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GD&T 的规则


GD&T 的規則
1. 實際當地尺寸和實際匹配封套尺寸
在談及 GD&T 的規則前,有兩個重要的名詞和它的觀念必須要先去了解,那就是實際當地尺寸 Actual Local Size 和實際匹配封套尺寸 Actual Mating Envelope(簡稱 AME)。 實際當地尺寸 Actual Local Size 是指一個形体

尺寸在任何一個截斷面的距離,它是兩點之間用 卡尺或千分尺量測的尺寸,由於不同的截斷面會有不同的尺寸,所以一個形体尺寸上會有不同 的實際當地尺寸,如圖一所示。 一個外部形体尺寸的實際匹配封套尺寸 Actual Mating Envelope AME 是指相同形体最小尺寸的對 手件,它是這個形体面上最高點的外切尺寸,如圖一所示。它可能是 : ? 最小尺寸完美外形的圓筒 ? 在最小間隔距離兩個完美外形的平行面 但請留意它是面上最高點的接觸點,AME 是一個可變動的尺寸,因為它是來自實際零件旳尺寸, 而每個零件旳尺寸也不竟相同,如圖一所示。如果這個形体尺寸是由方向或位置公差控制,而 且還有材料修正 MMC 或 LMC,那麼 AME 就和基準有關連。

圖一

外部形体尺寸和實際匹配封套尺寸

一個內部形体尺寸的實際匹配封套尺寸 Actual Mating Envelope AME 是指相同形体最大尺寸的對 手件,它是這個形体面上最高點的內切尺寸,如圖二所示。它可能是 : ? 最大尺寸完美內形的圓筒 ? 在最大間隔距離兩個完美內形的平行面
AME 是一個可變動的尺寸,因為它是來自實際零件旳尺寸,如圖二所示。如果這個形体尺寸是 由方向或位置公差控制,而且還有材料修正 MMC 或 LMC,那麼 AME 就和基準有關連。

圖二

內部形体尺寸和實際匹配封套尺寸

2. 規則一 Rule #1
在 ASME Y14.5M 的標準裡 GD&T 有兩個非常普遍又重要的規則,第一個規則是對於形体尺寸 FOS 制定了材料的預設狀況,第二個規則是對於形体控制框架制定了材料的預設狀況。 第一個規則被視為個別形体尺寸的規定,它是幾何公差裡一個重要的觀念,它的主要的觀點在 於確保形体尺寸彼此間都可以組裝。當規則一應用時,外形 FOS 的最大邊界(或封套) 就是它 的 MMC,內形 FOS 的最小邊界(或封套)就是它的 MMC。要決定這兩個 FOS 是否可以組裝,設 計者只要比較這兩個 FOS 的 MMC 尺寸就知道了。 當一份圖面援用 Y14.5M 時,規則一就會自動應用到所有的形体尺寸上。在業界,規則一往往 被詮釋為〝在 MMC 時的完美外形〞或〝封套原則〞 ,圖三中的四個尺寸就是應用到規則一。

圖三

規則一的應用

讓我們來進一步了解〝封套原則〞的真義是什麼? 封套原則包含了三個要素 : 第一個要素---形体尺寸在 MMC 時,它的面不可超越完美外形所允許的邊界,這個邊界是指圖面 所代表的真實幾何外形,形体尺寸在 MMC 時不允許有任何尺寸上的變異,如圖四 所示。 第二個要素---當地的尺寸離開了 MMC 的量就是這個形体所允許的外形變異量,如圖五所示。 第三個要素---形体尺寸在 LMC 時,沒有完美外形的邊界,它所允許的變形量就是在 MMC 邊界範 圍內,如圖六所示。

圖四

第一個要素

圖五

第二個要素

圖六

第三個要素

規則一 Rule #1 又可稱為泰勒原理 因為是威簾泰勒 William Taylor 在 1905 年時取得的全形通規 full form ,
go-gage 專利而得名。

