GD&T详解

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,#,GD &T,(,形位公差)简介,“,GD&T”,全称为“,Global Dimensioning and Tolerancing -,全球的尺寸和公差的规定”。标准中包含有尺寸标注方法（属我,国技术制图标准）与几何公差（属我国形状和位置公差标准）两,大部分。其中尺寸标注仅是一种表达方式，无技术含量，且与我,国的,GB,标准基本相同，故本次不作介绍。下面仅对“形状和位置,（几何）公差”部分，作一简要的、基础的讲述。,GM,的,GD&T,新标准（97起）和我国的形位公差标准都,等效,采用,了,国际标准,（,ISO），,所以绝大多数的内容是相同的。由于,我国的形位公差标准体系分类、名词术语容易理解并便于自学，,且国内供应商也较熟悉，故下面根据自己多年的实践，基本上按,我国,GB,标准的名词术语来解释,GM,的,GD&T,标准。当某些名词,术语及内容上两国的标准有所区别时，,GM,的,GD&T,新、旧标准,不同之处，会特别加以说明。,两国的有关标准：,中国,GB/T 1182 - 96,形状和位置公差 通则、定义、符号和图样表示法,GB/T 13319 03,几何公差 位置度公差注法,GB/T 16671 - 96,形状和位置公差 最大实体要求、最小实体要求和 可逆要求,GB/T 16892 - 97,形状和位置公差 非刚性零件注法,GB/T 17780 02,几何公差 位置度公差注法,美国,ASME Y14.5M-82(,旧),Dimensioning and Tolerancing,ASME Y14.5M-94(,新),Dimensioning and Tolerancing,4,通用,A-91- 89 (,旧),Dimensioning and Tolerancing,Global Dimensioning and Tolerancing Addendum 97/01/04,注：97/01版本为通用/福特/克莱斯勒一起发布，04版本为通用单独发布。,相应的国际标准有：,ISO 1101-83、ISO 5459-81、 ISO 8015-85、 ISO 2692-88、,ISO 10579-92、ISO 10579-93,等。,由于加工过程中工件在机床上的定位误差、刀具与工件的,相对运动不正确、夹紧力和切削力引起的工件变形、工件的内,应力的释放等原因，完工工件会产生各种形状和位置误差。,各种形状和位置误差都将会对零件的装配和使用性能产生,不同程度的影响。,因此机械类零件的几何精度，除了必须规定适当的,尺寸,公差,和,表面粗糙度,要求以外，还须对零件规定合理的,形状和,位置公差,。,要素,Feature,1,定义,要素是指零件上的特征部分 ,点、线、面,。,任何零件不论其复杂程度如何，它都是由许多要素组成的。,轴线,球心,素线,圆锥面,圆柱面,球面,圆台面,图 1,形位公差,研究对象,就是,要素,，即,点、线、面,。,2,类型,2.1,按结构特征分：,轮廓,(,实有,),要素,Integral Feature ,表面,上的点、线或面。,中心,(,导出,),要素,Derived Feature,由一个或,几,个轮廓要素得到的中心点,(,圆心或球心,),、中心线,(,轴线,),或中心面。,2.2,按所处的地位分：,被测要素,Features of a part ,图样上给出了,形位公差要求,的要素，为测量的对象。,基准要素,Datum Feature ,零件上用来,建立基准,并实际起,基准作用的,实际要素（如一条边、一个表面或一个孔）,。,被测要素在图样上一般通过带,箭头的,指引线与形位公差框格,相连；,基准要素,在图样上用基准符号表示,。,基准要素,基准,2.3,按存在的状态分：,实际要素,Real Feature,零件加工后,实际存在,的要素,(,存在误差,),。,实际要素是按规定方法,由在实际要素上测量有限个点得到,的实际要素的近似替代要素（测得实际要素）来体现的。,理想要素,Ideal Feature,理论正确,的要素,(,无误差,),。,在技术制图中我们画出的要素为理想要素。理想轮廓要素用,实线(可见)或虚线(不可见)表示；理想中心要素用点划线表示。,每个实际要素由于测量方法不同，可以有若干个替代要素。,测量误差越小，测得实际要素越接近实际要素。,2.5,按,与,尺寸,关系,分：,尺寸要素,Feature of Size ,由一定大小的,线性尺寸,或角度,尺寸,确定,的几何形状。,2.4,按结构性能分：,单一要素,Individual Feature,具有,形状,公差要求的要素。,关联要素,Related Feature ,与其它要素具有,功能关系,的要素。,功能关系,是指要素间某种确定的方向和位置关系，如垂直、平,行、同轴、对称等。也即具有位置公差要求的要素。,尺寸要素可以是,圆柱形,、,球,形,、,两平行对应面,、,圆锥形,或,楔形,。,非尺寸要素,没有大小尺寸的几何形状。,非尺寸要素可以是,表面,、,素,线,。,上述要素的名称将在后面经常出现，须注意的是一个要素在不,同的场合，它的名称会有不同的称呼。