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글로벌 제조 표준을 준수하는 GD&T ASME 및 ISO 표준에 따른 공차 설계

노랗 2024. 10. 30.
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GD&T의 기초부터 심화까지 기계, 자동차, 금형 부품 설계의 핵심

기하학적 치수 설정 및 공차 기법(GD&T)은 기계, 자동차, 금형 부품 등 다양한 분야에서 부품 도면 설계 시 필수적인 요소입니다.

특히, 복잡한 기능과 고정밀도를 요구하는 제품의 제조 과정에서, 정확한 기하학적 공차 설정은 품질 향상 및 비용 절감에 결정적인 역할을 하며 기하공차의 국제적 표준과 적용, 해석에 대한 광범위한 정보를 제공하여, 관련 업계 종사자들에게 필요한 지식과 기술을 전달합니다.

최대실체공차(MMC) 및 그 적용

최대실체공차(MMC)는 부품이 가질 수 있는 최대 재료 상태를 기준으로 공차를 설정하는 방식입니다.

 

기하공차 GD&T MMC 최대실체조건 및 LMC 최소실체조건 도면 작성 이유 - Decre Yellow

기하공차는 부품의 기하학적 형상, 자세, 위치 등을 명확히 규제하는 데 사용되며 오늘은 GD&T 기하공차 중 MMC와 LMC에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

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이는 특히 조립 및 기능적 핏(fit)이 중요한 기계 요소에 적용됩니다. MMC를 적용하면 부품 간의 호환성을 극대화하고, 제조 공정에서의 융통성을 제공하며, 불필요한 재작업을 줄일 수 있습니다.

특성 MMC (최대실체상태) LMC (최소실체상태)
정의 부품이 가질 수 있는 최대 재료 상태에서의 공차 적용 부품이 가질 수 있는 최소 재료 상태에서의 공차 적용
적용 허용 오차를 최대화하여 부품 간 호환성 및 교환성 확보 허용 오차를 최소화하여 정밀도 강화
주요 특징 조립성이 중요한 부품에 주로 사용됨 높은 정밀도가 요구되는 부품에 주로 사용됨
경제적 효과 부품 교체성 및 제조 공정의 융통성 증가로 비용 절감 정밀 제작으로 초기 비용은 증가하지만, 장기적으로 정밀성 보장

예를 들어, 구멍과 축의 끼워맞춤에서 MMC를 사용하면, 구멍이 최대 크기일 때 축은 최소 크기를 가져야 하며, 이는 결합 시 가장 큰 허용 공차를 제공합니다.

3차원 측정기와 기하 공차의 측정

3차원 측정기(CMM: Coordinate Measuring Machine)는 제조 공정에서 핵심적인 역할을 하는 장비로, 고도로 정밀한 기하학적 공차 측정을 가능하게 하는 고가의 장비로 제품의 치수 정확성, 형상, 표면 특성 및 기타 중요한 기하학적 특성을 정밀하게 검증하여, 공학적 도면과 국제 표준에 따른 제품의 품질을 보장합니다.

3차원 측정기의 작동 원리

3차원 측정기는 프로브 시스템을 이용하여 측정 대상의 표면을 접촉하거나 비접촉 방식으로 스캔합니다.

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우선 접촉식 프로브는 실제로 부품의 표면을 물리적으로 탐지하여 각 점의 좌표를 기록하며, 비접촉식 프로브는 레이저나 광학 기술을 활용하여 부품의 표면을 스캔하느데 이 데이터는 컴퓨터 시스템에 전송되어, 측정된 각 점의 위치를 기반으로 정확한 3D 모델을 생성합니다.

기하학적 공차의 측정

3차원 측정기를 사용하는 주요 목적 중 하나는 제품의 기하학적 공차를 정밀하게 측정하는 것입니다.

기하학적 공차는 제품의 기능성과 조립성에 직접적인 영향을 미치므로, 이를 정확히 측정하고 분석하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 부품의 평탄도, 직선성, 원통도, 위치 정확도 등을 측정하여 제품 설계 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.

