기계 부품의 설계 및 제조에서 사용되는 기하공차 GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing)를 알아보자

기하공차(Geometric Tolerance)는 기계 부품의 설계 및 제조에서 사용되는 치수 공차의 한 종류로, 부품이나 조립품이 기하학적으로 원하는 형상에 부합하는지 평가하는 기준을 정하며, 기하공차는 특히 형상, 방향, 위치, 진원도와 같은 기하학적인 특성을 제어하는 데 사용됩니다.

 

기하공차는 GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing)라는 표준을 따르며, 이 표준은 미국에서 개발되어 국제적으로 널리 사용되고 있습니다.

GD&T는 부품이 특정 형상적 요구사항을 충족하는지 검사하기 위한 구체적인 규칙과 기호를 정의합니다.

 

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1. GD & T의 정의
GD&T : Geometric Dimensioning and Tolerance
GD & T 는 가장 경제적으로 제품을 만들 수 있도록 부품 형상  (Part Feature)의 실제적인 기능(Function) 또는 관계(Relationship)에 중점을 두고 도면의 치수 및 공차를 정하는 수단.
 즉, 부품 형상이 도면에 나타난 이론상 완벽한 기하학적 특성에서 어느 정도 벗어나도 되는지를 수치로 나타내는 방법.

2. GD & T의 목적
조립에 있어 끼워 맞춤 및 조립 상태에서 결합 부품의 호환성 보장
실제의 기능상 설계치수 및 공차상의 요구를 명확하게 정하기 위함.
도면에 의한 표현이나 해석에 있어서 통일성과 편리성을 얻을 수 있으므로 논쟁이나 짐작을 최소화
최대의 조립공차 설계를 통하여 부품의 보너스 공차 등 공차가 확대 적용 되므로 생산성 극대화를 통한 직접적인 비용절감이 가능
Ø기능적 요구사항에 대한 Gauging(검사)이 가능.


GD & T를 사용하는 경우
부품의 형상이 기능 또는 호환성 문제에 있어 중요한 경우
기능적인 Gauging 방법이 가능한 경우
제조 및 검사 과정의 일관성을 확실하게 하기 위해 데이텀 참조가 필요한 경우
표준적인 해석 또는 공차가 미리 암시되어 있지 않은 경우


GD & T의 배경
- 1800년대 말 기계공업의 발달로 대량생산 체제의 호환성이 요구 되면서 설계정보의 다음  과 같은 불완전 요소들이 나타나게 됨.
1. 위치결정 공차의 불완전성
2. 기준이 되는 면 또는 형상 지정이 결여되어 있거나 정의가 불확실하여 설계,제조,검사의 방법이 통일되지 않음.
3. 제품의 기능과 관련 없이 설계되기 때문에
4. 생산은 되어도 기능이 발휘되지 않음.
 
 
 
GD & T 관련 규격의 제정
1949년  MIL-STD(Military Standard)-8 제정
1957년  ASA(American Standard Association with the British and Canadians) 에서 GD & T의 도시 방법을 채택,    ISO/TC10 에 반영
1966년  ANSI(American National Standards Institute) Y14.5 제정
1969년  ISO 1101 제정
현재의 ANSI Y14.5 규격은 1973년,1982년 개정을 거쳐1994년 발행된ASME (American Society of Mecha nical Engineers) Y14.5M 규격이  사용.

 

 

기하공차 관련 해외 규격

 

 

 

3. 기하공차 이론 및 특성

치수공차와 기하공차의 비교

 

 

사각형 vs. 원통형 공차 영역

사각형  vs.  원통형 공차 영역

 

 

기하학적 특성기호

기하학적 특성기호

 

 

기하공차의 중요성

공차를 명확하게 정의

기하공차는 부품이나 조립품이 정확하게 원하는 형태를 유지하도록 설계하며, 명확한 규격을 제공하여 제조 과정에서의 혼란을 줄입니다.

 

조립 가능성

부품들이 조립될 때 호환성을 보장하고, 정확한 위치와 방향을 유지하여 부품 간의 호환성을 높입니다.

 

비용 절감

불필요하게 엄격한 공차를 줄여 생산 비용을 절감할 수 있습니다.

 

품질 향상

제품의 품질 관리가 용이해지며, 불량품을 줄이는 데 기여합니다.

 

 

 

기하공차 예시

위치도(Position)

"위치도" 공차는 특정 구멍이나 홀의 위치가 기준면에 대해 정확하게 배치되어야 할 때 사용됩니다.

예를 들어, 위치도 기호는 "⌀0.5"처럼 나타내어, 해당 구멍이 원하는 위치 범위 내에 있어야 한다는 것을 의미합니다.

 

직선도(Straightness)

부품에 있는 선이 직선이어야 하는 경우, 직선도 공차를 지정할 수 있습니다.

이 공차는 그 선이 특정 허용된 범위 내에서 직선이어야 한다는 것을 의미합니다.

 

 

 

간단히 말해 기하공차는 특히 정밀 기계 제조와 자동차 산업, 항공 산업 등에서 매우 중요한 요소입니다.

설계자와 제조업체가 서로 이해할 수 있도록 명확하게 기하공차를 지정하는 것이 매우 중요합니다.