,二,符号,Symbol,图 2,1),GM,新标准公差特征项目的符号与,ASME,标准,（,美）,、,ISO,标准和我国,GB,标准,完全,相同。,2),GM A-91,旧标准公差特征项目的符号略有,不同,，见图3。,2.1 公差特征项目的符号(,GM,新标准),1. 线轮廓度可带基准成为位置公差；,2. 此分类见,ANSI T14.5M-82，,但是不强调。,GM A-91,标准的公差特征项目符号,图 3,与新标准主要区别：,1) 无同轴度和对称度；,2)将面轮廓度放置于位置公差中，必须带基准；,3) 跳动箭头为空心箭头,。,2.2,附加符号(,GM,新标准),图,4,1) 相对,GM A-91,标准，,取消,了符号,S（,独立原则,RFS），,增加,T,正切平面、,ST,统计公差、,CR,受控半径。,2) ST,统计公差，,GM,目前,不应用,。,我国标准还有：,E,包容原则、 50 理论正确尺寸等。,理论正确尺寸,Basic Dimensions,：不标注公差的带框尺寸。它可以是理论正确线性尺寸和理论正确角度尺寸。,3.1,形位,公差框格,Feature Control Frames,公差值及附加符号,基准要素的字母及附加符号,公差特征项目的符号,图,5,无基准要求的形状公差，公差框格仅两格；有基准要求的位,置公差，公差框格为三格至五格。,形位公差框格在图样上一般为水平放置，必要时也可垂直放,置（逆时针转）。,三,标注,Mark,3.2,被测要素的标注,(,两国标准不同,),3.2.1,中国,GB,标准,形位,公差框格通过用,带箭头的指引线,与要素,相连。,a),被测要素是轮廓要素时，箭头置于要素的轮廓线或轮廓线的延长线上（但必须与尺寸线,明显地分开,）。见图,6 -,左。,b),被测要素是中心要素时，带箭头的指引线应与尺寸线的延长线,对齐,。见图,6 ,右。,当,尺寸线箭头由外向内标注时，则箭头合一。,图 6,带箭头的指引线可从框格任一方向引出，但不可同时从两端引出。,3.2.2,GM,标准,（有,四种,且可无,带箭头的指引线,）,a,),形位,公差框格放于要素的尺寸或与说明下面；,当某些公差特征项目的符号可同时应用于轮廓及中心要素时，,GM,标准的标注方法与我国,GB,标准相同。它在这些公差特征项目中有专门说明。,图 7,b,d,c,a,a,b,),形位,公差框格用带箭头的指引线与要素相连；,d,),把,形位,公差框格侧面或端面与尺寸要素的尺寸线的延长线相连。,c,),把,形位,公差框格侧面或端面与要素的延长线相连；,3.2.3,几个特殊标注,除非另有要求，其公差适用于整个被测要素。,对实际被测要素的形状公差在,全长上,和,给定长度内,分别有要求时，,应,按图8 标注,（,GM,标准与我国,GB,标准,相同,）,；,图 8,全长上,直线度,公差,0.4。,每,25内,直线,度,公差,0.1。,b),轮廓度中若表示的公差要求适用范围,不是整个轮廓,时，应标注出 其,范围,。见图,9,标注,（仅,GM,标准）,。,图 9,c),轮廓度中若表示的,公差要求,适用于,整个轮廓,。则在指引线转角处加 一,小圆,（全周符号）。见图,10,（,GM,新标准与我国,GB,标准,相同,）。,图 10,GM,标准也可不加圆，而在框格下标注,ALL AROUND,来,表示。,图例在面轮廓度公差带介绍中。,GM,标准,将面轮廓度定义为位置公差，使用又广，故有些特殊的标注规定，在,后面,介绍,面轮廓度,公差时再讲述。,d),螺纹、齿轮和花键（两国标准一样）,一般情况下，以,螺纹中径,轴线作为被测要素或基准要素。如用大,径轴线标注,“,MAJOR DIA”,（,MD,）；,用小径轴线标注,“,MINOR DIA”,（,LD,）。,齿轮和花键轴线作为被测要素或基准要素时，如用节径轴线标注,“,PITCH DIA”,（,PD,）；,用大径轴线标注,“,MAJOR DIA”,（,MD,），,用,小径轴线标注,“,MINOR DIA”,（,LD,）。,GB,标准规定了在公差带内进一步限制被测要素,形状,的四个符号。,含义,符号,只许中间向材料内凹下,（,）,只许中间向材料外凸起,（,）,只许从左至右减小,（,）,只许从右至左减小,（,）,图 11,e),我国,GB,标准,独有,的四个符号（,图11,）,3.3,基准要素的标注,3.3.1,符号,(,GM,标准,规定,字母,I,、,O,和,Q,不用，我国,GB,标准还要多,),GM,新标准,(,ISO) GM,A-91,标准,我国,GB,标准,3.3.2,与基准要素的连接（,GM,新标准与我国,GB,标准,相同,）,a),基准要素是轮廓要素时，符号置于基准要素的轮廓线或轮廓线,的延长线上,(,但必须与尺寸线,明显地分开,),。见图,12,。,图 12,A,A,A,b),基准要素是中心要素时，符号中的连线应,与尺寸线对齐,。,图 13,3.3.3,GM A-91,标准基准符号的标注与,形位,公差框格标注一样，,不,明确,定义轮廓要素和中心要素。因此,GM,图样的右上角或左上角专门,有,“,基准说明表,”,对基准要素进行描述。