기하학적 치수 및 허용오차

기하학적 치수 및 허용오차(GD&T)는 공학적 허용오차와 관계를 정의하고 전달하기 위한 시스템이다. 공학적 도면과 공칭 기하학 및 허용 변동을 명시적으로 기술하는 컴퓨터 생성 입체 입체 입체 모델에 상징 언어를 사용한다. 부품의 각 제어 기능에 필요한 정확도와 정밀도를 제조 직원과 기계에 알려준다. GD&T는 부품과 어셈블리의 공칭(이론적으로 완벽한) 기하학적 구조를 정의하고, 형태와 개별 형상의 가능한 크기를 정의하며, 형상 간 허용 가능한 변동을 정의하는데 사용된다.

• 치수 지정 규격은 공칭, 모델링 또는 목적 형상을 정의한다. 한 예는 기본적인 차원이다.
• 허용오차 규격은 형태와 개별 형상의 크기에 대해 허용 가능한 변동을 정의하며 형상 간 방향 및 위치의 허용 변동을 정의한다. 두 가지 예는 기준점 참조를 사용한 선형 치수와 형상 제어 프레임(두 가지 모두 아래 표시)이다.

기호를 설명하고 GD&T에서 사용되는 규칙을 정의하는 몇 가지 표준이 전 세계적으로 있다. 그러한 표준 중 하나는 미국기계학회 (ASME) Y14.5이다. 이 기사는 그 표준에 근거하지만, 국제표준화기구(ISO)의 표준과 같은 다른 표준은 약간 다를 수 있다. Y14.5 표준은 GD&T 표준의 상당히 완전한 세트를 하나의 문서에 제공할 수 있는 장점이 있다. 이에 비해 ISO 표준은 일반적으로 한 번에 하나의 주제만 다룬다. 각각의 주요 기호와 아래의 주제(예: 위치, 평탄도, 프로필 등)에 대한 세부사항을 제공하는 별도의 표준이 있다.

기원

GD&T의 기원은 '진정한 위치'라는 개념을 개발한 스탠리 파커의 공로가 크다. 파커의 생애에 대해서는 거의 알려지지 않았지만, 그는 스코틀랜드 웨스트 던바튼셔주 알렉산드리아에 있는 로열어뢰공장에서 일했던 것으로 알려져 있다. 그의 작업은 신규 계약자들의 해군 무기 생산을 증가시켰다.

1940년, 파커는 기하학적 치수와 허용오차에 관한 가장 초기 연구인 대량 생산 엔지니어링 작업의 설계와 검사에 관한 주석을 출판했다.^[1] 1956년에 파커는 드로잉과 치수를 출판했는데, 이것은 이 분야의 기본 참고 자료가 되었다.^[1]

치수화 및 허용오차 철학

ASME Y14.5-2009^[2] 표준에 따르면 GD&T의 목적은 부품과 조립품의 엔지니어링 의도를 기술하는 것이다. 기준 기준 프레임은 부품이 어떻게 적합하거나 기능하는지를 설명할 수 있다. GD&T는 부품에 대한 치수 요건을 보다 정확하게 정의할 수 있어 경우에 따라 좌표(또는 선형) 치수화보다 50% 이상의 허용오차 구역을 허용한다. GD&T를 적절히 적용하면 도면에 정의된 부품이 원하는 형태, 적합성(한계 이내) 및 가능한 최대 허용오차로 기능할 수 있다. GD&T는 생산성을 통해 품질을 더하는 동시에 비용을 절감할 수 있다.

적용해야 할 몇 가지 기본 규칙이 있다(이 규칙들은 표준의 2009년판 7페이지에서 확인할 수 있다).

