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GM GD&T Training(位置形状与公差)


GD &T(形位公差)简解 (形位公差)

全称为“ “GD&T”全称为“Global Dimensioning and 全称为 Tolerancing 全球的尺寸和公差的规定” 标准中包含有尺寸标注方法( 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) 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, 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 标准基本相同, 国的 标准基本相同 故本次不作介绍。下面仅对“ 置 GM的GD&T新标准(97起)和我国的形位公差标准都等效 新标准( 起 和我国的形位公差标准都等效 的 新标准 几何)公差”部分,作一简要的、基础的讲述。 (几何)公差”部分,作一简要的、基础的讲述。 采用了国际标准( ),所以绝大多数的内容是相同的 采用了国际标准(ISO),所以绝大多数的内容是相同的。由于 ),所以绝大多数的内容是相同的。 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, 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, 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 标准的名词术语来解释 标准。 我国 术语及内容上两国的标准有所区别时, 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。 不同之处,会特别加以说明。

两国的有关标准: 两国的有关标准:
中国 GB/T 1182 - 96 GB/T 4249 - 96 GB/T 13319 - 03 GB/T 16671 - 96 GB/T 16892 - 97
……

通则、定义、 形状和位置公差 通则、定义、符号和图样表示法 公差原则 几何公差 位置度公差注法 形状和位置公差 最大实体要求、最小实体要求和 最大实体要求、 可逆要求 形状和位置公差 非刚性零件注法 Dimensioning and Tolerancing Dimensioning and Tolerancing

美国 ASME Y14.5M-82(旧) 旧 ASME Y14.5M-94(新) 新

Dimensioning and Tolerancing 通用 A-91- 89 (旧) 旧 Global Dimensioning and Tolerancing Addendum – 97/01/04 版本为通用/福特 克莱斯勒一起发布, 版本为通用单独发布 版本为通用单独发布。 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。 版本为通用 福特/克莱斯勒一起发布 相应的国际标准有: 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。 、 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 由于加工过程中工件在机床上的定位误差、 相对运动不正确、夹紧力和切削力引起的工件变形、 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。 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。 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 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 要求以外, 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。 位置公差。 由于时间关系, 简解重点是如何读懂图上的形位公差。 由于时间关系,本简解重点是如何读懂图上的形位公差。 懂图上的形位公差


1 定义

要素 Feature

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。 任何零件不论其复杂程度如何,它都是由许多要素组成的。
圆锥面 圆柱面 圆台面 球面

轴线

素线

球心

图 1 形位公差研究对象就是要素, 形位公差研究对象就是要素,即点、线、面。 研究对象就是要素

2 类型 2.1 按存在的状态分: 按存在的状态分: 零件加工后实际存在的要素(存在误差 实际要素 Real Feature — 零件加工后实际存在的要素 存在误差 。 实际存在的要素 存在误差)。 实际要素是按规定方法, 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。 的实际要素的近似替代要素(测得实际要素)来体现的。 每个实际要素由于测量方法不同,可以有若干个替代要素。 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。 测量误差越小,测得实际要素越接近实际要素。 理论正确的要素 无误差)。 的要素(无误差 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。 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。 实线(可见)或虚线(不可见)表示;理想中心要素用点划线表示。

2.2 按结构特征分: 按结构特征分: 轮廓(实有 要素 表面上的点、线或面。 轮廓 实有)要素 Integral Feature — 表面上的点、线或面。 实有
圆锥面 圆柱面 圆台面 球面

轮廓要素

轴线

素线 图 2

球心

中心要素

中心(导出 要素 由一个或几个轮廓(组成 组成) 中心 导出)要素 Derived Feature — 由一个或几个轮廓 组成 导出 要素得到的中心点(圆心或球心 、中心线(轴线 或中心面。 轴线)或中心面 要素得到的中心点 圆心或球心)、中心线 轴线 或中心面。 圆心或球心

2.3 按所处的地位分: 按所处的地位分: 图样上给出了形位公差要求 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。 的要素,为测量的对象。 零件上用来建立基准 建立基准并实际起 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) 实际要素( 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 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 箭头的 相连;基准要素在图样上用基准符号表示 在图样上用基准符号表示。 相连;基准要素在图样上用基准符号表示。 被测要素
2.5 ± 0.2 0.1 A

