TechDraw Geometric dimensioning and tolerancing/de

Konzept

Der Hauptzweck einer technischen Zeichnung besteht darin, dass andere verstehen, was der Konstrukteur mit welchen Toleranzen entworfen hat UND wie der Entwurf zu fertigen ist. Da die meisten Teile zu Baugruppen passen müssen, sind auch die geometrischen Beziehungen zu anderen Teilen wichtig. Um dies zu erreichen, wurde das System der Form- und Lagetoleranz (GD&T engl. Geometric Dimensioning and Tolerancing) entwickelt.

Nimm zum Beispiel dieses Teil:

In der Anwendung soll eine Achse durch die zwei Löcher des Bauteils gelegt werden. Das heißt, dass wir die folgenden Dinge festlegen müssen:

Den Durchmesser der Löcher und ihre Lage.
Dass die Löcher entlang einer bestimmten Achse verlaufen, die nicht senkrecht auf der XZ-Basisebene steht.
Dass das Achsenbauteil eine bestimmte Geradheit aufweisen muss.

Die Geradheit ist wichtig, da eine gebogene Achse nicht durch die Löcher passen würde. Die Ausrichtung des Lochs ist wichtig, da das Bohren der Löcher an der vorgesehenen Stelle ohne Berücksichtigung der Achse zu Bohrungen führen würde, durch die die Achse nicht passt. Es reicht also nicht nur den Durchmesser und die Position festzulegen. Der erste Punkt entspricht der "klassischen" Bemaßung, während es sich bei den beiden anderen um geometrische Informationen handelt; damit kommt die Form- und Lagetolerierung ins Spiel. Das Beispiel zeigt auch deutlich, dass Form- und Lagetoleranzen entscheidend dazu beitragen, dass sich Einzelteile gut zu Baugruppen zusammenfügen lassen.

If you are not familiar with the concept of GD&T, we highly recommend to learn about it now. For example a quick introduction is given in this video. For more like the concept of the "maximum material condition", have a look at this video. For details to all sorts of GD&T features, look around in the Internet. For example this YouTube channel provides some good explanations.

Form- und Lagetolerierung wird in den Normen ISO 1101 und ASME Y14.5 festgelegt.

TechDraws Möglichkeiten zur Einhaltung der gängigen Normen zur Form- und Lagetolerierung sind begrenzt (soweit es FreeCAD 0.20 betrifft), aber es lässt sich schon viel erreichen. Diese Wiki-Seite erklärt, was implementiert ist und welche Tricks für nicht implementierte Funktionen angewendet werden können. Hinweis: Diese Wiki-Seite dient nicht zur Erklärung der Form- und Lagetolerierung!

Bemaßung

TechDraw enthält mehrere Werkzeuge zum Erstellen unterschiedlicher Maße. Bitte bei den unterschiedlichen Maßen nachsehen, wie sie erstellt und bearbeitet werden.

Formatierung

Die Standardschrift für neue Maßeinträge wird in den Einstellungen unter Anmerkungsschriftart festgelegt. Die Standardschrifthöhe wird in den Einstellungen unter Anmerkungsschrifthöhe festgelegt.
Hinweis: Es wird empfohlen eine Schriftart zu verwenden, die ein Minus-Zeichen enthält, das genau so breit ist, wie das Plus-Zeichen, da so sichergestellt wird, dass Toleranzen, wie in den Normen für Form- und Lagetolerierung vorgegeben, dargestellt werden. So eine Schrift, die Bestandteil aller FreeCAD-Installationen ist, ist z.B. osifont.

Das Standardformat für neue Maßzahlen hängt von den Einstellungen unter Globale Dezimalstellen verwenden und Dezimalstellen ändern ab. Dies legt die Anzahl von Nachkommastellen fest; die Maßzahl bleibt in jedem Falle eine Fließkommazahl. Soll sie z.B. auf zwei Nachkommastellen festgelegt werden, heißt die Formatangabe "%.2f" (Fließkommazahl mit 2 Nachkommastellen).

Das Zahlenformat kann angepasst werden:

Auf das Maß in der Zeichnung oder auf das Dimension-Objekt in der Baumansicht doppelklicken.
Der Dialog Maßeintrag wird geöffnet und enthält im Feld Formatspezifikation die Formatangabe, die nach Bedarf angepasst werden kann.

Die Syntax der Formatangabe wird hier erklärt (engl.). Man kann auch dieses Online-Tool verwenden, um zu sehen, welche Formatangabe Zahlen formatiert.

