GD&T란? 기본 사항 및 정의

기술 도면은 치수와 허용오차 정보를 통해 모두에게 공통된 언어로 정보를 제공합니다. 이는 부품의 기하학적 특성과 허용오차를 전달하는 일련의 정확한 표준, 기호 및 규칙으로 구성됩니다.

엔지니어링에서는 제품 설계와 개발에 기술 도면이 사용됩니다. 기술 도면은 생산 계획의 적절한 재료와 제조 공정을 선정에도 도움을 줍니다. 부품 제조와 검사에서도 이 언어를 통해 전달되는 정보에 대한 철저한 해석이 필요합니다. 이 중요성은 해당 언어가 존재하지 않았을 경우 발생할 수 있는 기술 문제와 그 규모를 상상하는 것만으로 충분하게 알 수 있습니다!

GD&T: Geometric Dimensioning and Tolerancing

이 블로그 게시물은 GD&T(기하 공차)의 기본 개념과 정의를 안내하는 것을 목표로 합니다. 더 정확히 말하면 GD&T가 무엇인지, 어떻게 작동하는지, GD&T 프로세스를 구현하는 것이 왜 중요한지에 대한 내용을 포함합니다. 또한 기술 도면에 기록된 모든 기하학적 특성 및 허용오차는 특정한 목적을 위해 존재한다는 점을 강조하고자 합니다. 때때로 기술 도면은 생산 비용 절감에 도움을 줄 수 있습니다. 때로는 제조 또는 검사 도중 사용될 고정 어셈블리에 대해 정보를 줍니다. 결론적으로 GD&T는 전체 제조 공정에 걸쳐 일련의 중요한 제약 사항을 제공하기 때문에 신중하게 이해되어야 합니다.

GD&T란?

GD&T는 엔지니어링 치수 및 허용오차를 정의하고 전달하는 시스템입니다. GD&T는 부품과 어셈블리의 공칭 (이론상으로는 완벽한) 형상을 명시적으로 설명하는 기술 도면과 컴퓨터로 생성된 3차원 솔리드 모델에서 기호 언어를 사용합니다. 관리되는 각 부품 요소(피처)에 어느 정도의 정확도와 정밀도가 필요한지 지정합니다. 개별 피처의 가능한 크기와 이러한 피처 간의 방향 및 위치에서 허용 가능한 변형을 정의합니다.

문서화된 설계 접근 방식과 제조 메커니즘인 GD&T를 사용하면 설계자와 엔지니어, 기술자가 서로 명확하게 소통하는 데 도움이 됩니다. 이 방식을 통해 부품에 생명을 불어넣고 부품을 CAD(Computer-Aided Design)와 완벽하게 일치하도록 제작할 수 있습니다.

GD&T작동 원리

GD&T를 사용하면 설계에서 가공에 이르기까지 기술 도면에 관련된 모든 인원이 동일한 언어를 사용하게 됩니다. 그들의 언어는주로 편평도, 진직도, 원통도, 진원도, 직각도, 평행도, 경사도, 위치, 프로파일, 동심도 및 대칭과 같은 기하학적 특성으로 구성됩니다. 서로 다른 기하학적 특성이 서로 다른 허용오차 카테고리(예: 형태, 방향, 위치 및 런아웃)로 분류되며 데이텀(예: 점, 선, 평면 및 체적)이 부품 구성의 다른 요소와 관련될 수 있는 참조로 사용됩니다.

부품을 설계하는 연구 개발(R&D) 담당자와 기계 공장에서 기술 도면을 읽고 해석하는 담당자 간의 오해로 인해 많은 비용이 낭비될 수 있습니다. 이는 균일하고 논리적인 언어인 GD&T를 통해 부품 형상 특성과 허용오차를 줄이는 방식으로 해결할 수 있습니다. 균일성과 편의성을 제공하여 추측과 해석을 줄여주며 설계와 제조 전반에 걸쳐 일관된 형상을 보장합니다.

오늘날의 설계는 점점 더 복잡해지고 정교해지고 있기 때문에 설계자, 엔지니어, 기술자는 가장 정확하고 신뢰할 수 있는 의사소통 방식을 사용해야 합니다. GD&T를 사용하면 모든 팀원이 서로 명확하고 효과적으로 의사소통할 수 있어 시간이 절약되고, 효율적인 설계 및 제조 공정을 실현할 수 있습니다.

GD&T 프로세스를 구현 이유

엔지니어와 기계 제작 기술자가 동일한 용어를 사용하고 서로를 이해할 수 있도록 해주는 보편적인 언어로서 GD&T는 기술 도면을 철저하게 해석하기 위한 열쇠입니다. 일부 재료는 다른 재료에 비해 가공하기가 쉬워 특정 재료를 선택시 잠재 영향을 면밀하게 조사할 수 있습니다. 이는 제조 비용 경감에도 도움을 줍니다. 기술 도면 분석 후 재료가 부품에 기능적 영향을 미치지 않는 경우 어떤 재료가 다른 재표에 비해 우선시될 지 파악할 수 있습니다.

