O que é GD&T: Noções básicas e Definições

Através de suas informações de dimensionamento e tolerâncias, o desenho técnico é uma linguagem que se destina ser comum a todos. Trata-se de um conjunto muito preciso de normas, símbolos e regras que expressa as características geométricas e as tolerâncias de uma peça.

A engenharia usa desenhos técnicos na concepção e desenvolvimento de produtos. Eles também são úteis para escolher os materiais e processos de fabricação apropriados durante o planejamento da produção. A fabricação e inspeção de peças também exigem a interpretação rigorosa das informações transmitidas por essa linguagem. Basta imaginarmos a magnitude dos problemas técnicos e incumprimentos que ocorreriam se essa linguagem não existisse!

O que significa GD&T: Dimensionamento e Tolerâncias Geométricas.

Esta postagem de blog visa guiar você através dos conceitos básicos e definições de dimensionamento e tolerâncias geométricas (GD&T). Mais precisamente, esse guia inclui o que é GD&T, como funciona e por que é importante implementar processos de GD&T. Além disso, enfatiza que todas as características e tolerâncias geométricas escritas em um desenho técnico existem para um propósito específico de funcionalidade. Às vezes, ele nos diz que podemos ser mais permissivos para reduzir os custos de produção. Muitas vezes, ele nos informa sobre o conjunto de fixação a ser usado durante a fabricação ou inspeção. Consequentemente, GD&T deve ser entendido com cuidado, pois impõe um conjunto de restrições que são primordiais ao longo de todo o processo de fabricação.

O que é GD&T?

GD&T é um sistema para definir e comunicar dimensões e tolerâncias de engenharia. Ele usa uma linguagem simbólica em seus desenhos técnicos e modelos sólidos tridimensionais gerados por computador que descrevem explicitamente a geometria nominal (teoricamente perfeita) de peças e montagens. Ele especifica qual grau de exatidão e precisão é necessário para cada elemento controlado da peça. Ele define o tamanho possível de elementos individuais e a variação permitida na orientação e localização entre esses recursos.

Uma abordagem de projeto documentada e mecanismo de fabricação, o GD&T ajuda designers, engenheiros e técnicos a se comunicarem uns com os outros sem ambiguidade. Dessa forma, eles podem dar vida a uma peça e construí-la de maneira que corresponda perfeitamente ao seu desenho auxiliado por computador (CAD).

Como o GD&T funciona?

O GD&T garante que todos os envolvidos em desenhos técnicos – do design à usinagem – falem a mesma língua. Seu vocabulário consiste em características geométricas, como planicidade, retilineidade, cilindricidade, circularidade, perpendicularidade, paralelismo, angularidade, posição, perfil, concentricidade e simetria (entre outras). Essas diferentes características geométricas são classificadas em diferentes categorias de tolerância (por exemplo, forma, orientação, localização e desvio) e usam dados (por exemplo, ponto, linha, plano e volume) como uma referência a qual outros elementos na composição da peça podem ser relacionados.

Muito dinheiro pode ser desperdiçado devido a mal-entendidos entre aqueles em pesquisa e desenvolvimento (P&D), que projetam a peça, e aqueles que leem e interpretam o desenho técnico na oficina mecânica. Consequentemente, a linguagem uniforme e lógica que é o GD&T ajuda a entender as características e tolerâncias geométricas da peça. Oferecendo uniformidade e conveniência, reduz adivinhações e interpretações, garantindo geometrias consistentes no projeto e na fabricação.

Como os designs de hoje estão se tornando cada vez mais complexos e sofisticados, designers, engenheiros e técnicos precisam poder contar com a comunicação mais precisa e confiável. O GD&T permite que todos da equipe se comuniquem de forma clara e eficaz, economizando tempo e tornando os processos de design e fabricação ainda mais eficientes.

Por que implementar processos de GD&T?

Como uma linguagem universal que permite que engenheiros e mecânicos falem o mesmo vocabulário e se entendam, o GD&T é a chave para a interpretação completa de desenhos técnicos. Como alguns materiais são mais fáceis de usinar do que outros, a escolha de um material específico pode ser analisada quanto às suas possíveis repercussões, o que ajudará a reduzir os custos de fabricação. Depois de analisar o desenho técnico, um material pode ser preferido em detrimento de outro, especialmente se não tiver impacto funcional na peça.

Outro ponto importante que justifica a implementação de processos de GD&T é que cada elemento geométrico possui uma tolerância, que é a diferença entre os limites máximo e mínimo dentro dos quais uma dimensão pode variar. Tolerâncias são usadas em desenhos técnicos para controlar peças que devem se encaixar em uma montagem. O uso de tolerâncias permite a troca de peças e a substituição de componentes individuais.