• 모든 차원은 허용오차를 가져야 한다. 제조된 모든 부품의 모든 형상은 변동을 적용하므로 허용 변동의 한계를 명시해야 한다. 플러스 마이너스 허용오차는 치수에 직접 적용하거나 일반 허용오차 블록 또는 일반 주석에서 적용할 수 있다. 기본 치수의 경우 기하학적 공차가 관련 형상 제어 프레임에 간접적으로 적용된다. 최소, 최대, 재고 또는 참조로 표시된 치수에 대한 예외만 있다.
• 치수는 공칭 기하학 및 허용 변동을 정의한다. 도면의 측정 및 배율은 특정 경우를 제외하고는 허용되지 않는다.
• 엔지니어링 도면은 완성된(완전한) 부품의 요구사항을 정의한다. 완성된 부품을 정의하는 데 필요한 모든 치수 및 허용오차가 도면에 표시되어야 한다. 추가 치수가 유용하지만 필요하지 않은 경우 참조로 표시할 수 있다.
• 치수는 형상에 적용되어야 하며 형상의 기능을 나타내도록 배치되어야 한다. 또한 치수는 둘 이상의 해석을 적용해서는 안 된다.
• 제조 방법에 대한 설명은 피해야 한다. 기하학은 제조 방법을 명시적으로 정의하지 않고 기술되어야 한다.
• 제조 중 특정 크기가 필요하지만 최종 형상(수축 또는 기타 원인으로 인해)에서 필요하지 않은 경우, 비필수 품목으로 표시해야 한다.
• 모든 치수 및 허용오차는 최대 가독성을 위해 배치되어야 하며 실제 프로필의 가시 선에 적용되어야 한다.
• 일반적으로 지오메트리가 Gage 크기 또는 코드(예: 표준물질)로 제어되는 경우 치수는 Gage 또는 치수 아래 또는 다음 괄호 안에 포함되어야 한다.
• 선(중심선 포함)을 직각으로 표시할 때 90°의 각도를 가정하지만, 각도 치수가 명시적으로 표시되지 않는다. (이는 0°, 180°, 270° 등의 다른 직교각에도 적용된다.)
• 치수와 허용오차는 달리 명시되지 않은 한 20°C(68°F) 및 101.3kPa(14.69psi)에서 유효하다.
• 명시적으로 언급하지 않는 한, 모든 치수와 허용오차는 항목이 자유 상태에 있을 때만 유효하다.
• 치수 및 공차는 형상 변동을 포함한 형상의 길이, 폭 및 깊이에 적용된다.
• 치수 및 허용오차는 지정된 도면 수준에서만 적용된다. 규격은 상위 도면에서도 반복되지 않는 한 다른 도면 수준에서 적용해야 하는 것은 아니다.

(참고: 위의 규칙은 ASME Y14.5-2009 표준에 명시된 정확한 규칙이 아니다.)

기호

허용 오차: 형상제어 프레임에서 기호와 함께 사용되는 공차의 유형은 1) 양자간 같을 수 있음 2) 불평등 양자간 3) 일방적 4) 특정 분포 없음("부동" 영역)

종단 기호에 대한 허용오차는 달리 명시되지 않는 한 동일한 양방향이며, 위치 기호 허용오차는 항상 동일한 양방향이다. 예를 들어, 구멍의 위치는 0.020 인치의 허용오차를 가진다. 이는 구멍이 ±.010인치로 움직일 수 있다는 것을 의미하며, 이는 동등한 양자 공차다. 그렇다고 해서 이 구멍이 +.015/-.005인치를 움직일 수 있다는 뜻은 아니다. 동일하지 않은 쌍방향 및 일방적 프로필 허용오차는 이것이 필요한 것임을 명확히 보여주기 위해 추가 정보를 추가함으로써 지정된다.

기하학적 공차 기준도(ASME Y14.5 M-1982)

제어 유형	기하학적 특성	기호	유니코드 캐릭터	관련 기능		영향을 받는 가상 상태	참조 기준	수정자		영향을 받다
				표면	Of size			Ⓜ	Ⓢ	Bonus	Shift
형태	직선성[3]		⏤ U+23E4	네	네	크기의[a]	아니요.	크기의[a]	아니오[c]	Ⓜ[d]	아니요.
형태	평탄도[4]		⏥ U+23E5	네	아니요.	아니요.	아니요.	아니요.	아니오[c]	아니요.	아니요.
형태	원형성[4]		○ U+25CB	네	아니요.	아니요.	아니요.	아니요.	아니오[c]	아니요.	아니요.
형태	원통도		⌭ U+232D	네	아니요.	아니요.	아니요.	아니요.	아니오[c]	아니요.	아니요.
프로필	선 프로필		⌒ U+2312	네	아니요.	아니요.	네[e]	아니요.	아니오[c]	아니요.	데이텀, ⓜ[b]
프로필	지표면 종단		⌓ U+2313	네	아니요.	아니요.	네[e]	아니요.	아니오[c]	아니요.	데이텀, ⓜ[b]
오리엔테이션	수직도		⟂ U+27C2	네	네	크기의[a]	네	크기의[a]	아니오[c]	Ⓜ[d]	데이텀, ⓜ[b]
오리엔테이션	각도		∠ U+2220	네	네	크기의[a]	네	크기의[a]	아니오[c]	Ⓜ[d]	데이텀, ⓜ[b]
오리엔테이션	병렬주의		∥ U+2225	네	네	크기의[a]	네	크기의[a]	아니오[c]	Ⓜ[d]	데이텀, ⓜ[b]
위치	대칭[f][g]		⌯ U+232F	아니요.	네	네	네	아니요.	아니요.	아니요.	아니요.
위치	포지션		⌖ U+2316	아니요.	네	네	네	네	네	Ⓜ[d]	데이텀, ⓜ[b]
위치	동심도[f]		◎ U+25CE	아니요.	네	네	네	아니요.	아니오[c]	아니요.	아니요.
런아웃	원형 런아웃		↗ U+2197	네	네	크기의[a]	네	아니요.	아니오[c]	아니요.	아니요.
런아웃	총 런아웃		⌰ U+2330	네	네	크기의[a]	네	아니요.	아니오[c]	아니요.	아니요.