圖七是說明規則一應用在外部形体和內部形体的可能情況 完美外形 perfect form 是指完美的平面 , 度,完美的直線度,完美的真圓度和完美的圓筒度。換言之,形体尺寸只要在 MMC 時就是完美外 形,如果形体尺寸不在 MMC 時,外形的失誤就會出現。例如圖八的情況,完美外形是指完美的平 面度和完美的直線度,如果這個高度尺寸做到 10.7,那么外形的失誤就是離開了 MMC 的量 (10.8 -10.7 = 0.1);如果這個高度尺寸做到了 LMC 10.2,那么外形的失誤就是 0.6,也就是說它可有 0.6 最大的平面度誤差。

圖七

規則一應用在外部形体和內部形体的情況

圖八

規則一的邊界

圖九

形体尺寸間的相互關係

3. 規則一的例外情況
圖九有四個形体尺寸分別標示為 A,B,C,D,規則一都應用在這四個形体尺寸上,但標示為 E, F,G,的三個角度就無法由規則一來控制,因為規則一不能掌控位置,方向和形体尺寸間的相 互關係,這時的角度是由圖面上誤差標示欄位裡的誤差來加以規範。 如果一個形体尺寸加註了直線度的標示,那么規則一的應用就完全失效,由直線度來加以規範。 另外,規則一有兩個例外,第一個例外是不可應用於柔性的零件上,如橡膠類易變形的零件, 第二個例外是不可應用於原材料上,如棒材,管材,鈑材以及各種形狀的建材。

圖十

通止規的案例

4. 形体尺寸的檢測
當我們檢測一個由規則一控制的形体尺寸時,它的尺寸和形狀都需加以驗証,MMC 的尺寸和規 則一的封套原則可以用通規來驗証,如圖十所示。通規的尺寸是做到 MMC 的極限,而且是在 完美外形 perfect form 的狀態下,要能完全驗証規則一的效果,通規至少要和形体尺寸是一樣 的長度。 下限尺寸 LMC 則可由止規來加以驗証,如圖十所示。止規的尺寸是做到 LMC 的極限,止規要 能做到兩點間的檢測,如同用卡尺來檢測的情況;而且,兩點間的檢測要能檢測多個地方,以 確保不會有超出下限尺寸 LMC 的情況出現。

5. 規則二

Rule #2

在幾何公差和基準的標示裡沒有 MMC 或 LMC 的材料修正符號時,則以不管形体尺寸 Regardless of Feature Size RFS 來看待。若以 MMC 或 LMC 標示時都會有增額公差的出現,對 於製造者來說 它可以增加允收率 減少不良品 當然就洚低了製造成本 如果沒有 MMC 或 LMC , , , 。 標示時,就以不管形体尺寸 RFS 來看待,對製造者來說則是相當嚴苛的,它不會有增額公差的 出現,不論是什么尺寸,都以標示的幾何公差來檢視和判定。 值得留意的是 : 圓跳動 Circular runout,全跳動 Total runout,同心度 Concentricity 和對稱度 Symmetry 只能用不管形体尺寸 RFS 來標示,MMC 和 LMC 都不適用。 圖十一所示是不管形体尺寸 RFS 的各種案例,在過去它是以一個圈起來 S 的符號來標示,如 圖十二所示,但現已省略不用。

圖十一

不管形体尺寸 RFS 的各種案例

圖十二

不管形体尺寸 RFS 過去的標示符號

6. 螺牙規則
若無其他說明,所有螺紋件所標示的幾何公差和參考基準,都是指節徑 pitch diameter 的軸心, 如果您需要的是以螺紋的大徑 Major Dia 或小徑 Minor Dia 做基準,那就得在形体控制框架的下 方註明是螺紋的大徑或小徑即可。

圖十三

螺牙規則

7. 齒輪和花鍵規則
所有齒輪 Gear 和花鍵 Spline 所標示的幾何公差和參考基準,都必須清楚地標示出是指那個形 体,是以節徑 pitch diameter、大徑 Major Dia 或小徑 Minor Dia 做基準呢 ? 必須要在形体控制 框架的下方明確地標示出,本例標示的是節徑 PD。

圖十四

齒輪規則


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