Como a variação máxima entre dois elementos é igual à soma das tolerâncias colocadas nas dimensões de controle, as tolerâncias de diferentes elementos se acumulam. Assim, à medida que o número de dimensões de controle aumenta, o acúmulo de tolerância também aumenta. Na pior das hipóteses, uma peça usinada pode facilmente estar dentro dessas tolerâncias acumuladas, mas, uma vez na fase de montagem, pode não se encaixar com as outras peças.

No entanto, com uma abordagem GD&T que controla posições e orientações, esse aspecto de acúmulo de erros tem menos probabilidade de causar problemas de montagem. Ao contrário, ele considera o conjunto completo de tolerâncias para que a fabricação do modelo seja repetível, com peças que são substituíveis. Ao declarar explicitamente todos os requisitos do projeto, um processo GD&T completo garante o cumprimento preciso de todas as especificações dimensionais e de tolerância.

Por que o GD&T é tão importante?

Quanto mais complexo for um design e quanto mais rígidas forem as tolerâncias, mais sofisticadas serão as ferramentas necessárias, mais caros serão os processos de fabricação e inspeção e maior o acúmulo das taxas de refugo. Portanto, é importante ter isso em mente ao projetar uma peça.

Assim, em vez de colocar tolerâncias dimensionais muito apertadas em posições e diâmetros de furos, o que tornará a usinagem mais cara e complexa, projetistas e engenheiros podem, em vez disso, controlar os perfis e o posicionamento para ampliar as tolerâncias. Isso economizará dinheiro ao reduzir a complexidade do processo de fabricação.

A este respeito, o GD&T aumenta a precisão do design, permitindo as tolerâncias adequadas para maximizar a produção. O bom é que, para muitos projetos, o processo fornecerá tolerâncias extras ou bônus para aumentar ainda mais a relação custo-benefício.

GD&T e Medição 3D

 O GD&T se confunde com o processo de inspeção. Uma das fases essenciais do controle de qualidade e garantia de qualidade é a aquisição de dados, que podem ser obtidos com medição manual, apalpação por toque ou digitalização 3D. Usando essas técnicas, pegamos uma peça física e a digitalizamos. Em seguida, determinamos se os valores medidos correspondem às entidades geométricas esperadas, também conhecidas como callouts de GD&T. Comparando os dados medidos com as dimensões mostradas nos modelos CAD, somos capazes de ver se são aprovados ou reprovados. Mais importante, podemos quantificar o desvio a partir das tolerâncias limite.

Resumindo, a medição 3D é necessária para avaliar os callouts de GD&T. Uma vez que os dados são adquiridos apalpando uma amostra de pontos ou digitalizando uma superfície, podemos avaliar a qualidade da peça e, portanto, o processo de fabricação de acordo com características geométricas específicas, como planicidade, retilineidade, cilindricidade, redondeza, perpendicularidade, etc.

Definições

Planicidade

Simbolizada por um paralelogramo, planicidade é a condição de uma superfície ou plano mediano derivado tendo todos os elementos em um plano. Uma tolerância de planicidade especifica uma zona de tolerância definida por dois planos paralelos dentro dos quais a superfície ou plano mediano derivado deve estar.

Retilineidade

Retilineidade é uma condição em que um elemento de uma superfície, ou linha mediana derivada, é uma linha reta. Uma tolerância de retilineidade especifica uma zona de tolerância dentro da qual o elemento considerado de uma superfície ou linha mediana derivada deve estar. Uma tolerância de retilineidade é aplicada na vista onde os elementos a serem controlados são representados por uma linha reta.

Cilindricidade

Simbolizada por um círculo delimitado por linhas paralelas de cada lado, a cilindricidade é uma condição de uma superfície de revolução na qual todos os pontos da superfície são equidistantes de um eixo comum. Uma tolerância de cilindricidade especifica uma zona de tolerância delimitada por dois cilindros concêntricos dentro dos quais a superfície deve estar.

Circularidade (redondeza)

Simbolizada por um círculo, a circularidade é uma condição de uma superfície onde (a) para um elemento que não seja uma esfera, todos os pontos da superfície interceptados por qualquer plano perpendicular a um eixo ou espinha (linha curva) são equidistantes desse eixo ou espinha e (b) para uma esfera, todos os pontos da superfície interceptados por qualquer plano passando por um centro comum são equidistantes desse centro. Uma tolerância de circularidade especifica uma zona de tolerância delimitada por dois círculos concêntricos dentro dos quais cada elemento circular da superfície deve estar e se aplica independentemente em qualquer plano.

Perpendicularidade

Simbolizada por uma linha horizontal com outra linha desenhada perpendicularmente a ela, a perpendicularidade é a condição de uma superfície, plano central do elemento ou eixo do elemento em um ângulo reto com um plano de referência ou eixo de referência.

