اندازه‌گذاری و تلرانس‌های هندسی GD&T

GD&T symbols GD&T symbols on engineering drawings 0.1AA

GD&T یا Geometric Dimensioning and Tolerancing یک زبان نمادین در نقشه‌های مهندسی مکانیک است. تعاریف این نمادها مبنای ریاضی دارد و می‌تواند با دقت و بدون ابهام شکل هندسی و میزان انحراف مجاز ابعاد قطعه را تعیین کند. سیستم GD&T با تاکید بر نقش قطعه در مجموعه و ارتباط آن با دیگر قطعات، اندازه‌گذاری و تلرانس‌ها را توصیه می کند. در این سیستم توجه به کارکرد درست قطعه، مونتاژپذیری، بالا بردن کیفیت محصول و کاهش قیمت آن اهمیت اساسی دارد.

اندازه‌گذاری سنتی (coordinate dimensioning) که تا قبل از جنگ جهانی دوم مرسوم بود بی‌تردید تنها راه و بهترین روش در اندازه‌گذاری نقشه‌ها در سال‌های گذشته بوده است. نیاز به ارائه نقشه‌هایی دقیق‌تر بطوری که تفسیری چندگانه نداشته باشد با محدودیت‌های قواعد نقشه‌های سنتی ممکن نبود، تعاریف و قوانینی جدید لازم بود.

با توسعه صنعت‌ها استفاده از قطعات استاندارد و آماده بیشتر می‌شد؛ واحدهای طراحی، ساخت، و مونتاژ، مستقل و دورتر شده و شرکت‌ها بزرگ و چند‌ملیتی می‌شدند. تقاضا برای نقشه‌هایی که قطعات را کامل و دقیق توصیف کند، بدون ابهام باشد و یکسان فهمیده شود، راه را برای بازنگری در قواعد نقشه‌کشی هموار می کرد. استانداردهای جهانی تعاریف و قوانین خود را به روز رسانی کردند، سیستم GD&T جایگزین اندازه‌گذاری سنتی شد، و عصر ابهام و بحث در نقشه‌خوانی به پایان رسید.

اندازه‌گذاری و تلرانس‌های یک نقشه فقط وقتی کامل است که هندسه سطوح قطعه با تلرانس‌های فرم، جهت، و مکان تعریف شده و همه ابعاد آن اندازه‌گذاری و تلرانس‌گذاری شود، و هیچ جایی برای حدس سازنده و یا قضاوت واحد کنترل کیفیت نباشد.

در هنگام اعمال تلرانس‌های هندسی اولین نکته انتخاب درست مرجع مبنا است. این مبنا بر اساس وظیفه قطعه در مجموعه و ارتباط آن با دیگر قطعات درگیر انتخاب می‌شود. پس از انتخاب مبنای اول، ضروری است این سطح مبنا با تلرانس‌های فرم تعیین کیفیت شود، و در مرحله بعد در صورت نیاز مبنا دوم و سوم انتخاب گردد. طراح در انتخاب این مبناها چندان آزاد نیست، وظیفه قطعه در مجموعه و ارتباط آن با دیگر قطعات، مبناها را تعیین می‌کند.

اولین اندیشه در پیدایش سیستم GD&T به سال‌های جنگ جهانی دوم در بریتانیا باز می‌گردد. مهندس استنلی پارکر (Stanley Parker) در یک کارخانه نظامی تولید اژدر در اسکاتلند مشغول کار بود. او مشاهده کرد بعضی قطعات که خارج از محدوده تلرانس‌های مجاز نقشه است و توسط واحد کنترل مردود اعلام شده، قابل استفاده است و اسقاط نیست.

Tolerance zoneComparison of tolerance zones with round and square cross-section 30 ±0.1 40 ±0.1 0.2 0.2 0.28 Hatch area were rejected before GD&T system Scale 100/1

استنلی پارکر پی‌برد که ناحیه تلرانسی مستطیلی شکل که نتیجه تلرانس‌گذاری سنتی است عامل این مردودی‌ها است. او استدلال کرد که اگر نقاط روی گوشه‌های مستطیل در ناحیه مجاز باشد پس تمامی نقاط داخل دایره و خارج مستطیل نیز می‌تواند مقبول باشد. این ایده می‌تواند موجب نجات بسیاری از قطعات مردود و استفاده آنها در خط تولید گردد.

در سال 1944 اداره موسسه استاندارد بریتانیا اولین تحلیل درباره تلرانس‌های هندسی مکان یک سوراخ را منتشر کرد.

تحقیق استنلی پارکر محدود به ناحیه تلرانسی مکان یک سوراخ بود. در سال‌های بعد انواع دیگر تلرانس‌ها مثل تختی، توازی، و لنگی از چنین مفهومی بهره بردند و تعاریف آنها بر پایه دقت ریاضی و شفافیت هندسه غنی شد.