A

基准要素
图 3

基准要素 ≠ 基准

2.4 按结构性能分: 按结构性能分: 单一要素 Individual Feature — 具有形状公差要求的要素。 具有形状公差要求的要素。 形状公差要求的要素 关联要素
0.1 A

2.5 ± 0.2

A

0.02

单一要素
图 4

与其它要素具有功能关系的要素。 功能关系的要素 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、 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 是指要素间某种确定的方向和位置关系 同轴、对称等。也即具有位置公差要求的要素。 行、同轴、对称等。也即具有位置公差要求的要素。

2.5 按与尺寸关系分: 尺寸关系 关系分 由一定大小的线性尺寸或角度尺寸 线性尺寸或角度 尺寸要素 Feature of Size — 由一定大小的线性尺寸或角度尺寸 的几何形状。 确定的几何形状 确定的几何形状。 尺寸要素可以是圆柱形 圆柱形、 两平行对应面等 尺寸要素可以是圆柱形、球形或两平行对应面等。 圆柱形 球形 两平行 对应面
素线 图 5 表面

非尺寸要素(本人定义) — 没有大小尺寸的几何形状。 非尺寸要素(本人定义) 没有大小尺寸的几何形状。 非尺寸要素可以是表面、 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 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 一个要素在 场合,它的名称会有不同 称呼。 不同的 同的场合,它的名称会有不同的称呼。



符号 Symbol
1) GM新标准 新标准 公差特征项目的 符号与 ASME标 标 准(美)、ISO 标准和我国 GB 标准完全相同。 完全相同 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7。 不同,见图 。

2.1 公差特征项目的符号 公差特征项目的符号(GM新标准 新标准) 新标准

图 6

GM A-91标准的公差特征项目符号 标准的公差特征项目符号 与新标准主 要区别: 要区别: 1) 无同轴度 和对称度; 和对称度; 2) 将面轮廓 度放置于位置 公差中, 公差中,必须 带基准; 带基准; 3) 跳动箭头 为空心箭头。 为空心箭头。

1. 线轮廓度可带基准成为位置公差; 线轮廓度可带基准成为位置公差; 2. 此分类见 此分类见ANSI T14.5M-82,但是不强调。 ,但是不强调。

图7

2.2 附加符号 附加符号(GM新标准 新标准) 新标准

1) 相对GM A-91标 取消了符号 准,取消了符号 S(独 ),增加 立原则RFS),增加 T 正切平面、 正切平面、 ST 统计公 受控半径。 差、CR 受控半径。 2) ST 统计公差, 统计公差, GM目前不应用。 不应用。 目前不应用 标准还有: 50 理 标准还有: 论正确尺寸。 论正确尺寸。

理论正确尺寸Basic 理论正确尺寸 Dimensions :不标注 公差的带框尺寸。 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。 和理论正确角度尺寸。 图 8



标注 Mark

3.1 形位公差框格 Feature Control Frames 形位公差框格

基准要素的字母及附加符号 公差值及附加符号 公差特征项目的符号
图 9

无基准要求的形状公差,公差框格仅两格; 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。 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, 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)。 逆时针转)。

3.2 被测要素的标注(两国标准不同 被测要素的标注 两国标准不同) 两国标准不同 3.2.1 中国 中国GB标准 — 形位公差框格通过用带箭头的指引线与要素 形位公差框格通过用带箭头的指引线与要素 公差框格通过用带箭头的指引线 标准 相连。 相连。 被测要素是轮廓要素时, 轮廓要素时 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 明显地分开)。见图10 线上(但必须与尺寸线明显地分开)。见图 - 左。 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 中心要素时 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 见图10 尺寸线箭头由外向内标注时,则箭头合一。 齐。见图 – 右。当尺寸线箭头由外向内标注时,则箭头合一。

? 素线直线 度
图 10

? 轴线直线 度

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 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 同时 出。