형상 설명, 공차, 한정자 및 기준점 참조를 지정하기 위해 "특성 제어 프레임"에 사용되는 기호

기호	유니코드 캐릭터	수식어	메모들
	Ⓕ U+24BB	자유주	부품이 다른 방법으로 구속되었을 때만 적용됨
	Ⓛ U+24C1	최소 재료 조건(LMC)	최소 벽 두께 유지에 유용
	Ⓜ U+24C2	최대 재료 조건(MMC)	크기 기능에 대해서만 보너스 허용 오차 제공
	Ⓟ U+24C5	투영 공차 구역	긴 스터드를 위한 나사산 구멍에 유용
	Ⓢ U+24C8	피쳐 크기(RFS)에 상관없이	1994년 버전의 일부분이 아니다. 파라 참조. A5, 3번 탄환 또한 파라. D3. 또한 그림 3-8.
	Ⓣ U+24C9	접선면	양식이 필요하지 않은 인터페이스에 유용함
		연속 피쳐	단일 형상으로 기하학적으로 처리해야 하는 형상 그룹을 식별
		통계적 허용오차	1994년 버전의 표준에 나타나며, 적절한 통계적 프로세스 제어를 가정한다.
	Ⓤ U+24CA	불평등 양자	2009년 표준 버전에서 추가되었으며, 동일하지 않은 프로파일 분포를 참조한다. 이 기호 뒤의 숫자는 "플러스 재료" 방향의 공차를 나타낸다.

기준점 및 기준점 참조

기준점은 가상의 이상적인 평면, 선, 점 또는 축이다. 기준점 형상은 기준점 형상 기호와 해당 기준점 형상 삼각형으로 식별되는 부품의 물리적 형상이다.

${\displaystyle {\displaystyle \Box }\!\!\!\{\scriptstyle {\mathsf{A}\!\!\!\!\!\!\블랙트라이앵글왼쪽 \!\!\! }$

이 경우 해당 기준점 형상에 대해 측정해야 하는 것을 나타내는 하나 이상의 '기준점 참조'에 의해 언급된다.

GD&T 인증

미국기계학회(ASME)는 두 가지 수준의 인증을 제공한다.

• 기술자 GDTP: 기하학적 치수화 및 허용오차화 언어를 사용하여 준비된 도면을 이해할 수 있는 개인의 능력을 평가한다.
• 선순위 GDTP는 도면에 적절한 기하학적 조정기를 선택할 뿐만 아니라 도면에 적절하게 적용할 수 있는 개인의 능력에 대한 추가적인 측정을 제공한다.

데이터 교환

CAD 시스템 간의 기하학적 치수 및 허용오차(GD&T) 정보의 교환은 다양한 목적의 충실도 수준에서 이용할 수 있다.