,图 14,a,),b,),c,),d,),20,20,- A -,- A -,- A -,a,),符号放于尺寸要素的尺寸、,形位,公差框格或尺寸和,形位,公差框下,面；,- A -,b,),符号用带箭头的指引线与非尺寸要素相连；,- A -,c,),符号与非尺寸要素直接相连；,- A -,d,),符号与非尺寸要素的延长线相连；,四,基准,Datum,4.1,定义,基准, 与被测要素有关且用来,定其几何位置关系的一个,几何理,想要素,(如轴线、直线、平面等)，可由零件上的一个或多个要素构成。,模拟,基准,要素,在加工和检测过程中,用来建立,基准并与基准要素相接触，且具有,足够精度,的,实际表面,。,模拟基准要素,零件,1,零件,2,基准要素,(,一个底面,),图 15,在,建立,基准的过程中会排除基准要素本身的形状误差。,图 16,模拟基准,要素是基准的,实际体现,。,在加工和,检测过程中，,往往用,测量平,台表面、检具,定位表面或心,轴,等足够精度,的实际表面来,作为,模拟基准,要素,。,4.2,类型,单一基准,一个基准要素做,一个,基准；,A,A-B,组合,(,公共,),基准,二个或二个以上基准要素做,一个,基准；,典型的例子为公共轴线做基准。,图 17,A,B,A-B,基准体系,Datum Reference Frame ,三个,互相垂直,的,理想,(,基准,),平面,构成的空间,直角坐标系,。见图,18,。,图 18,A.,板类零件基准体系,图 19,用,三,个,基,准,框,格,标,注,基准,F,-,第三基准平面约束了,一,个自由度。,基准,E,-,第二基准平面约束了,二,个自由度，,根据夹具设计原理：,基准,D,-,第一基准平面约束了,三,个自由度，,B.,盘类零件基准体系,图 20,虽然，还余下,一个自由度,，由于该零件对于基准轴线,M,无定向,要求，即该零件加工四个孔时，可,随意,将零件放置于夹具中，而不影响其加工要求。,用,二,个,基,准,框,格,标,注,根据夹具设计,原理：,基准,K,-,第一基准平面约束了,三,个自由度，,基准,M,-,第二基准平面和第三基准平面相交构成的基准轴线,约束了,二,个自由度。,在图,21,中可发现该,盘类零件的基准框格采,用了三格，这是因为该,零件对基准轴线,V,有方,向要求,。而从定位原理,上讲基准,U,、,V,已构成,了基准体系。,基准,W,是一个,辅助,基准平面（不属于基准,体系,）,。,图 21,由上可知：基准体系,(,又称三基面体系,),不是一定要用三个基,准框格来表示的。对于板类零件，用三个基准框格来表示基准体,系；对于盘类零件，只要用二个基准框格，就已经表示基准体系,了。,在实际工作中，大量接触到的基准体系原理为,一面二销,。,见图,22,。,上面是从基准体系的原理来论述基准框格的表示数量，在,实际使用中，只需能满足零件的功能要求，,无需强调,基准框格,的数量多少。,图,22,图,24,图,23,基准目标,Datum Target ,用于,体现,某个基准而在零件上,指定,的,点、线或局部表面。分别简称为,点目标、线目标,和,面目标,。,图,25,1.,点目标可用带球头的圆柱销体现；,2.,线目标可用圆柱销素线体现；,3.,面目标可为圆柱销端面，也可为方形块端,面或不规则形状块的端面体现。,基准目标的,位置,必须用,理论正确尺寸,表示。,面,目标还应标注其表面的,大小,尺寸。,图,26,图,26,二个点目标,和,一个线目标,示例,(,图,26),：,构成基准 。,A,用基准目标来体现基准，能提高基准的定位精度。,4.3,顺序,基准体系中基准的顺序,前后,表示了,不同的设计要求,。见图,27。,图,27,基准后有,、,无附加符号,又表示了不,同的设计要,求。详见公,差原则。,强调4,孔轴线,与,A,轴线平行,强调4,孔轴线,与,B,平面垂直,五 公差带,Tolerance Zone,5.1,定义,公差带,实际被测要素,允许变动的区域,。,它体现了对被测要素的设计要求，也是加工和检验的根据。,5.2四大特征 ,形状、大小、方向、位置,A,形状,Form,公差带形状,主要,有：两平行直线、两同心圆、两等距曲线、两平行平面、两同轴圆柱、两等距曲面、一个圆柱、一个球。,不同的公差特征项目一般具有不同形状的公差带。其中有些项目只有唯一形状的公差带；有些项目根据不同的设计要求具有数种形状的公差带。,当实际被测要素的误差在公差带内合格，超出则不合格。,直线度,图 29 两组相互垂直的两平行平面,图,28,两平行平面,若系给定平面上线的直线度（如刻度线），则公差带为两平行,直线。,给一个方向,给二个方向,直线度（轴线）,图 30 一个圆柱,图 31 两平行平面,平面度,任意方向,圆度,图 32 两同心圆,圆柱度,图 33 两同轴圆柱,从理论上分析，圆柱度即控制了正截面方向的形状误差，又控,制了纵截面方向的形状误差。但目前还难以找到与此相配的测量方法。,线轮廓度,图 34 两等距曲线,采用线轮廓度首先必须将其理想轮廓线标注出来，因为公差带形状与之有关。,理想线轮廓到底面位置由尺寸公差控制，则线轮廓度公差带将可在尺寸公差带内上下平动及摆动。