3.2.2 GM标准(有四种,且可无带箭头的指引线) 标准( 四种,且可无带箭头的指引线 带箭头的指引线) 标准
d c a a) 形位公差框 形位公差框 格放于要素的尺寸 或于说明下面; 或于说明下面; b) 形位公差框 形位公差框 格用带箭头的指引 线与要素相连; 线与要素相连; c) 把形位公差 形位公差 框格侧面或端面与 要素的延长线相连 ; d) 把形位公差 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。 的延长线相连。 图 11

b

a

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, 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 可同时应用于轮廓及中心要素时 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。 标准相同 专门说明 的标注方法与我国 标准相同。它在这些公差特征项目中有专门说明。

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。 除非另有要求,其公差适用于整个被测要素。 a) 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 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 全长上 时,应按图12 标注(GM 标准与我国GB 标准相同) ; 按图 标注( 标准与我国 标准相同) 相同
全长上直线度 公差0.4。 。

每25内直线 内 度公差0.1。 。

图 12

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 轮廓度中若表示的公差要求适用范围不是整个轮廓 不是整个轮廓时

注出 范围。见图9标注 标注( 标准) 其范围。见图 标注(仅GM标准) 。 标准

图 13

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 适用于整个轮廓 整个轮廓。 小圆(全周符号)。见图14( )。见图 标准与我国GB 标准相同)。 标准相同 相同)。 一小圆(全周符号)。见图 (GM 新标准与我国
GM标 标 准也可不 加圆, 加圆,而 在框格下 标注 ALL AROUND 表示。 来表示。 图例见面 轮廓度公 差带的介 绍。 图 14 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 标准将面轮廓度定义为位置公差,使用又广,

注规定, 后面介绍面轮廓度公差时再讲述。 注规定,在后面介绍面轮廓度公差时再讲述。 介绍面轮廓度公差时再讲述

d) 螺纹、齿轮和花键(GM 新标准与我国 螺纹、齿轮和花键( 标准与我国GB 标准相同) 标准相同 相同) 一般情况下, 螺纹中径轴线作为被测要素或基准要素 轴线作为被测要素或基准要素。 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“ );用小径轴线标注 径轴线标注“MAJOR DIA”(MD);用小径轴线标注“MINOR DIA” ( );用小径轴线标注“ (LD)。 )。 齿轮和花键轴线作为被测要素或基准要素时, 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 );用大径轴线标注 “PITCH DIA”(PD);用大径轴线标注“MAJOR DIA” (MD), ( );用大径轴线标注“ ), 用 小径轴线标注“ DIA”(LD)。 小径轴线标注“MINOR DIA”(LD)。

3.3 基准要素的标注 3.3.1 符号 符号(GM标准规定字母 、O和Q不用,我国 标准规定字母I、 和 不用 我国GB标准还要多 不用, 标准还要多) 标准规定字母 标准还要多 GM新标准 新标准(ISO) 新标准 A GM A-91 标准 A 我国GB标准 标准 我国 A

3.3.2 与基准要素的连接(GM 新标准与我国 与基准要素的连接( 新标准与我国GB 标准相同) 标准相同 相同) 基准要素是轮廓要素时, 轮廓要素时 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15。 但必须与尺寸线明显地分开 的延长线上 但必须与尺寸线明显地分开 。见图 。

图 15

基准要素是中心要素时,符号中的连线应与尺寸线对齐 中心要素时 与尺寸线对齐。 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 16

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 标准基准符号的标注与形位公差框格标注一样, 形位公差框格标注一样 定义轮廓要素和中心要素。 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 图样的右上角或左上角专门 明确定义轮廓要素和中心要素。因此 基准说明表”对基准要素进行描述。 有“基准说明表”对基准要素进行描述。 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 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 公差框格或尺寸和形位 面; b) 符号用带箭头的指引线与非尺寸要素相连; 符号用带箭头的指引线与非尺寸要素相连; c) 符号与非尺寸要素直接相连; 符号与非尺寸要素直接相连; d) 符号与非尺寸要素的延长线相连; 符号与非尺寸要素的延长线相连;
? 20
-A-A-

? 20
-A-

a)

-A-A-

-A-

b)

c)

d) 图 17


4.1 定义

基准 Datum

与被测要素有关且用来定其几何位置关系的一个 定其几何位置关系的一个几何理 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。 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 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 基准 用来建立 足够精度的 素相接触,且具有足够精度 实际表面。 素相接触,且具有足够精度的实际表面。 基准要素(一个底面 基准要素 一个底面) 一个底面 模拟基准要素
零件1 零件 零件2 零件