GD&T 프로세스 구현이 필요한 또 다른 이유는 각 형상 피처에는 최대 한계와 최소 한계 간의 차이로 그 안에서 치수가 달라질 수 있는 허용오차가 있기 때문입니다. 허용오차는 조립품에서 서로 맞아야 하는 부품을 컨트롤하기 위해 기술 도면에서 사용됩니다. 허용오차를 사용하면 부품을 교환하고 개별 구성요소를 교체할 수 있습니다.

두 피처 간의 최대 차이는 기준 치수에 지정된 허용오차의 합과 같기 때문에 서로 다른 피처의 공차는 누적됩니다. 따라서 기준 치수의 수가 증가하면 허용오차의 누적 역시 증가합니다. 최악의 시나리오에서는 가공된 부품의 허용오차가 누적 허용오차 안에 있음에도 조립 단계에서는 다른 부품과 맞지 않을 수 있습니다.

그러나 위치와 방향을 컨트롤하는 GD&T 접근 방식을 사용하면 이러한 누적 오류 측면으로 인해 조립 문제가 발생할 가능성을 줄일 수 있습니다. 또한 전체 허용오차 세트가 반영되기 때문에 모델 제조가 교체 가능한 부품으로 반복 가능합니다. 모든 설계 요구 사항을 명확하게 명시하는 철저한 GD&T 프로세스에 의해 모든 치수와 허용오차 사양이 정확하게 충족될 수 있습니다.

GD&T가 더욱 더 중요해지는 이유는?

설계가 복잡하고 허용오차가 빠듯해질수록 필요한 툴링이 더 정교해지고, 제조 및 검사 프로세스에 더 많은 비용이 들며, 폐기율은 더 높아집니다. 따라서 부품을 설계할 때는 이 사실을 고려하는 것이 중요합니다.

이러한 이유로 설계자와 엔지니어는 위치와 구멍 직경에 매우 빠듯한 치수 허용오차를 적용하여 가공을 더욱 비싸고 복잡하게 만드는 대신 허용오차를 넓히기 위해 프로파일과 위치를 컨트롤 합니다. 이렇게 하면 제조 공정의 복잡성을 줄여 비용을 절감할 수 있습니다.

이와 관련하여 GD&T는 생산 극대화를 위해 적절한 허용오차를 허용하여 설계 정확도를 높입니다. 그 결과 많은 프로젝트에서 비용 효율성을 더욱 높이기 위해 추가 허용오차 또는 보너스 허용오차가 제공된다는 장점이 발생합니다.

GD&T 와 3D 측정

평탄도

평행 사변형으로 상징되는 평탄도는 모든 요소가 하나의 평면에 있는 표면 또는 파생 정중 평면의 조건입니다. 평탄도 허용오차는 표면 또는 파생 정중 평면이 그 안에 있어야 하는 두 개의 평행 평면에 의해 정의된 허용오차 영역을 지정합니다.

진직도

진직도는 표면 또는 파생 정중 라인이 직선인 조건입니다. 진직도 허용오차는 표면 또는 파생 정중 라인의 고려 요소가 있어야 하는 허용오차 영역을 지정합니다. 진직도 허용오차는 컨트롤되어야 하는 요소가 직선으로 표시되는 보기에 적용됩니다.

원통도

양쪽이 평행선으로 둘러싸인 원으로 상징되는 원통도는 표면의 모든 점이 동축에서 등거리에 있는 회전 표면의 조건입니다. 원통도 허용오차는 표면이 그 안에 있어야 하는 두 개의 동심 원통에 의해 경계가 지정된 허용오차 영역을 지정합니다.

진원도(원통도)

원으로 상징되는 원형도는 (a) 구가 아닌 피처의 경우 축 또는 스파인(곡선)에 수직인 평면과 교차하는 표면의 모든 점이 해당 축 또는 스파인에서 등거리에 있는 표면의 조건이며, (b) 구의 경우 공동 중심을 통과하는 평면과 교차하는 표면의 모든 점이 해당 중심에서 등거리에 있는 표면의 조건입니다. 진원도 허용오차는 표면의 각 원형 요소가 그 안에 있어야 하는 두 개의 동심원으로 경계가 지정된 허용오차 영역을 지정하고 모든 평면에서 독립적으로 적용됩니다.

직각도

수직으로 그려진 다른 선이 있는 수평선으로 상징되는 직각도는 데이텀 평면이나 데이텀 축에 직각인 표면, 피처의 중심 평면 또는 피처 축의 조건입니다.