,当线轮廓度带基准成为位置公差时，则公差带将与基准有方向或/和位置要求。,图 35 两等距曲面,GM,标准对周边要求的,两种,标注形式。,采用面轮廓度首先必须将其理想轮廓面标注出来，因为公差带形状与之有关。,本面轮廓度带基准属位置公差。 面轮廓度公差带与基准,A,有垂直要求。,面轮廓度,图 36,我国,GB,标准面轮廓公差带为对称于理想轮廓面一种(图,a)。,GM-04,标准用符号,U,表示公差带不对称于理想轮廓的分布,。,0.6 U 0.6,GM,标准,面轮廓度的标注,0.6 U 0,0.6 U 0.2,U,后为要素体外的尺寸。,GM A-91,对面轮廓度标注的特殊规定。当位置、方向、形状要求不同时，可如下图标注。,A,B,C,A,B,C,Z,3.0,1.6,0.9,定位,定向,形状,Z,1.6,可在位置公差带中上下,平移,X,X,X,X,X,0.9,可在方向公差带中,平动、转动,用自身基准来表示其,形状公差,要求,GM,新标准对轮廓度标注有一些专门的新的规定。,图,37,3.0,+ 1.5,- 1.5,0,对称于理想轮毂（,0,位）,复合轮廓度（ 美国,ASME,新标准）,图,38,图,39,在尺寸公差内,只能上下平动,可在尺寸,公差内,平动和,摆动,我国,GB,标准尙无此标注形式,。,轮廓度（,GM,新标准）,A,B,C,2.5,0.5,A,B,C,2.5,0.5,A,对基准,A、B,和,C,的位置和方向要求,对形状要求,对基准,A、B,和,C,的位置,要求,对基准,A,的方向,和形状要求,A,B,C,2.5,0.5,复合轮廓度,1,）,2,）,A,B,C,2.5,0.5,A,对基准,B,和,C,的位置、方向和形状要求,对基准,A,的,位置、,方向,和形状要求,独立轮廓度,A,B,C,2.5,0.5,A,B,C,对基准,A、B,和,C,位置,要求,对基准,A 、B,和,C,形状和,方向,要求,对基准,A、B,和,C,位置,要求,对基准,A、B,和,C,形状和,方向,要求,A,B,C,2.5,0.5,A,B,基准,B,是表面,基准,B,是,轴线,3,）,4,）,A,B,C,2.5,0.5,A,B,对基准,C,的位置、方向和形状要求,对基准,A,、,B,的,位置、,方向,和形状要求,A,B,C,2.5,0.5,A,B,C,对基准,A,、,B,和,C,的,位置、,方向,和形状要求,错误标注，上格不起作用,图 40,两平行平面,对于垂直度，被测要素可,能是线或面；基准要素也可能,是线或面。因此存在：,面对面垂直度,（图,40,）；,面对线垂直度；,线对面垂直度；,线对线垂直度。,垂直度、平行度、倾斜度,属于,定向,公差。其被测要素为,关联要素。,垂直度,线对线垂直度,图41,两平行平面,图,42,两平行平面,面对线垂直度,轴线对面垂直度,图 4,3,两平行直线,图 4,4,一个圆柱,线对面垂直度,给定平面上线,任意方向,对于平行度，被测要素可,能是线或面；基准要素也可能,是线或面。因此存在：,面对面平行度,（图,4,5,）；,面对线平行度；,线对面平行度；,线对线平行度。,图 4,5,两平行平面,平行度的公差带与垂直度的公差带一样，可为,两平行平面、两平行直线、一个圆柱，不再一一介绍。,平行度,图 4,6,一个圆柱,线对线平行度,任意方向,对于倾斜度，被测要素可,能是线或面；基准要素也可能,是线或面。因此存在：,面对面倾斜度,（图,4,7,）；,面对线倾斜度；,线对面倾斜度；,线对线倾斜度。,图 4,7,两平行平面,倾斜度的公差带与垂直度的公差带一样，可为,两平行平面、两平行直线、一个圆柱，不再一一介绍。,采用,倾斜,度首先必须将其理想角度标注出来，因为公差带方向与之有关。,倾斜度,这两项目符号在,ASME,标准中有，但在,GM A-91,标准中却无。,GM,新标准虽将这两项目符号放入，但仍明确,不推荐使用,。,造成此情况的原因本人,认为：,GM,的图样主要是车身和内饰类,零部件，金切件少。图样上又不标注零部件的形状尺寸而要求按数,模，这样其形状尺寸都是,理论正确尺寸,。为图样上大量，并扩大采,用面轮廓度和位置度了创造条件。,面轮廓度和位置度这两项目的综合控制能力极强。,GM,就,用位,置度替代了同轴度和对称度。,我国,GB,标准将同轴度推荐用于,轴线对轴线,的位置要求，其公,差带为,一个圆柱；,将对称度推荐用于,中心平面对中心平面,的位置要,求，其公差带为,两平行平面。当,同轴度用于点对点的位置要求（给,定平面）时，即演变为俗称的同心度，其公差带为,一个圆。,同轴度和对称度,位置度公差描述的是被测要素,实际位置,对,理想位置,允许的变,动区域，因此位置度有点的位置度、线的位置度、面的位置度。,而位置度用的最多的是,孔组,的位置度。,点的位置度,图 4,8,一个球,位置度,S,0.6,轴线的位置度(任意方向),图 4,9,一个圆柱,我国,GB,标准将此类图样一般用同轴度标注。,右图是用,量规,来描述零件的检测,。,0.4,面的位置度,图 50,两平行平面,我国,GB,标准将此类图样一般用,对称度,标注。,孔(要素)组的位置度,a),盘类件,孔组的位置度由两种位置要求组成。一个是,各孔(要素)之间的位置,要,求；一个是,孔组(整组要素)的定位,要求。