Истинное положение - одно из наиболее широко используемых понятий в геометрических размерах и толерантности (GD&T). Она предлагает более полный способ определения расположения элементов на детали, особенно отверстий и пазов. Вместо стандартных размеров X и Y с индивидуальными допусками True Position контролирует общее отклонение от идеального расположения с помощью круговой или цилиндрической зоны допуска.
Используя True Position, инженеры могут контролировать, насколько деталь может сместиться в любом направлении от своего идеального местоположения. Такой подход гораздо эффективнее, чем разделение допусков ± для каждой координаты. Кроме того, он лучше работает при выравнивании элементов с сопрягаемыми деталями или узлами. Давайте разберемся в этом с самого начала.
Что такое истинное положение в GD&T?
Истинное положение - это точное местоположение элемента, такого как отверстие, штифт или паз, определенное относительно базовых точек. Проще говоря, она указывает нам, где элемент должен быть размещен на детали. Вместо того, чтобы концентрироваться на точных значениях X и Y, она определяет зону - обычно круг или цилиндр, - в пределах которой должен находиться центр элемента.
Эта зона сосредоточена на теоретическом месте, называемом "номинальным". Деталь считается приемлемой, если фактический центр элемента попадает в эту зону. Размер зоны зависит от допустимого отклонения, которое задается в контрольной рамке элемента.
Например, если допуск на истинное положение отверстия составляет 0,2 мм, центр этого отверстия должен находиться в пределах круга диаметром 0,2 мм вокруг точного целевого местоположения. Неважно, куда сместится отверстие - влево, вправо, вверх или вниз, - если оно останется в пределах этой круговой области, все будет в порядке.
True Position часто используется с другими символами GD&T, такими как базовые точки, модификаторы состояния материала, например MMC (максимальное состояние материала), и основные размеры. Совместная работа этих элементов позволяет описать расположение, размер и границы элемента более четко, чем традиционные допуски.
Ключевые символы и терминология
Для работы с True Position важно понимать основные символы и термины, используемые в системе управления элементами GD&T. Эти элементы определяют, как применяется допуск и какие измерения имеют значение.
- ⭘ Символ должности: Это символ GD&T, используемый для обозначения истинного положения. Он выглядит как круг с перекрестием внутри и размещается в начале контрольной рамки элемента.
- Характеристика Рамка управления: В этом прямоугольном поле содержатся инструкции GD&T. Здесь указывается тип контроля (например, положение), значение допуска, модификаторы состояния материала и опорные точки.
- Основные размеры: Это идеальные измерения, обычно в рамке, которые определяют точное местоположение элемента. Они не имеют допусков. Допуск определяется управляющей рамкой элемента.
- Даты: Это опорные элементы, используемые для измерения истинного положения других элементов. Это могут быть поверхности, края или отверстия с метками A, B, C и т. д.
- Зона толерантности: Это область вокруг истинного положения, в которой может существовать элемент. Обычно это круговая область (2D) или цилиндрическая область (3D) для отверстий или штифтов.
- Модификаторы MMC и LMC: MMC (Maximum Material Condition) и LMC (Least Material Condition) позволяют изменять позиционный допуск в зависимости от размера детали. Вы получаете дополнительный допуск, если отверстие больше его наименьшего допустимого размера.
Основные концепции, лежащие в основе истинной позиции
True Position является частью более крупной системы, называемой GD&T. Эта система была разработана для того, чтобы дать инженерам более четкий и функциональный способ описания деталей. Вам необходимо понять основные идеи, прежде чем подавать заявку на True Position.
Основные принципы GD&T
GD&T расшифровывается как Geometric Dimensioning and Tolerancing. В ней используется стандартизированный набор символов для описания размеров, формы, ориентации и расположения элементов. Эти правила основаны на стандарте ASME Y14.5.
Система GD&T определяет "идеальный" вариант детали. Затем она ограничивает, насколько каждая деталь может отличаться от этой идеальной версии. Вместо того чтобы проверять только расстояния или углы, GD&T проверяет, как деталь соотносится с другими деталями. Это помогает обеспечить функциональность.
В основе GD&T лежат несколько типов контроля:
- Элементы управления формой (например, плоскость или округлость) управляют формой элементов.
- Элементы управления ориентацией (например, параллельность или перпендикулярность) управляют углами.