평행도

두 개의 비스듬한 평행선으로 상징되는 평행도는 데이텀 평면의 모든 점에서 등거리에 있거나 하나 이상의 데이텀 평면 혹은 데이텀 축에서 길이를 따라 등거리에 있는 표면이나 피처 중심 평면의 조건입니다.

경사도

비스듬한 두 선으로 상징되는 경사도는 데이텀 평면 또는 데이텀 축에서 특정 각도에 있는 표면, 피처 중앙 평면 또는 피처 축의 조건입니다.

위치

십자선 기호로 표시되는 위치는 크기가 서로에게 또는 하나 이상의 데이텀에 상대적인 하나 이상의 피처의 위치입니다. 위치 허용오차는 다음 중 하나로 정의됩니다. (a) 사이즈 피처의 중심, 축 또는 중심 평면이 실제 (이론상 정확한) 위치와 다를 수 있는 영역 및 (b) (MMC 또는 LMC 기준으로 지정된 경우) 가상 조건으로 정의되고 실제 (이론상 정확한) 위치에 위치한 경계로 표면 또는 고려되는 사이즈 피처 표면에 의해 침해되지 않아야 합니다.

표면의 프로파일

곡선 모서리가 위를 향하고 평평한 모서리가 바닥에 있는 반원으로 표시되는 표면 허용오차 프로파일에 의해 설정되는 허용오차 영역은 3D(체적)이며, 고려되는 피처 또는 피처들의 길이와 폭(또는 원주)을 따라 확장됩니다. 표면의 프로파일은 단면이 일정한 부품, 회전 표면이 있는 부품 또는 전체에 윤곽도 공차가 적용된 부품을 포함하여 모든 모양의 부품에 적용될 수 있습니다.

라인의 프로파일

선 허용오차 요구 사항의 프로파일에 의해 설정되는 각 선 피처 허용오차 영역은 2D(면적)이며 허용오차 영역은 각 선 요소에서 피처의 실제 프로파일에 수직입니다. 설게 솔리드 모델 또는 도면 보기가 실제 프로필을 보여주기 위해 생성됩니다. 라인 프로파일은 항공기 테이퍼 날개와 같이 단면이 가변적이거나 돌출부와 같이 일정한 단면을 가지는 부품에 적용될 수 있으며, 여기서는 피처의 전체 표면을 단일 개체로 포함하는 허용오차 구역이 있는 것은 바람직하지 않습니다.

동심도

동심도는 회전 표면에서 직경의 양쪽에 위치한 요소의 중점(또는 2개 이상의 방사상으로 배치된 피처의 해당 위치에 있는 피처의 중점)이 데이텀 축(또는 중심점)과 일치하는 조건입니다. 동심도 허용오차는 축(또는 중심점)이 데이텀 피처의 축(또는 중심점)과 일치하는 원통형(또는 구형) 허용오차 영역입니다. 피쳐 크기에 관계없이 컨트롤되는 피쳐의 해당 위치에 있는 모든 요소의 중점은 원통형(또는 구형) 허용오차 영역 안에 있어야 합니다.

대칭도

대칭도는 두 개 이상의 피처 표면의 모든 반대 또는 해당 위치에 있는 요소가 데이텀 축 또는 중심 평면과 일치하는 조건입니다. 대칭도 및 동심도 컨트롤은 다른 부품 구성에 적용되는 경우를 제외하고 동일한 개념이기 때문에 이전 단락의 설명은 고려되는 피처에 적용됩니다.

원형 런아웃

원형 런아웃은 표면의 원형 요소를 컨트롤합니다. 이 허용오차는 부품이 시뮬레이션된 데이텀 축을 기준으로 표면의 전체 각도 범위까지 회전할 때 원형 측정 위치에서 독립적으로 적용됩니다.

전체 런아웃

전체 런아웃은 모든 표면 요소를 컨트롤합니다. 이 허용오차는 부품이 데이텀 축을 기준으로 360도 회전할 때 모든 원형 및 프로파일 측정 위치에 동시에 적용됩니다.

최대 재료 조건(MMC: Maximum Material Condition)

최대 재료 조건(MMC: Maximum Material Condition)은 명시된 크기 제한(예: 최소 구멍 직경, 최대 샤프트 직경) 안에서 사이즈 피처에 최대 양의 재료가 포함되는 조건입니다.

최소 재료 조건(LMC: Least Material Condition)

최소 재료 조건(LMC: Least Material Condition)은 명시된 크기 제한(예: 최대 구멍 직경, 최소 샤프트 직경) 안에서 크기 피처에 최소 양의 재료가 포함되는 조건입니다.

기하학적 특성	기호
진직도
평탄도
진원도
원통도
대칭도
위치
동심도
직각도
경사도
평행도
라인의 프로파일
표면의 프로파일
원형 런아웃
총 런아웃