Beispiele:

Wenn man 2 Dezimalstellen verwendet, möchte aber für einen Winkel nur eine Dezimalstelle verwenden, dann verwendet man den Formatbezeichner %.1f.
Wenn man 2 Dezimalstellen verwendet, möchte aber nicht, dass nachgestellte Nullen ausgegeben werden (wenn man 4 anstatt 4,00 bevorzugt). Dann verwendet man diesen Formatbezeichner: %g. Das g verwendet die kürzestmögliche Ausgabe und lässt daher nachgestellte Nullen weg. Außerdem wechselt es bei Bedarf automatisch zur wissenschaftlichen Notation.

Mit der Eigenschaft Daten-EigenschaftInverted kann man Längenmaße negativ machen und Winkel aus dem Bereich 0–180° in den Reflexbereich 180°–360° umkehren.

Wird die Option Theoretisch genau im Dialog Maßeintrag aktiviert, wird das Maß mit einem rechteckigen Rahmen umgeben, um es als theoretisch genau zu kennzeichnen.

Man kann anstelle einer formatierten Zahl einen eigenen Text verwenden, indem man im Dialogfeld Bemaßung die Option Beliebiger Text auswählt. Dann wird der Inhalt des Feldes Formatbezeichner als Bemaßung gedruckt.

Mit den Eigenschaften Daten-EigenschaftX und Daten-EigenschaftY kann man die horizontale und vertikale Position des Maßtextes relativ zur Ansicht ändern. Alternativ kann man die Position auch durch Ziehen der Maßzahl oder des Maßtextes ändern.

Toleranzen

Erstellen

Ein Maß in der Zeichnung eintragen.
Entweder das Maß in der Zeichnung oder das Dimension-Objekt in der Baumansicht doppelklicken.
In dem geöffneten Dialog Maßeintrag wird unter Oberes Abmaß der Wert angegeben, um den eine Abmessung das (Nenn-) Maß überschreiten darf.
Dies ergibt eine symmetrische Toleranz, wie diese:
Für unterschiedliche Abmaße wird unter Unteres Abmaß der Wert angegeben, um den eine Abmessung das (Nenn-) Maß unterschreiten darf und die Option "Symmetrische Toleranz" wird deaktiviert.
Dies ergibt eine Toleranz mit unterschiedlichen Abmaßen, wie diese:

Entfernen

Um eine Toleranzangabe zu entfernen, werden sowohl "Oberes Abmaß" als auch "Unteres Abmaß" auf Null gesetzt

Formatierung

Die Standardschriftart für neue Toleranzen ist dieselbe wie für Bemaßungen. Die Standardschriftgröße wird durch die Einstellung Toleranz-Text-Größe in den Voreinstellungen festgelegt. Diese Skala ist ein Faktor der für die Dimension verwendeten Schriftgröße.

Das Standardzahlenformat für neue Toleranzen entspricht standardmäßig dem Format für die Bemaßung. Es kann im Bemaßungsdialog geändert werden.

Man kann anstelle einer formatierten Zahl einen eigenen Text verwenden, indem man im Dialogfeld Bemaßung die Option Beliebiger Text auswählt. Dann wird der Inhalt des Feldes Toleranz Formatbezeichner als Toleranztext gedruckt.

Geometrische Tolerierung

Geometrische Toleranzen werden mit der Funktion Hinweisfeld einfügen von TechDraw erstellt. Da die meisten Einträge einen Rahmen erfordern, ist es hilfreich, in den TechDraw-Einstellungen die Form des Hinweisfeldes auf Rechteck zu ändern.

Toleranzrahmen

Beispiel einer tolerierten Stange. (Der Gesamtlauf beinhaltet schon die Geradheit; sie ist hier nur als Beispiel hinzugefügt.)

Als Indikator für Form- und Lagetoleranzen wird der Toleranzrahmen verwendet, der mit dem Befehl Hinweisfeld einfügen von TechDraw erstellt wird:

Wurde ein Hinweisfeld hinzugefügt, dessen Form kein Rechteck ist, kann mit einem Doppelklick in der Baumansicht der Dialog Hinweiskreis geöffnet und darin unter Rahmenform der Eintrag Rechteck ausgewählt werden.
Das zugehörige Unicode-Zeichen für das zu beschreibende Merkmal im Eingabefeld Text hinzufügen. (Es kann aus der unter Symbolreferenz befindlichen Tabelle kopiert werden oder man verwendet TechDraw ErgänzungFormatierungAnpassen.)
Wird das Zeichen '|' im Eingabefeld Text eingegeben, wird ein neues Feld im Toleranzrahmen begonnen.