,图 51,一组圆柱,当两种位置相同时。合一个框格标注；当两种位置不相同时，分上下,两格分别标注。称为,复合位置度,。见图,53,。,b),板类件,图 52,一组矩形,一般位置度(给二个相互垂直的方向）,图,53,一组圆柱,孔,组,的,定,位,要,求,各,孔,之,间,的,位,置,要,求,复合位置度,说明,检查孔组,定位要求,的量规,检查各孔,之间位置,要求,的量,规,各孔之间,位置要求,的公差带,孔组定位,要求的公,差带,图 5,4,圆跳动,圆跳动是一种测量方法，本无公差带而言。为了标准内容的一,致性人为的定义了公差带。,径向圆跳动,为,两同心圆、,端面,圆跳动,为,两,个圆（,测量圆柱面上）,。,GB,标准还有,斜,向圆跳动,为,两同个圆,（,测量圆锥面上）,。,图 5,5,全跳动,图 5,6,全跳动是一种测量方法，无公差带而言。为了标准内容的一,致性人为的定义了公差带。,端面,全跳动,为,两,平行平面,、,径向全跳动,为,两,同轴圆柱,、,斜,向全跳动（,GB,标准无）,为,两同轴圆锥。,B,大小,Size,若公差带为圆、圆柱或球，则在公差值的数字前加注,或,S,，,表示其圆、圆柱或球的直径。,公差带的大小均以公差带的宽度或直径表示，即图样上形位公,差框格内给出的公差值。,t,S,t,公差值均以毫米为单位。,若公差值为公差带的宽度,（,距离,）,，则在公差值的数字前不加,注符号。,t,C,方向和位置,Orientation & Location,公差带的方向和位置可以是,固定,的，也可以是,浮动,的。如,被测,要素相对于基准的方向和位置关系是用,理论正确尺寸,标注的，,则公,差带方向和位置是固定的，否则就是浮动的。见图,5,7,。,2 x 8 0.05, 0.5 M A,50 0.2,对于形状公差因无基准而言，所以其公差带的方向和位置肯定,是浮动的。,公差带的浮动不是无限的，它受该方向的尺寸公差控制。,2 x 8 0.05, 0.5 M A,图 5,7,50,A,A,A,六,几个新符号,6.1,正切平面,T,这符号放置于形位公差框格中公差值的后面。表示该公差值为,与表面最高点,相切的平面,(,正切平面,),之,要求,。见图,5,8,。,图 58,0.1 T,A,正切平面,有,T,之误差,无,T,之误差,2.5,0.2,0.1,1) 图中,框格内,标有,T,时，该零件表面,合格,，,没标,T,时，该零件表面将,不合格,。,2) 上平面的最高点与最低点必须在尺寸公差范围内。,A,6.2,受控半径,CR,GM,新标准规定在图样上对带公差的半径有两种标注形式：,R,或,CR,。,其要求见图,5,9,。在,GM,A-91,标准中虽然仅一种标注形式,R,，,但其要求相当于新标准中的,CR,。,因此可以认为，新标准增加了一种不须严格控制形状的带公差的半径表示方法。,图 5,9,6.3,自由状态条件,F,这符号放置于形位公差框格中公差值的,后面,。描述零件在制造,中造成的力释放后的变形。所以，只有非刚性零件才应用此符号。,图60的设计要求是当零件处于自由状态时，左侧圆柱面的圆度,误差不得大于2.5,mm；,当零件处于,约束状态,时（注），右侧圆柱面,的径向圆跳动不得大于2,mm。,图 60,注(约束条件)：,基准平面,A,是固定面(用,64,个,M6X1,的螺栓以,9-15,Nm,的扭矩固定)，,基准,B,由其相应规定的尺寸边界约束。,6.4,延伸公差带 ,P,当图61左示螺纹连接时，按常规方法标注，将出现,干涉,现象。,延伸公差带就是为了解决此问题而产生的一种特殊标注方法。它的,原理是把螺纹部分的公差带,延伸至实体外,（图61右）。,图 61,干,涉,图 62,GM,标准标注延伸公差带的两种形式（图62,）,框,外,标,延,伸,尺,寸,及,符,号,框,内,P,后,标,延,伸,尺,寸,我国,GB,标准,标注延伸公差带,的方法,（图,63,）, 0.5 P A,4 x 8 H7,40 P,A,100,图,63,P,出现在两处。一处在公差值后、一处在,延伸尺寸后。,公差原则,(,线性尺寸公差与形位公差之间关系,),7.1,问题的提出,20,h6,0,- 0.013,+,0.021,0,20,H7,要求这一对零件的最小间隙为,0,、最大间隙为,0.034,。,图,65,图,6,4,但当孔和轴尺寸处处都加工到,20 时，由于存在形状误差，,则装配时的最小间隙将,不可能,为,0,。这就产生了线性尺寸公差与形位公差之间的,关系问题,。,设计人员绘制图6,4,、6,5,孔、轴配合之目的是:,7.2,有关术语,为了明确线性尺寸公差与形位公差之间关系，对尺寸术语将作,进一步论述与定义,。,7.2.1,局部实际尺寸,在实际要素的,任意正截面,上，,两对应点,之间,测得的距离。,A1,A2 A3,特点,：一个合格零件有无数个。,图,66,7.2.2,作用尺寸,A,体外作用尺寸,在被测要素的给定长度上，与实际内表面,(,孔,),体外相接,的最大理想面,(,轴,),，或与实际外表面,(,轴,),体外相接的最小,理想面,(,孔,),的直径或宽度。,体外作用尺寸,图,6,7,特点,：一个合格零件只有一个，但一批合格零件仍有无数个。