• CAD 초기에는 교환 파일에 교환 전용 선, 텍스트, 기호가 기록되었다. 수신 시스템은 그것들을 화면에 표시하거나 출력할 수 있었지만, 오직 사람만이 그것들을 해석할 수 있었다.
• GD&T 프레젠테이션: 차상위 수준에서 표시 정보는 특정 목적을 위한 콜아웃(예: 기준점 피쳐 콜아웃 및 기준점 참조 프레임)으로 그룹화하여 강화된다. 또한 파일의 곡선 중 지시선, 투영 또는 치수 곡선 중 어느 것이 제품 모양을 형성하는 데 사용되는지도 있다.
• GD&T 표현: GD&T 표현은 GD&T 표현과 달리 사용자에게 정보가 어떻게 표시되는지 다루지 않고 GD&T 특성이 있는 제품 형태의 어떤 요소만 다룬다. GD&T 표현을 지원하는 시스템은 일부 트리 및 기타 대화 상자에 GD&T 정보를 표시하고 사용자가 제품 형태 2D 및 3D에서 해당 형상을 직접 선택하고 강조할 수 있도록 할 수 있다.
• 이상적으로 GD&T 프레젠테이션과 표현 모두 교환 파일에 제공되며 서로 연관되어 있다. 그런 다음 수신 시스템을 사용하여 사용자가 GD&T 콜아웃을 선택하고 해당 기능을 제품 모양에 강조 표시할 수 있다.
• GD&T 대표성의 향상은 적절한 GD&T 사용에 대한 규칙과 제약이 내재된 GD&T(프로그래밍 언어와 유사함)에 대한 공식적인 언어를 정의하는 것이다. 이것은 여전히 연구 영역이다(McCaleb 및 ISO 10303-1666 참조).
• GD&T 검증: GD&T 표현 데이터(GD&T 프레젠테이션은 아님)와 어떤 유용한 형식의 제품(예: 경계 표현)을 바탕으로 GD&T 정보의 완전성과 일관성을 검증할 수 있다. 캔자스 시티 공장의 소프트웨어 도구 FBTol은 아마도 이 지역에서 처음일 것이다.
• GD&T 표현 정보는 소프트웨어 제조 계획 및 부품 비용 계산에도 사용할 수 있다. 아래 ISO 10303-224 및 238을 참조하십시오.

문서 및 표준

ISO TC 10 기술 제품 설명서

• ISO 129 기술 도면 – 치수 및 공차 표시
• ISO 7083 기하학적 허용오차 기호 – 비율 및 치수
• ISO 13715 기술 도면 – 정의되지 않은 형태의 가장자리 – 어휘 및 표시
• ISO 15786 홀의 단순화된 표현 및 치수 지정
• ISO 16792:2015 기술 제품 설명서—디지털 제품 정의 데이터 관행(참고: ISO 16792:2006은 ASME의 허가에 의해 ASME Y14.41-2003에서 파생됨)

ISO/TC 213 치수 및 기하학적 제품 사양 및 검증

ISO/TR 14638 GPS – 마스터플랜에서 기본, 글로벌, 일반 및 보완적 GPS 표준 간의 구분이 이루어진다.

• 기본 GPS 표준
  • ISO 8015 개념, 원칙 및 규칙
• 글로벌 GPS 표준
  • ISO 14660-1 기하학적 특징
  • ISO/TS 17, 방향 및 위치
  • ISO 1101 기하학적 공차 – 형태, 방향, 위치 및 런아웃의 공차
    • 수정안 1 3D 모델 형태의 규격 표현
  • ISO 1119 원뿔형 테이퍼 및 테이퍼 각도 시리즈
  • ISO 2692 기하학적 허용오차 – 최대 재료 요구사항(MMR), 최소 재료 요구사항(LMR) 및 상호주의 요구사항(RPR)
  • ISO 3040 치수 및 허용 오차 - 원추
  • ISO 5458 기하학적 공차 – 위치 공차
  • ISO 5459 기하학적 허용오차 – 기준점 및 기준점 시스템
  • ISO 10578 방향 및 위치의 허용 오차 범위 - 예상 공차 구역
  • ISO 10579 치수 및 허용오차 – 비강성 부품
  • ISO 14406 추출
  • ISO 22432 사양 및 검증에 사용되는 기능
• 일반 GPS 표준: 면적 및 종단 표면 질감
  • ISO 1302 기술 제품 설명서의 표면 질감 표시
  • ISO 3274 표면 텍스처: 프로파일 방식 – 접촉(스타일러스) 계측기의 공칭 특성
  • ISO 4287 표면 텍스처: 프로파일 방법 – 용어, 정의 및 표면 텍스처 매개변수
  • ISO 4288 표면 텍스처: 프로파일 방법 – 표면 텍스처 평가를 위한 규칙 및 절차
  • ISO 8785 표면 결함 – 용어, 정의 및 매개변수
  • 기준점 또는 기준점 시스템과 독립적인 표면의 형태. 이들 각각에는 용어 및 매개변수에 대한 파트 1과 사양 연산자에 대한 파트 2가 있다.
    • ISO 12180 원통도
    • ISO 12181 원형
    • ISO 12780 직선성
    • ISO 12781 평탄도
  • ISO 25178 표면 질감: 아레알
• 일반 GPS 표준: 추출 및 여과 기술
  • ISO/TS 1661 여과
  • ISO 11562 표면 질감: 프로파일 방법 – 위상 교정 필터의 도량형 특성
  • ISO 12085 표면 텍스처: 프로파일 방법 – 모티브 매개변수
  • ISO 13565 프로파일 방법, 층화된 기능 특성을 갖는 표면

ASME 표준

• ASME Y14.41 디지털 제품 정의 데이터 관행
• ASME Y14.5 치수 및 허용오차
• ASME Y14.5.1M 치수 및 허용오차 원리의 수학적 정의

ASME는 또한 ASME Y14.5 – Dimensioning and Termancing Standard에 대한 스페인어 번역 작업을 하고 있다.

