부품구속 연관 ( 조립 ) 기하공차 : 3개의홀 ( 위치공차 ) True Position, 최대실체조건 ( 14) 멀티플러그게이지사용검사 위치공차 (Tolerance of Location) 정리 Part 51
위치공차 (Tolerance of Location) 정리 Gauge Part Gauge는검사용으로정밀하게가공 상하수직운동정밀도확보 핀 ( 플러그 ) 직경은최대실체조건을고려하여 15( 공칭치수 ) 1( 치수공차 ) 0.5( 기하공차 ) = 13.5로제작 (Virtual Condition, 가상조건 ) 측정오차는어쩔수없음 보너스공차로어느정도상쇄 위치공차 (Tolerance of Location) 정리 29 조립가 조립가 공칭치수 MMC 52
위치공차 (Tolerance of Location) 정리 치수공차위반 LMC 홀간의간격이치수공차를위반하였으나보너스공차로인해조립가능 불량으로판단될제품이양품으로변경되어수율향상 제조비용감소와제작자의부담경감 측정오차의상쇄효과등을가져옴 53
MBD & Costing 5H7 = 0~0.012 (12) MMC = 5mm 10g6 = -0.005~-0.014 (11) MMC = 9.995mm 54
KS B 0204 IT 공차등급 55
IT 공차위치는구멍의경우 A 부터 ZC 까지영문자대문자, 축은 a 부터 zc 까지소문자로나타내며, A~G 구멍은 (+) 공차, a~g 축은 (-) 공차, H 구멍과 h 축은 0, M~ZC 구멍과 m~zc 축은각각 (-) 공차, (+) 공차를가진다. @insert menu A 56
w: 25~100 x: 6.3~25 y: 0.8~6.3 Z: 0.1~0.8 V Belt Pulley Spur Gear x = PCD/m = 40 = PCD = 80 = 2.25Xm 57
Helical Gear 58