,孔,轴,B,体内作用尺寸,在被测要素的给定长度上，与实际内表面,(,孔,),体内相接,的最小理想面,(,轴,),，或与实际外表面,(,轴,),体内相接的最大,理想面,(,孔,),的直径或宽度。,特点,：一个合格零件只有一个，但一批合格零件仍有无数个。,孔,轴,体内作用尺寸,图,6,8,7.2.3,最大实体状态,(,MMC),和最大实体尺寸,(,MMS),A,最大实体状态,(,MMC),实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内，并具有实体最大,(,即材料最多,),时的状态。,B,最大实体尺寸,(,MMS),实际要素在最大实体状态下的极限尺寸。,内表面,(,孔,),D,MM,=,最小极限尺寸,D,min,；,外表面,(,轴,),d,MM,=,最大极限尺寸,d,max,。,特点,：一批合格零件只有一个(唯一)。但未考虑,形状误差,。,7.2.4,最小实体状态,(,LMC),和最小实体尺寸,(,LMS),A,最小实体状态,(,LMC),实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内，并具有实体最小,(,即材料最少,),时的状态。,B,最小实体尺寸,(,LMS),实际要素在最小实体状态下的极限尺寸。,内表面,(,孔,),D,LM,=,最大极限尺寸,D,max,；,外表面,(,轴,),d,LM,=,最小极限尺寸,d,min,。,4,特点,：一批合格零件只有一个(唯一)。但未考虑,形状误差,。,7.2.5,最大实体实效状态,(,MMVC),和最大实体实效尺寸,(,MMVS),A,最大实体实效状态,(,MMVC),在给定长度上，实际要素处于最大实,体状态,(,MMC),，且其中心要素的形状或位置误差等于给出公差值时的,综合极限状态。,图,6,9,t,t,B,最大实体实效尺寸,(,MMVS) ,最大实体实效状态,(,MMVC),下的,体外作用尺寸,。,内表面,(,孔,),D,MV,=,最小极限尺寸,D,min,-,中心要素的形位公差值,t,；,MMS,MMS,孔,轴,MMVS,MMVS,外表面,(,轴,),d,MV,=,最大极限尺寸,d,max,+,中心要素的形位公差值,t,。,特点,：综合考虑了尺寸和形状，唯一。,7.2.6,最小实体实效状态,(,LMVC),和最小实体实效尺寸,(,LMVS),A,最小实体实效状态,(,LMVC) ,在给定长度上，实际要素处于最小,实体状态,(,LMC),，且其中心要素的形状或位置误差等于给出公差值,时的综合极限状态。,图,70,t,t,LMS,LMS,LMVS,B,最小实体实效尺寸,(,LMVS) ,最小实体实效状态,(,LMVC),下的,体内,作用尺寸,。,内表面,(,孔,),D,LV,=,最大极限尺寸,D,max,+,中心要素的形位公差值,t,；,孔,轴,LMVS,外表面,(,轴,),d,LV,=,最小极限尺寸,d,min,-,中心要素的形位公差值,t,。,4,特点,：综合考虑了尺寸和形状，唯一。,7.2.7,边界,由设计给定的具有,理想形状,的,极限包容面,。,A,最大,实体边界,(,MMB),尺寸为最大实体尺寸,(,MMS),的边界。,B,最小,实体边界,(,LMB),尺寸为最小实体尺寸,(,LMS),的边界。,C,最大实体,实效边界,(,MMVB),尺寸为最大实体实效尺寸,(,MMVS),的边界。,D,最小实体,实效边界,(,LMVB),尺寸为最小实体实效尺寸,(,LMVS),的边界。,建立边界概念系便于理解，且可与量规设计相结合。,GM A-91,标准从通过计算量规基本尺寸的角度来描述该要求是,一个相当好，而容易理解的方法。,7,.3,独立原则,Regardless of feature size,(,RFS ),图样上给定的每一个尺寸和形状、位置要求均是,独立,的，应分,别满足要求，两者无关。,GM(,美国,),新标准与,ISO、,我国,GB,标准统一，,将,独立原则作为尺,寸公差和形位公差相互关系应遵循的,基本原则,。,独立原则在图样的形位公差框格中,没有,任何关于公差原则的附,加,符号,(,图,71,),。,采用独立原则要素,的,形位误差值，测量时需用通用量仪测出具体数值，以判断其合格与否。,图,71,20, 0.5,0,- 0. 5,完工尺寸,轴线直线度公差,20,19. 75,19. 5,0.5,GM A-91,与美国旧,标准将,原则,1,PERFECT,FORM AT MMC,（即下面要讲的,包容要求,）,作为尺寸公差和形位公差相互关系的,基,本原则,。规定要素执行独立原则需用,S,表示，并强调在应用位置,度时，不论是被测要素还是基准要素执行独立原则,必须标明,S,；,应,用于其它特征符号项目时,S,可省略（原则,2）,。见下图。,GM(,美国)新标准,S,符号,已取消,。因此，必须看清,GM,图样首页,标题栏框,中关于,未注形位公差,的一段,说明,。,图 72,完工尺寸,轴线直线度公差,20(MMS),19. 75,19. 5(,LMS),0,0.25,0.5,7.4,相关要求,(,按我国,GB,标准分类介绍）,尺寸公差和形位公差相互,有关,的公差要求。