图 18

在建立基准的过程中会排除基准要素的形状误差。 建立基准的过程中会排除基准要素的形状误差。 基准的过程中会排除基准要素的形状误差

在加工和 检测过程中, 检测过程中, 往往用测量平 往往用测量平 台表面、 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 作为模拟基准 要素。 要素。 模拟基准 要素是基准的 实际体现。 实际体现。
图 19

4.2 类型 一个要素做一个基准; 一个基准 单一基准 — 一个要素做一个基准; A 组合(公共) 二个或二个以上要素做一个基准; 一个基准 组合(公共)基准 — 二个或二个以上要素做一个基准; A-B 典型的例子为公共轴线做基准。 典型的例子为公共轴线做基准。 A-B

A

B

图 20 基准体系 — 由二个或三个独立的基准构成的组合; 二个或三个独立的基准构成的组合;

三个相互垂直 相互垂直的 三基面体系 Datum Reference Frame — 三个相互垂直的理 基准)平面构成的空间直角坐标系 想(基准 平面构成的空间直角坐标系。见图 。 基准 平面构成的空间直角坐标系。见图21。

图 21

A. 板类零件三基面体系 根据夹具设计原理: 根据夹具设计原理: 基准D 基准 - 第一基 准平面约束了三 准平面约束了三 个自由度, 个自由度, 基准E 基准 - 第二基 准平面约束了二 准平面约束了二 个自由度, 个自由度, 基准F 基准 - 第三基 准平面约束了一 准平面约束了一 个自由度。 个自由度。

用 三 个 基 准 框 格 标 注

图 22

B. 盘类零件 盘类零件三基面体系 体系

根据夹具设计 原理: 原理: 基准K- 第 一基准平面 约束了三 约束了三个 自由度, 自由度, 基准M 基准 - 第 二基准平面 和第三基准 平面相交构 成的基准轴 约束了二 线,约束了二 约束了 个自由度。 个自由度。

用 二 个 基 准 框 格 标 注

图 23

虽然,还余下一个自由度, 虽然,还余下一个自由度,由于该零件对于 一个自由度 无定向要求 要求, 基准轴线 M 无定向要求,即该零件加工四个孔时 随意将零件放置于夹具中 将零件放置于夹具中, ,可随意将零件放置于夹具中,而不影响其加工 要求。 要求。

在图21中可发现该 在图 中可发现该 盘类零件的基准框格采 用了三格, 用了三格,这是因为该 零件对基准轴线V有方 零件对基准轴线 有方 向要求。 向要求。而从定位原理 上讲基准 U、V 已构成 、 了基准体系。 了基准体系。 基准W是一个辅助 基准 是一个辅助 是一个 基准平面( 基准平面(不属于基准 体系)。 体系)

图 24

由上可知:三基面体系不是一定要用三个基准框格来表示的。 由上可知: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三基面体系; 对于板类零件,用三个基准框格来表示三基面体系;对于盘类零 只要用二个基准框格,就已经表示三基面体系了。 件,只要用二个基准框格,就已经表示三基面体系了。 上面是从三基面体系的原理来论述基准框格的表示数量, 上面是从三基面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 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。 格的数量多少。 在实际工作中,大量接触到的三基面体系原理为一面二销 在实际工作中,大量接触到的三基面体系原理为一面二销 三基面体系原理为 见图25。 见图 。

图 25

用于体现某个基准而在零件上指定 体现某个基准而在零件上指定的 基准目标 Datum Target — 用于体现某个基准而在零件上指定的 线或局部表面。分别简称为点目标 线目标和面目标。 点目标、 点、线或局部表面。分别简称为点目标、线目标和面目标。

图 27

图 28

1. 点目标可用带球头的圆柱销体现; 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; 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 面目标可为圆柱销端面, 面或不规则形状块的端面体现。 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。 位置必须用理论正确尺寸表示 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。 大小尺寸 面的大小尺寸。
图 26



示例(图 : 示例 图26): 二个点目标 和 一个线目标 构成基准 A 。

图 26 图 29

用基准目标来体现基准,能提高基准的定位精度。 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30。 基准体系中基准的顺序前后表示了不同的设计要求 。见图 。 前后表示了