Es gibt keine Regel, die festlegt, ob oder wie ein Toleranzrahmen mit einer Hinweislinie verbunden wird; dafür kann man:

die Eigenschaft Hinweislinie sichtbar im Dialog Hinweisfeld auf Falsch setzen.
das Endsymbol auf Gefüllte Pfeilspitze oder Punkt setzen.

Das Beispiel auf der rechten Seite zeigt die beiden möglichen Layouts für Toleranzanzeigen.

Bezüge

Datums in the GD&T sense of the meaning are surfaces your tolerance is relative to. They are created as Balloon:

after adding a Balloon, set End Symbol to Filled Triangle in the balloon dialog.
if the bubble shape is not already a frame, set Bubble Shape to Rectangle.
drag the bubble with the mouse so that the triangle points away from the datum surface.
since it is common to have a straight line for datums unless the datum surface is not perpendicular to X or Y, assure that either the properties DatenX and DatenOrigin X or DatenY and DatenOrigin Y are equal to get a straight Balloon line.

Beispiel eines Bezuges auf der Zeichnung

Symbolreferenz

Zum Einzetzen von Form- und Lagesymbolen enthält TechDraw das Werkzeug Formatierung anpassen.

Als Referenz findet man hier Listen mit Zeichen, die für geometrische Toleranzen verwendet werden:

Referenzkarte zur Form- und Lagetolerierung (entsprechend Tabelle 2 der ISO 1101-2017)
Art des Merkmals	Geometrische Eigenschaft	Unicode-Zeichen	Bezug erforderlich	Hinweise
Form	Geradheit	⏤ U+23E4	nein
Form	Ebenheit	⏥ U+23E5	nein
Form	Rundheit	○ U+25CB	nein
Form	Zylinderform	⌭ U+232D	nein
Form / Richtung / Ort	Profil einer beliebigen Linie	⌒ U+2312	ja	Kein Bezug nötig bei ausschließlicher Formtolerierung
Form / Richtung / Ort	Profil einer beliebigen Fläche	⌓ U+2313	Ja	Kein Bezug nötig bei ausschließlicher Formtolerierung
Richtung	Parallelität	∥ U+2225	ja
Richtung	Rechtwinkligkeit	⟂ U+27C2	ja
Richtung	Neigung	∠ U+2220	ja
Ort	Position	⌖ U+2316	ja	Kein Bezug nötig bei Tolerierung nach Norm ISO 5458.
Ort	Konzentrizität / Koaxialität	◎ U+25CE	ja	Heißt Konzentrizität im Zusammenhang mit Mittelpunkten und Koaxialität im Zusammenhang mit Mittlellinien. In der Norm ASME Y14.5 seit der Ausgabe von 2018 entfallen.
Ort	Symmetrie	⌯ U+232F	ja	In der Norm ASME Y14.5 seit der Ausgabe von 2018 entfallen.
Lauf	Rundlauf / Planlauf	↗ U+2197	ja
Lauf	Gesamtlauf	⌰ U+2330	ja

Symbols used in the feature control frame to specify a feature's description, tolerance, modifier and datum references
Unicode character	Modifier	Notes
Ⓕ U+24BB	Free state	Applies only when part is otherwise restrained
Ⓛ U+24C1	Least material condition (LMC)	Useful to maintain minimum wall thickness
Ⓜ U+24C2	Maximum material condition (MMC)	Provides bonus tolerance only for a feature of size
Ⓟ U+24C5	Projected tolerance zone	Useful on threaded holes for long studs
Ⓢ U+24C8	Regardless of feature size (RFS)	Not part of the 1994 version. See para. A5, bullet 3. Also para. D3. Also, Figure 3-8.
Ⓣ U+24C9	Tangent plane	Useful for interfaces where form is not required
—	Continuous feature	Identifies a group of features that should be treated geometrically as a single feature
—	Statistical tolerance	Appears in the 1994 version of the standard, assumes appropriate statistical process control.
Ⓤ U+24CA	Unequal bilateral	Added in the 2009 version of the standard, and refers to unequal profile distribution. Number after this symbol indicates tolerance in the "plus material" direction.