尺寸与公差的标注看起来非常简单，但在进行标注时如果不多花一些心思不仅会影响产品的可制造性，增加产品PCBA成本，而且还会很容易出现尺寸不合格的产品比合格产品更符合应用需要的情况。

 

如果一个普通人看到图1这样的图纸时肯定会问：这是什么？希腊文还是象形文？用了这么多的符号和数位，它一定是某种代码。完全正确，这就是一种代码，它的学名叫几何尺寸与公差，又称为GD&T或GDAT，它是工程、生产和品质管理部门之间进行工程图纸交流时所使用的一种语言。GD&T并不是新名词，早在我们认识之前就已经以某种形式存在。

 

GD&T是美国的国家标淮，同时也是国际标淮，它根据ASME Y14.5M-1994尺寸标注与公差标淮而制定的(ASME是美国机械工程师学会的缩写)，主要是个机械标淮。按照ASME的描述，GD&T有助于“使美国的做法和方法与统一的标淮相一致，以便在全球范围进行更加有效的技术交流”，应用这种语言或工具“对经济和技术都有利”。

 

图1：一张标注有尺寸与公差的零件图纸

 

机械性倾向

我们要正视这个问题。印制电路板(PCB)是个机械构件，而且是个相对简单的机械构件，一般来讲，PCB都是平整的矩形件，没有凹槽或开口。请不要告诉我你的电路板形状是多么复杂，我知道例外总会有的。但事实上从机械专业的角度来讲，与金属冲压片、圆锥传动齿或螺旋齿轮相比，PCB相对来说要简单得多。

 

由于GD&T吸收了很多机械工程方面的内容，甚至包括大量对PCB设计人员没用的东西，所以许多PCB设计人员纷纷对此标淮唯恐避之不及，即使看过GD&T书或上过此类课程的设计人员也会被吓跑。

 

不过电路板设计人员并不需要搞懂GD&T的方方面面，如果只选择应用于矩形平整件的部份，GD&T就比较好理解而且很有用。IPC-2615“印制板尺寸与公差”介绍了ASME Y14.5M-1994中适用于印刷电路板的部份内容，而且就如学习语言一样，越经常使用越觉得容易。

 

公差大是好事

既然我们曾经忽略过这些问题，现在就来谈谈在PCB制造图纸上运用GD&T的真正主要原因。GD&T如果运用得当，将可以使电路板的制造公差加大，使得产品更具有可制造性且成本更低，同时不会对最终成品的配合产生不利影响，它还能让你告诉制造商哪些孔、槽或边对最终产品特别重要。

 

也许你会说：“我不想给电路板制造商留出更多的公差，我要电路板正好符合其最终的包装。”让我们来看看你的电路板尺寸会是什么情况。

图2：一般零件定位尺寸采用某个位置再加减一个数表示
 

一般来讲，一个孔、槽或零件的定位尺寸是某个位置再加或减一个数量(图2)。假设某个孔的中心点尺寸标注为X尺寸和Y尺寸再加减0.010英寸，实际上你对电路板制造商所要说的就是只要该孔的中心是在这0.020英寸见方范围内，都是可以接收的。相反，如果该孔的中心落在0.020英寸范围之外就得拒收。很简单，不是吗?

 

好了，我们来更仔细地研究一下。如果做出的孔中心位置是X+0.010英寸及Y+0.010英寸，那么它仍在尺寸范围内，是可以接收的，测算一下该孔的位置，可以发现它距设定位置0.014英寸；假如另一个孔的中心是X+0.000英寸和Y+0.011英寸，那么它不在尺寸范围内，因此拒收，测算该孔的位置可知它距设定位置0.011英尺。

 

实际上你做的就是，所接收的孔离设定位置的距离比拒收的还要远。在实际中，如果第一种情形提供的是可接收产品，那么第二种实际上也应该是合格的，而常规尺寸标注技术会将第二种情况判为拒收。

 

如果将GD&T应用于这种场合，我们就可以定义一个圆形公差区，而不是方形，这样确保了不会拒收一个实际上更接近目标值的元件，而去接受远离目标值的那一个。

 

这可能过于简单，但确实就是这样。藉由采用GD&T定义圆形公差区域，你可以增加57%的公差而不会影响最终产品的装配。已经了解GD&T的人可能会有些疑问，这?我再说清楚一些：公差区域实际上是一个立体的圆柱，这个圆柱形公差区域的顶面和底面就是印制电路板的上下表面。

 

要记住采用这一标淮时不要过度。如果不小心，可能会用GD&T对某个位置“标注过头”，使得图纸模糊混乱，大大增加电路板的制造成本。

 

本文结论

用几段文字很难归纳出ASME Y14.5M-1994及其应用方法。GD&T还有很多其它优点，包括额外公差、材料修正值和外形公差，以及数据规划定义等。希望这？我能使大家对尺寸标注与公差标淮有个比较清楚的了解，如果运用得当可设计出更具可制造性的电路板，而且还能进一步节省公司的成本。