,A,包容要求,Envelope Requirement,1),实际要素应遵守其,最大,实体边界,(,MMB),，,其,局部实际尺寸,不得超,出,最小实体尺寸,(,LMS),的要求。,3),该要求的实质是：被测要素在,MMC,时,形状是,理想,的。当,被测要素,的尺寸偏离了,MMS,，,被测要素的形位公差数值可以获得一补偿值,(,从被测要素的尺寸公差处,),。,2),包容要求仅用于,单一,、,被测,要素，且这些要素必须是,尺寸,要素,。,包容要求,我国,GB,标准,的标注形式是在尺寸公差后加,E,(,图72,),。,0,- 0. 5,20,E,设计中如认为补偿后可能获得的公差值,太大,时，应提出,进一步,要求,。加注,0.25（图,73,） ，则补偿值到,0.25,为止。,图,73,20,0,- 0. 5,0.25,完工尺寸,轴线直线度公差,20(MMS),19.9,19. 75,19. 5(,LMS),0,0.1,0.25,0.25,0.25,4),包容要求主要使用于,必须保证,配合,性能的场合。如前面图6,4,和图,6,5,的尺寸公差后都标注,E ，,采用包容要求，则装配时的最小间,隙将保证为0。,Dmin - dmax = 20 - 20 = 0,E,20,0,M,GM,标准未将包容要求,单独列出,，而是纳入最大实体要求中，,作为特例（,直线度零公差,）来处理。见图,74,左图。,图 7,4,5,),包容要求的测量方法，一般采用,极限量规,（通,、,止规）。如采,用通用量仪,测量,，则应考虑安全裕度数值及量具的不确定度。,6) GM,标准,0,- 0. 5,0,- 0. 5,20,E,=,GM,标准,GB,标准, t A, t A, t,A B,C,B,最大实体要求,Maximum Material Requirement,1,）,被测要素的实际轮廓应遵守其最大实体,实效边界,(,MMVB),。,当,其实际尺寸偏离最大实体尺寸,(,MMS),时，允许其形位公差值超,出在最大实体状态,(,MMC),下给出的公差值的一种要求。,2,）,最大实体要求可以只用于被测要素，也可同时用于被测要素和,基准要素（图,7,5,）,。,但这些要素必须是,尺寸要素,。,图 7,5,最大实体要求的标注形式为加,M,。,M,M,M,M,M,M,完工尺寸,轴线直线度公差,20(MMS),19. 75,19. 5(,LMS),0.5,0. 75,1,20,0.5,M,0,- 0. 5,图 7,6,3.1),最大实体要求应用于,被测,要素,(,图,7,3,、图7,4),被测要素的实际轮廓在给定的长度上处处不得超出,最大实体实效,边界,(,MMVB),，,即其体外,作用尺寸,不应超出,最大实体实效尺寸,，且其,局部实际尺寸,不得超出,最大实体尺寸,(,MMS),和,最小实体尺寸,(,LMS),。,该要求的实质是：框格中被测要素的,形位公差值,是该要素处于最,大实体状态,(,MMC),时给出的,(即被测要素在,MMC,时就允许有一个形位,公差值)，而当被测要素的尺寸偏离了,MMS,后，被测要素的形位误差,值可以超出在最大实体状态下给出的形位公差值，即可,从被测要素的,尺寸公差处,获得一个,补偿值,。,图,7,6,是最大实,体要求应用于被测,要素，而被测要素,是,单一要素,。,图,7,7,是最大实,体要求应用于被测,要素，而被测要素,是,关联要素,。,两者主要区别,为后者的圆柱公差,带必须与基准,A,垂,直。因为它是定向,公差（垂直度）。,图 7,7,MMS,LMS,3.2),最大实体要求应用于,基准,要素,最大实体要求应用于基准要素时，情况相当复杂。此时必须注,意基准要素本身采用什么,原则或,要求。,基准要素本身,采用,最大实体要求,时，则相应的边界为最大实体,实效,边界；基准要素本身,不采用,最大实体要求,时，则相应的边界为,最大实体边界。,当基准要素的实际轮廓偏离其相应的边界时,(,即其体外作用尺寸,偏离其相应的边界尺寸,),，则允许基准要素在一定的范围内浮动，其,浮动范围等于基准要素的,体外作用尺寸,与其相应的边界尺寸之差。,此种要求公差值的补偿是通过基准要素的,体外作用尺寸,来实现,的，故不能简单的用图表来描述其补偿关系,（,GM A-91,标准用图表,来描述是错误的,）,。,5),最大实体要求,的零件一般用,综合量规,或,检具,测量其形位误差，此外还必须用,通用量仪,测量要素的,局部实际尺寸,是否合格。,4),最大实体要求主要使用于只要,能满足,装配,的场合。,当,基准采用基准体系，第二基准和第三基准为,尺寸要素,又采用,最大实体要求时，作为第二基准对第一基准，或作为第三基准对第,一基准、第二基准将有位置公差的要求。因此我们看到,GM,的图样,上形位公差的框格很多，而其中有些框格就是表示上述要求的。这,些框格仅用来确定综合量规或检具上基准定位销的尺寸，在测量时,一并带过，无须再,单独检查,。,见下页图7,8,。,两者区别为：,采用最大实体要求,基准孔,的基准定位采用,圆柱销,，与零件的实际基准要素,有间隙,，可产生补偿值。