强调4孔轴线 强调 孔轴线 与A轴线平行 轴线平行 强调4孔轴线 强调 孔轴线 与B平面垂直 平面垂直 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。 差原则。 图 30

五 公差带 Tolerance Zone
5.1 定义 实际被测要素允许变动的区域 允许变动的区域。 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, 它体现了对被测要素的设计要求,也是加工和检验的根 据。 当实际被测要素的误差在公差带内合格,超出则不合格。 当实际被测要素的误差在公差带内合格,超出则不合格。 5.2 四大特征 — 形状、大小、方向、位置 形状、大小、方向、 A 形状 Form 公差带形状主要有 两平行直线、两同心圆、 公差带形状主要有:两平行直线、两同心圆、两等距曲线 主要 两平行平面、两同轴圆柱、两等距曲面、一个圆柱、一个球。 、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。 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; 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。下面按公差特征项目逐一进行介绍。 有数种形状的公差带。下面按公差特征项目逐一进行介绍。

直线度
给一个方向 给二个方向

图 31

两平行平面

图 32 两组相互垂直的两平行平面

若系给定平面上线的直线度(如刻度线),则公差带为两平行 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。 直线。

直线度(轴线) 直线度(轴线)

平面度

任 意 方 向

图 33

一个圆柱

图 34

两平行平面

圆度

图 35

两同心圆

圆柱度

图 36

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 从理论上分析,圆柱度即控制了正截面方向的形状误差, 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 制了纵截面方向的形状误差。 法。

线轮廓度

采用线轮廓度 首先必须将其理想 轮廓线标注出来, 轮廓线标注出来, 因为公差带形状与 之有关。 之有关。 理想线轮廓到 底面位置由尺寸公 差控制, 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。 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/ 基准有方向或/和 位置要求。 位置要求。 图 37 两等距曲线

面轮廓度
GM 标准对周 边要求的 两种标注 两种标注 形式。 形式。

本面 轮廓度带 基准属位 置公差。 置公差。 面轮廓度 公差带与 基准 A 有垂直要 求。 图 38 两等距曲面

采用 面轮廓度 首先必须 将其理想 轮廓面标 注出来, 注出来, 因为公差 带形状与 之有关。 之有关。

GM标准面轮廓度的标注 标准面轮廓度的标注 标准
GM-04标准 标准 用符号 U 表示公 差带不对称于理 想轮廓的分布。 想轮廓的分布。 0.6 U 0.2 0.6 U 0.6 0.6 U 0 U 后为要 素体外的尺寸。 素体外的尺寸。 我国GB标准 标准 我国 面轮廓公差带为 对称于理想轮廓 面一种(图 。 面一种 图a)。 图 39

GM A-91对面轮廓度标注的特殊规定。当位置、方向、形状要求 对面轮廓度标注的特殊规定。 对面轮廓度标注的特殊规定 当位置、方向、 不同时,可如下图标注。 不同时,可如下图标注。

3.0 1.6 0.9
Z

A A Z

B B

C C

定位 定向 形状

对称于理想轮毂( 对称于理想轮毂(0位) 可在位置公差带中上下平移 可在位置公差带中上下平移 可在方向公差带中平动、 可在方向公差带中平动、转动 平动

用自身基准来表示其形状公差要求 用自身基准来表示其形状公差要求 形状公差

X 3.0

+ 1.5 X X 0.9 X 图 40 X 1.6 0 - 1.5

若合用一格,定位、定向、形状公差要求相同;若用二格, 若合用一格,定位、定向、形状公差要求相同;若用二格,一 一格 相同 二格 格为定位公差要求, 格为定向 形状公差要求 定位公差要求 定向、 公差要求。 般上格为定位公差要求,下格为定向、形状公差要求。

复合轮廓度( 美国ASME新标准) 新标准) 复合轮廓度( 美国 新标准
可 在 尺 寸 公 差 内 平 动 和 摆 动

在 尺 寸 公 差 内
只 能 上 下 平 动

图 41

图 42

我国GB标准尙未放入此标注形式。因可用25±0.25来等效替代上格。 我国 标准尙未放入此标注形式 因可用 ± 来等效替代上格。 来等效替代上格

轮廓度标注( 新标准) 轮廓度标注(GM新标准) 新标准 复合轮廓度标注 1) )
2.5 0.5 A B C

独立轮廓度标注
2.5 0.5 A B C

对基准A、 和 的位置和方向要求 对基准 、B和C的位置和方向要求 对形状要求

2) )