- Контроль местоположения (как позиция) управлять размещением.
- Элементы управления профилем определяют сложные поверхности.
True Position - это тип контроля местоположения. Он указывает, насколько близко центр элемента должен находиться к его местоположению.
В GD&T также используется опорные точки, опорные точки, линии или плоскости. Датчики помогают установить общие рамки для измерений. Например, положение отверстия измеряется от краев или поверхностей, определенных как опорные точки.
Истинное положение по сравнению с линейным допуском
В традиционном линейном допуске отверстие может быть показано как 50,00 ± 0,10 мм от края. Это означает, что оно может быть расположено между 49,90 мм и 50,10 мм вдоль одной оси. То же самое относится и к другой оси. Таким образом, получается квадратное поле допуска.
В чем проблема? Углы этой коробки находятся дальше от центра, чем стороны. Это создает неравномерные зоны допусков и приводит к неожиданным результатам. Некоторые детали могут технически пройти проверку, но все равно не подойти.
True Position устраняет эту проблему. Он заменяет квадратную рамку окружностью. Если допуск составляет 0,20 мм, центр элемента должен находиться внутри круга диаметром 0,20 мм. Эта окружность центрируется на базовом (идеальном) положении.
Это изменение создает более реалистичный и единообразный способ измерения. Он соответствует поведению деталей в реальных узлах. Кроме того, допуски легче контролировать и проверять, особенно с помощью координатно-измерительных машин (КИМ).
Вкратце:
- Линейные допуски допускает неравномерную вариативность.
- Истинное положение дает равномерную и круглую зону, которая отражает реальную посадку.
Понимание рамки управления характеристиками
Рамка управления элементами - это рамка, в которой содержатся инструкции GD&T. Для True Position эта рамка содержит все необходимые сведения о том, как управляется элемент.
Базовая рамка управления функциями состоит из трех частей:
- Символ - Обычно это позиционный символ ⭘.
- Толерантность - Здесь указан диаметр допустимой зоны. Может содержать символ MMC (максимальное состояние материала).
- Ссылки на точки привязки - Эти характеристики используются в качестве точек измерения.
Вот пример:
⭘ | 0,2 | A B C
Это означает:
- Объект должен находиться в зоне диаметром 0,2 мм.
- Эта зона измеряется относительно точек отсчета A, B и C.
Если вы добавите модификатор состояния материала, например MMC, это будет выглядеть следующим образом:
⭘ | 0,2 М | A B C
Это позволяет увеличить допуск, если размер элемента не соответствует наихудшему случаю.
Основные размеры - числа в рамке на печати - определяют идеальное местоположение. Они не измеряются с допусками плюс/минус. Контрольная рамка определяет допустимые отклонения.
Как рассчитывается истинное положение?
Вычисление истинного положения помогает определить, находится ли местоположение элемента в допустимой зоне отклонений. Давайте рассмотрим, как это работает, шаг за шагом.
Теоретические точные размеры (ТЭДы)
Теоретические точные размеры, или TED, - это основные размеры, отображаемые на чертеже. Это значения в рамке, которые определяют идеальное расположение элемента.
В отличие от стандартных размеров, TED не имеют допусков. Вместо этого допуск задается рамкой управления элементами. Это помогает отделить идеальное размещение от допустимых отклонений.
Например:
- Отверстие может иметь TED на расстоянии 50,00 мм от левого края и 30,00 мм от нижнего края.
- Эти значения представляют собой точную центральную точку отверстия на детали.
- Затем проверяется истинное положение отверстия относительно этого центра.
TED всегда должны использоваться с опорными точками. Это позволяет создать четкую и повторяемую систему измерений.
При расчете True Position вы измеряете центр фактического объекта и сравниваете его с местоположением на основе TED. Разница - это то, что фиксирует формула.
Модификаторы состояния материала: MMC, LMC и RFS
Модификаторы состояния материала изменяют допустимое отклонение положения в зависимости от размера детали. Эти модификаторы дают производителям больше гибкости, не влияя на функциональность детали.
Существует три распространенных состояния:
MMC (максимальное состояние материала):
- Это состояние, при котором функция содержит наибольшее количество материала.
- Для отверстий это означает наименьший размер отверстия.