,不采用最大实体要求,基准孔,的基准定位采用,圆锥销或弹性销,，与零件的实际基准要素,无间隙,，不能产生补偿值。,当,基准采用基准体系，第二基准和第三基准为,尺寸要素,不采用最大实体要求时，则基准要素与被测要素遵守独立原则。,6),说明,被测要素和基准要素都,采用最大实体要求：,被测要素遵守,最大实体,实效边界：,MMVS,= MMS + t,= 24.4 + 0.4 = 24.8,7),实例,基准要素遵守,最大实体,实效边界：,MMVS,=,MMS + t,= 15.05 + 0 = 15.05,E,第三基准对第一基准、第二基准的位置公差要求，无须,检查,0.0,M,最大实,体实效,边界 =,最大实,体边界,=,50,0.03,M,最大实体实效边界 = 4 - 0.03,= 3.97,图 7,8,第二基,准对第,一基准,的位置,公差要,求，无,须检查,上格：,MMVS,=,MMS,t,= 10.7,2.8 = 7.9,下格：,MMVS,=,MMS,t,= 10.7,0.3 = 10.4,采用最大实体要求基准轴的基准定位与零件的实际基准要素有间隙，可产生补偿值。,不采用最大实体要求基准轴的基准定位与零件的实际基准要素无间隙，不能产生补偿值。,基准要素,采用最大实体要求与不采用最大实体要求：,最小实体要求在,GM,标准中有此内容，但图样中尚未出现。,C,最小实体要求,Least Material Requirement,1,）,被测要素的实际轮廓应遵守其最小实体实效边界,(,LMVB),。,当其,实体尺寸偏离最小实体尺寸,(,LMS),时，允许其形位公差值超出在,最小实体状态,(,LMC),下给出的公差值的一种要求。,2,）,最小实体要求可以用于被测要素，也可同时用于被测要素和基准,要素,。,只这些要素必须是,尺寸要素,。,最小实体要求的标注形式为加,L,。,3,）,最小实体要求的原理与最大实体要求,一样，仅控制边界不同。不,作详细介绍。下面通过,一个示例说明。,5,）,最大实体要求,的零件一般用,综合量规,或,检具,测量。,4,）,最小实体要求主要使用于,保证,孔边厚度,和,轴的强度,的场合。,D,示例(用公差带图解释),1,）独立原则（轴）,19.7 - 20,- 0.3,0,尺寸,形位, 0.1,0.1,19.7,20,2）,独立原则（孔）,0.1,20 - 20.3,形位,尺寸,0 +0.3,0.1,20.3,20,19.7 - 20,E,LMS =,19.7,MMS =,20,- 0.3,0,0.3,尺寸,形位, 0.1,M,19.7 - 20,4,）最大实体要求（轴）,- 0.3 0 +0.1,LMS =,19.7,MMS =,20,尺寸,形位,0.4,MMVS = MMS + t = 20 + 0.1 = 20.1,注：美国标准用,直线度零公差,表示，下同。,0.1,3,）包容要求（轴）, 0.,2,19.7 - 20,E,LMS =,19.7,MMS =,20,- 0.,3,- 0.2,0,尺寸,形位,0.,2,19.8,0.3,5,）,包容要求有进一步要求（轴）,20 - 20.3,E,尺寸,形位,0,+ 0.3,LMS =,20.3,MMS =,20,0.3,6,）,包容要求（孔）,7,）,包容要求有进一步要求（孔）,20 - 20.3,E,尺寸,形位,0,+ 0.3,0.3,LMS =,20.3,MMS =,20,8,）,最大实体要求（孔）,0.1,M,20 - 20.3,MMVS = MMS - t = 20 - 0.1 = 19.9,形位,尺寸,- 0.1 0 +0.3,LMS =,20.3,MMS =,20,0.4,0.1, 0.,2,0.,2,20.15,+,0.,2,9,）最小实体要求（孔）,0.4,L,A,A,6, 8 - 8.25,尺寸,形位,0 +0.25 +0.65,LMS =,8.25,MMS =,8,0.65,LMVS = LMS + t = 8.25 + 0.4 = 8.65,0.4,最小实体要求主要使用于控制孔边最小厚度的场合。,图 79, t M,R,A,图 80,应用,可逆要求后,则上图,7,9,【,除,5,）、,7,）外,】,中公差带图,内,涂色部分,公差带将有效。,E,可逆要求,Reciprocity Requirement,(,GM,标准无）,最大实体要求和最小实体要求的公差补偿是要素的,尺寸补偿,给形位,，不能反补偿，即极限尺寸必须合格。,ISO,和我国标准另,设有,可逆要求,，规定尺寸、形位可互相补偿。,可逆要求,(,RR) ,尺寸要素的形位误差值小于给出的形位公,差值时，允许在满足零件功能要求的前提下扩大尺寸公差。用,R,表示。该符号放在框格中,M,或,L,的后面,（,图,80）,。,八,结束语,国际上，关于形位公差的理论和应用研究工作，是在近四十年,才陆续开展起来的一项新的学科。因此，还有相当一部分问题需要,进一步的探索和开拓。尤其是测得实际要素的模拟，个别项目的测,量方法，,正截面的理解,等等。,希望大家在工作中有所作为。,本文介绍的重点是如何读懂图中形位公差的标注，了解公差带,的特性。而“形位公差”理论较强，外来图样，甚至标准中也会有错,误出现，请各位工程师注意。,