Paralelismo

Simbolizado por duas linhas paralelas oblíquas, o paralelismo é a condição de uma superfície ou plano central do elemento, equidistante em todos os pontos de um plano de referência; ou o eixo de um elemento, equidistante ao longo de seu comprimento de um ou mais planos de referência ou eixo de referência.

Angularidade

Simbolizada por duas linhas em um ângulo, a angularidade é a condição de uma superfície, plano central do elemento ou eixo do elemento em qualquer ângulo especificado de um plano de referência ou eixo de referência.

Posição

Representada por um símbolo de mira, uma posição é a localização de um ou mais elementos de tamanho em relação uns aos outros ou a um ou mais dados. Uma tolerância posicional define um dos seguintes: (a) uma zona dentro da qual o centro, eixo ou plano central de um elemento de tamanho pode variar de uma posição verdadeira (teoricamente exata) e (b) (quando especificado em uma base MMC ou LMC) um limite, definido como a condição virtual, localizada na posição verdadeira (teoricamente exata), que não pode ser violada pela superfície ou superfícies do elemento de tamanho considerado.

Perfil de uma superfície

Representada por um semicírculo com a aresta curva voltada para cima e a aresta plana para baixo, a zona de tolerância estabelecida pelo perfil de uma tolerância de superfície é 3D (um volume), estendendo-se ao longo do comprimento e largura (ou circunferência) do elemento ou elementos considerados. O perfil de uma superfície pode ser aplicado a peças de qualquer formato, incluindo peças com seção transversal constante, peças com superfície de revolução ou peças com tolerância de perfil aplicada inteiramente.

Perfil de uma linha

Cada zona de tolerância de elemento de linha estabelecida pelo perfil de um requisito de tolerância de linha é 2D (uma área) e a zona de tolerância é normal ao perfil real do atributo em cada elemento de linha. Um modelo sólido de design ou uma vista de desenho é criada para mostrar o perfil real. O perfil de uma linha pode ser aplicado a peças com seção transversal variável, como a asa cônica de uma aeronave ou uma seção transversal constante, como uma extrusão, onde não se deseja ter uma zona de tolerância, incluindo toda a superfície do elemento como uma única entidade.

Concentricidade

Concentricidade é aquela condição em que os pontos médios de todos os elementos diametralmente opostos de uma superfície de revolução (ou os pontos medianos de elementos correspondentemente localizados de dois ou mais atributos dispostos radialmente) são congruentes com um eixo datum (ou ponto central). Uma tolerância de concentricidade é uma zona de tolerância cilíndrica (ou esférica) cujo eixo (ou ponto central) coincide com o eixo (ou ponto central) do(s) elemento(s) datum. Os pontos médios de todos os elementos localizados correspondentemente do(s) atributo(s) sendo controlado(s), independentemente do tamanho do atributo, devem estar dentro da zona de tolerância cilíndrica (ou esférica).

Simetria

Simetria é aquela condição em que os pontos medianos de todos os elementos opostos ou correspondentemente localizados de duas ou mais superfícies de atributo são congruentes com um eixo datum ou plano central. A explicação dada no parágrafo anterior se aplica ao(s) atributos(s) considerado(s), pois os controles de simetria e concentricidade são os mesmos conceitos, exceto quando aplicados a diferentes configurações de peças.

Desvio circular

Um desvio circular fornece controle de elementos circulares de uma superfície. A tolerância é aplicada independentemente em cada posição de medição circular à medida que a peça é girada em toda a extensão angular da superfície em torno do eixo datum simulado.

Desvio total

O desvio total fornece controle de todos os elementos de superfície. A tolerância é aplicada simultaneamente a todas as posições de medição circulares e de perfil à medida que a peça é girada 360° sobre o eixo datum.

Condição Máxima de Material (MMC)

A condição máxima do material (MMC) é a condição na qual uma característica de tamanho contém a quantidade máxima de material dentro dos limites estabelecidos de tamanho (por exemplo, diâmetro mínimo do furo, diâmetro máximo do eixo).

Condição Mínima de Material (LMC)

A condição mínima material (LMC) é a condição na qual uma característica de tamanho contém a quantidade mínima de material dentro dos limites estabelecidos de tamanho (por exemplo, diâmetro máximo do furo, diâmetro mínimo do eixo).

Características geométricas	Símbolo
Retilineidade
Planicidade
Circularidade
Cilindricidade
Simetria
Posição
Concentricidade
Perpendicularidade
Angularidade
Paralelismo
Perfil de uma linha
Perfil de uma superfície
Desvio circular
Desvio total

Referência: ASME Y14.5-2009, Dimensionamento e Tolerância, Práticas de Desenho de Engenharia e Documentação Relacionada, The American Society of Mechanical Engineers (ASME)