데이터 교환 및 통합을 위한 GD&T 표준

• ISO 10303 산업 자동화 시스템 및 통합 — 제품 데이터 표현 및 교환
  • ISO 10303-47 통합 일반 리소스: 형상 변동 공차
  • ISO/TS 10303-1130 애플리케이션 모듈: 파생형성요소
  • ISO/TS 10303-1050 응용 모듈: 치수 공차
  • ISO/TS 10303-1051 응용 프로그램 모듈: 기하학적 공차
  • ISO/TS 10303-1052 응용 모듈: 기본 공차
  • ISO/TS 10303-1666 응용 모듈: 연장된 기하학적 공차
  • ISO 10303-203 애플리케이션 프로토콜: 기계 부품 및 조립품의 구성 제어 3D 설계
  • ISO 10303-210 애플리케이션 프로토콜: 전자 조립, 상호 연결 및 포장 설계
  • ISO 10303-214 애플리케이션 프로토콜: 자동차 기계 설계 프로세스의 핵심 데이터
  • ISO 10303-224 애플리케이션 프로토콜: 가공 기능을 사용한 공정 계획을 위한 기계적 제품 정의
  • ISO 10303-238 애플리케이션 프로토콜: 전산화된 수치제어기(STEP-NC)를 위한 애플리케이션 해석 모델
  • ISO 10303-242 애플리케이션 프로토콜: 관리 모델 기반 3D 엔지니어링

참고 항목

• 표면 마감 명세
• 엔지니어링핏
• 공학적 공차

참조

이 글은 일반적인 참고문헌 목록을 포함하고 있지만, 그에 상응하는 인라인 인용구가 충분하지 않기 때문에 대체로 검증되지 않은 상태로 남아 있다. 보다 정확한 인용문을 도입하여 이 기사를 개선할 수 있도록 도와주십시오. (2010년 4월) (이 템플릿 메시지를 제거하는 방법 및 시기 알아보기)

추가 읽기

• McCaleb, Michael R. (1999). "A Conceptual Data Model of Datum Systems" (PDF). Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 104 (4): 349–400. doi:10.6028/jres.104.024. Archived from the original (PDF) on 2011-10-18. Retrieved 2011-09-13.
• Henzold, Georg (2006). Geometrical Dimensioning and Tolerancing for Design, Manufacturing and Inspection (2nd ed.). Oxford, UK: Elsevier. ISBN 978-0750667388.
• Srinivasan, Vijay (2008). "Standardizing the specification, verification, and exchange of product geometry: Research, status and trends". Computer-Aided Design. 40 (7): 738–49. doi:10.1016/j.cad.2007.06.006.
• Drake, Jr., Paul J. (1999). Dimensioning and Tolerancing Handbook. New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0070181311.
• Neumann, Scott; Neumann, Al (2009). GeoTol Pro: A Practical Guide to Geometric Tolerancing per ASME Y14.5-2009. Dearborn, MI: Society of Manufacturing Engineers. ISBN 978-0-87263-865-5.
• Bramble, Kelly L. (2009). Geometric Boundaries II, Practical Guide to Interpretation and Application ASME Y14.5-2009,. Engineers Edge.
• Wilson, Bruce A. (2005). Design Dimensioning and Tolerancing. US: Goodheart-Wilcox. p. 275. ISBN 978-1-59070-328-1.

외부 링크

위키미디어 커먼스는 기하학적 차원화 및 허용오차와 관련된 미디어를 보유하고 있다.

• ISO 2768에 따른 선형 및 각도 치수에 대한 일반 공차
• GD&란 무엇인가?t
• GD&의 중요성t
• 용어와 정의의 GD&T 용어집
• GDT: 소개
• ASME 인증
• ASME Y14.5에 대한 변경사항 및 추가사항m
• CAD 소프트웨어에서 GD&T 구현을 위한 NIST MBE PMI 검증 및 적합성 테스트 프로젝트 테스트
• STEP File Analyzer and Viewer - STEP 파일에서 GD&T