- Когда отверстие становится больше этого размера, вы получаете дополнительный допуск - это называется толерантность к бонусам.
LMC (Наименее существенное состояние):
- Все наоборот.
- Для отверстий это самый большой размер отверстия.
- Он используется реже, но полезен в случаях, когда прочность детали зависит от наличия материала.
RFS (вне зависимости от размера):
- Это означает, что допуск на положение остается неизменным независимо от размера детали.
- Это условие по умолчанию, если модификатор не указан.
Допуск к бонусам (с MMC или LMC) в принципе прост:
- Вычитайте фактический размер отверстия из размера отверстия MMC.
- Это значение добавляется к геометрическому допуску.
Формула истинного положения (2D и 3D)
Формула True Position рассчитывает расстояние от фактического измеренного местоположения элемента до его теоретического местоположения.
Для Двухмерное положение (плоская часть, как отверстие на тарелке), формула такова:
Истинное положение = 2 × √[(X_измеренный - X_теоретический)² + (Y_измеренный - Y_теоретический)²].
- X и Y - это фактические и номинальные (теоретические) координаты.
- Коэффициент 2 учитывает полный диаметр круговой зоны допуска.
Пример:
Если отверстие измерено в точках X = 49,95 мм и Y = 30,05 мм, а ТЭДы составляют X = 50,00 мм и Y = 30,00 мм:
Истинное положение = 2 × √[(-0,05)² + (0,05)²].
= 2 × √[0.0025 + 0.0025]
= 2 × √0.005
= 2 × 0.0707
= 0,1414 мм
Если допустимое отклонение положения составляет 0,2 мм, эта функция проходит.
Для 3D-позицияДобавьте ось Z:
Истинное положение = 2 × √[(XΔ)² + (YΔ)² + (ZΔ)²]
Это относится к элементам, которые должны быть расположены в трехмерном пространстве, например, штифты или валы в литых или фрезерованных деталях.
Машины КИМ или оптические сканеры обычно выполняют этот расчет во время контроля. Но знание математики поможет вам читать отчеты и корректировать процессы.
Датчики и опорные рамки
Датчики создают фиксированную систему координат, от которой можно производить измерения. В GD&T они действуют как якоря на детали. Поэтому понимание базовых точек - ключ к правильному применению True Position.
Что такое датировка?
Точка отсчета - это физический элемент на детали, например плоская поверхность, отверстие или край, который служит в качестве эталона. Она используется для построения системы измерений.
Каждая точка отсчета устанавливает одну или несколько осей или плоскостей:
- А поверхность задает плоскую опорную плоскость.
- А щель или отверстие можно задать центр элемента, определив ось или точку.
- Несколько опорных точек вместе определяют трехмерную систему координат.
На чертежах базовые точки обозначаются заглавными буквами (A, B, C) и соединяются с объектом ведущей линией или символом.
Даты должны быть:
- Повторяемость для проверки
- Стабильность в процессе производства
- Функциональность для конечного использования детали
Они помогают обеспечить точность и последовательность измерений на всех производственных и контрольных установках.
Как датировки влияют на истинное положение?
Истинное положение всегда измеряется относительно одной или нескольких опорных точек. Эти опорные точки определяют ориентацию и расположение детали в пространстве.
Когда в рамке управления функциями перечисляются точки привязки (например, A | B | C), каждая из них фиксируется в определенном направлении:
- Дата A устанавливает основную плоскость (обычно это плоское основание).
- Дата B задает вторичное направление (например, выравнивание влево/вправо).
- Дата C определяет третье направление (управление глубиной или вращением).
Порядок расположения опорных точек имеет значение. Он влияет на то, как деталь будет зажиматься, измеряться и проверяться.
После установления опорных точек:
- Основные размеры (TED) определяют идеальное расположение объекта по этим точкам отсчета.
- Затем измеренное положение объекта сравнивается с теоретическим.
- Допуск True Position определяет допустимую зону.
Если во время контроля деталь не выровнена по правильным опорным точкам, результаты будут неверными, даже если деталь изготовлена правильно.
Порядок и стратегия выбора данных
Порядок расположения опорных точек в контрольной рамке определяет, как деталь будет установлена во время измерения. Порядок определяет:
- Какая поверхность удерживается первой (основная)
- Какая поверхность удерживается второй (вторичной)
- На какой поверхности находится третья (третичная)
Каждый шаг еще больше фиксирует деталь в пространстве.
