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LMC10.2，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