3차원 측정기의 활용 사례

  1. 평탄도 측정: 부품의 한 표면이 얼마나 평평한지 측정하여, 표면이 지정된 공차 내에서 벗어나지 않는지 확인합니다. 이는 조립 공정에서 부품 간의 정확한 맞물림이 필수적인 경우 중요합니다.
  2. 직선성 및 원통도: 축이나 기둥 같은 부품의 직선성을 측정하고, 원통형 부품이 이상적인 원통 형태를 유지하는지 확인합니다. 이러한 측정은 부품이 정확한 기계적 동작을 수행하는 데 필수적입니다.
  3. 위치 정확도: 부품의 구멍, 홈, 핀 등의 위치를 정밀하게 측정하여, 다른 부품과의 정확한 조립을 보장합니다. 위치 공차가 정확히 유지되지 않으면, 제품의 기능적 실패로 이어질 수 있습니다.

기하 공차 측정의 중요성

제품의 품질과 신뢰성을 보증하기 위해, 3차원 측정기를 통한 기하학적 공차의 정밀 측정은 필수로 이 과정을 통해 제조사는 제품의 설계 사양을 정확히 준수하는지 검증할 수 있으며, 불량률을 감소시키고, 최종 사용자에게 높은 품질의 제품을 제공할 수 있습니다.

기하공차 GD&T - Feature Control Frame

또한, 이러한 정밀 측정은 제품 개발의 초기 단계에서 잠재적 문제를 식별하고 해결할 수 있게 함으로써, 전체적인 제조 공정의 효율성을 높이고 비용을 절감하는 효과를 가져옵니다.

글로벌 표준의 중요성

국제 표준인 ASME Y14.5 및 ISO 1101은 기하 공차의 글로벌 적용 및 해석에 중요한 기준을 제공합니다.

특성 ASME Y14.5 ISO 1101
적용 국가 주로 미국 내에서 사용 국제적으로 널리 사용
주요 내용 기하학적 치수 및 공차에 대한 상세한 규정 국제 기준에 따른 기하학적 치수 및 공차의 규정
원칙 테일러 원칙 (기능적 요구에 따라 공차 설정) 독립의 원칙 (각 치수와 공차가 독립적으로 적용)
적용 분야 기계공학, 자동차 산업, 항공우주 등 광범위한 산업 (기계공학, 자동차, 전자 등)
특징 미국 표준으로 엄격한 지침과 세부사항 포함 유럽 및 기타 국제 시장에서 우선적으로 적용되는 표준

이러한 표준은 해외 기업과의 협업과 거래에서 특히 중요하며, 도면의 수주, 주문, 제작 및 검증 과정에서 일관성과 정확성을 보장합니다. 또한, 테일러 원리와 독립의 원칙을 포함한 국제 표준의 이해는 글로벌 시장에서 경쟁력을 갖추고, 품질 요구 사항을 충족하는 데 필수적입니다.

테일러 원리와 독립의 원칙

테일러 원리(ASME Y 14.5)는 기능적 요구 사항에 따라 공차를 설정하는 방식을 중시하며, 독립의 원칙(ISO 8015)은 각 치수와 공차가 독립적으로 적용될 수 있음을 강조하며 이 두 원칙은 설계 의도와 제조 가능성 사이의 최적의 균형을 찾는 데 도움을 주며, 제품의 기능성과 제조 효율성을 향상시키는 데 기여합니다.

 

GD&T Geometric Dimensions And Tolerance - Decre Yellow

GD&T "Geometric Dimensions and Tolerance"라고 하는 도면이 있는데 네이버에 검색하면 지드래곤과 탑만 나오는 어이없는 검색결과를 보여주는데 구글에서 검색하면 다양한 지디엔티 자료가 검색됩니다.

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이상 기하공차의 정확한 적용은 제품의 조립성을 향상시키고, 재료 낭비를 줄이며, 재작업과 폐기물을 감소시킵니다. 이는 직접적으로 제조 비용을 절감하고, 생산성을 높이며, 최종 제품의 품질을 향상시킵니다.

그렇기 때문에 제품의 품질보증과 고객 만족도 향상은 브랜드 신뢰성을 높이고, 시장에서의 경쟁력을 강화하는 결과를 가져옵니다.

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