Вот как выбрать точки отсчета:
- Первичная точка отсчета (A): Выберите самую большую, устойчивую и функциональную поверхность. Она должна поддерживать деталь во время использования или сборки.
- Вторичная точка отсчета (B): Выберите поверхность, перпендикулярную A. Это поможет сориентировать деталь слева направо или спереди назад.
- Третичная точка отсчета (C): Обычно это фиксирует деталь в конечном направлении, например, вращение или высота.
Правильный выбор точек привязки отражает то, как деталь собирается или используется в реальной жизни. Если выбрать неправильные опорные точки, детали могут быть измерены неверно, даже если они были тщательно изготовлены.
Например, если монтажное отверстие должно совпадать с кронштейнПоверхность, обращенная к кронштейну, должна быть одной из опорных точек. Таким образом, расположение отверстия измеряется с учетом того, как деталь будет установлена, а не только как она выглядит на бумаге.
Методы контроля и измерения
После изготовления детали следующим шагом будет проверка соответствия элементов требованиям чертежа. Для элементов с True Position это означает проверку того, что они попадают в зону допустимых отклонений. Для этого существует несколько инструментов и методов.
Методы КИМ (координатно-измерительных машин)
А CMM является одним из наиболее точных и широко используемых инструментов для проверки истинного положения. Он работает путем зондирования поверхности детали и записи координат каждого элемента.
Вот как это работает:
- Деталь устанавливается в приспособление.
- Машина выравнивает его по заданным опорным точкам (A, B, C).
- Зонд касается объекта, например, стенки или поверхности отверстия.
- Программное обеспечение сравнивает фактический центр с местоположением на основе TED.
- Он рассчитывает истинное положение по стандартной формуле.
Преимущества использования КИМ:
- Высокая точность и повторяемость
- Двухмерные и трехмерные измерения
- Автоматический сбор данных и отчетность
- Легко обрабатывает множество функций и деталей
КИМ идеально подходят для деталей с жесткими допусками, сложной геометрией или большим набором характеристик. Однако они требуют времени на настройку и обычно используются в лабораториях контроля качества, а не в цехах.
Подходы с использованием циферблатных индикаторов и измерительных штифтов
Наберите индикаторы и калибровочные штифты обеспечивают быстрый ручной способ проверки истинного положения для более простых деталей или проверки в цехе.
Метод измерительных штифтов:
- Используйте булавку, соответствующую размеру элемента.
- Пожалуйста, вставьте его в отверстие или щель.
- С помощью циферблатного индикатора проведите по булавке и измерьте, насколько далеко ее центр находится от TED.
Подвижность циферблатного индикатора:
- Установите деталь на поворотный стол или приспособление.
- Используйте циферблатный индикатор на высотной стойке или испытательном приспособлении.
- Проведите по поверхности или краю объекта.
- Проверьте отклонение от ожидаемого положения.
Этот метод хорошо подходит для больших отверстий или деталей с большими допусками. Он быстрый и не требует программного обеспечения. Однако он менее точен, чем КИМ, и более подвержен ошибкам пользователя. Его лучше всего использовать для базовых деталей или быстрого контроля в процессе производства.
Заключение
True Position в GD&T точно контролирует расположение элемента с помощью круговой или цилиндрической зоны допуска. Она обеспечивает большую точность и гибкость, чем традиционные допуски ±. Инженеры могут четко определить, насколько деталь может отклоняться от своего точного положения, используя основные размеры, опорные точки и модификаторы, такие как MMC.
Нужна помощь в применении принципов GD&T, таких как True Position, к вашим нестандартным металлическим деталям? Свяжитесь с нами сегодня для получения квалифицированной поддержки и быстрого изготовления решений, отвечающих вашим потребностям.
Привет, я Кевин Ли
Последние 10 лет я занимался различными формами изготовления листового металла и делился здесь интересными идеями из своего опыта работы в различных мастерских.
Связаться
Кевин Ли
У меня более десяти лет профессионального опыта в производстве листового металла, специализирующегося на лазерной резке, гибке, сварке и методах обработки поверхности. Как технический директор Shengen, я стремлюсь решать сложные производственные задачи и внедрять инновации и качество в каждом проекте.