2.5 0.5

A A

B C

2.5 0.5

A A

B

C

对基准A、 和 的位置 的位置要求 对基准 、B和C的位置要求 对基准A 的方向和形状要求 对基准 的方向和形状要求

对基准B和 的位置 的位置、 对基准 和C的位置、方向和形状要求 对基准A 位置、方向和形状要求 对基准 的位置、方向和形状要求

3) )

2.5 0.5

A

B C

A B 基准B是表面 基准 是表面

2.5 0.5

A B C A B

对基准A、 和 位置 对基准 、B和C位置要求 对基准A 、B和C形状和方向要求 形状和方向 对基准 和 形状和

对基准C的位置、 对基准 的位置、方向和形状要求 的位置 对基准A、B 的位置、方向和形状要求 位置、方向和形状要求 对基准 、

4) )

2.5 0.5

A A

B B

C C

2.5 0.5

A A

B B

C C

基准B是 基准 是轴线 对基准A、 和 位置 对基准 、B和C位置要求 对基准A、 和 形状和 形状和方向 对基准 、B和C形状和方向要求

错误标注, 错误标注,上格不起作用 对基准A、 和 位置、方向和形状 对基准 、B和C 的位置、方向和形状 要求

公差带解释
复合
1 2

独立

0.5公差带可在 公差带中水平方向平动、摆动;垂直方向摆动 。 公差带可在2.5公差带中水平方向平动、摆动;垂直方向摆动 公差带可在 公差带中水平方向平动 0.5公差带在垂直 方向约束 的 公差带在垂直A(方向约束 公差带在垂直 方向约束)的 前提下可在2.5公差带中平动、 公差带中平动 前提下可在 公差带中平动、摆 动。 0.5公差带在垂直 (方向约束 、 公差带在垂直A 方向约束 公差带在垂直 方向约束) 平行B(方向约束 方向约束)的前提下可在在 平行 方向约束 的前提下可在在 2.5公差带中平动 。 公差带中平动 公差带中 0.5公差带在垂直 (方向约束 、 公差带在垂直A 方向约束 公差带在垂直 方向约束) 平行B(方向约束 方向约束)的前提下可在 平行 方向约束 的前提下可在 2.5公差带中平动 。 公差带中平动 公差带中 2.5公差带平行 、垂直 。 0.5公差 公差带平行B、垂直C。 公差带平行 公差 带垂直A, 并可在2.5中平动 中平动、 带垂直 , 并可在 中平动、水平 摆动。 摆动。 2.5公差带垂直 。 0.5公差带垂直 、 公差带垂直C。 公差带垂直A、 公差带垂直 公差带垂直 平行B,并可在2.5公差带中平动、 公差带中平动 平行 ,并可在 公差带中平动、 水平摆动 水平摆动 * 。 仅下框起作用。被测表面在 公差 仅下框起作用。被测表面在0.5公差 带中可在水平方向平动 摆动; 平动、 带中可在水平方向平动、摆动;垂 直方向摆动 摆动。 直方向摆动。

3

4

基准B为表面只能平动 基准B为轴线可平动和水平摆动 为表面只能平动; 为轴线可平动和水平摆动。 注:* 基准 为表面只能平动;基准 为轴线可平动和水平摆动。

垂直度 垂直度、平行度、 垂直度、平行度、倾斜度 定向公差 属于定向公差。 属于定向公差。其被测要素为 关联要素。 关联要素。 对于垂直度, 对于垂直度,被测要素可 能是线或面; 能是线或面;基准要素也可能 是线或面。因此存在: 是线或面。因此存在: 面对面垂直度( 面对面垂直度(图43); ) 面对线垂直度; 面对线垂直度; 线对面垂直度; 线对面垂直度; 线对线垂直度。 线对线垂直度。

图 43 两平行平面

面对线垂直度

线对线垂直度

图44

两平行平面

图 45

两平行平面

线对面垂直度

轴线对面垂直度

给 定 平 面 上 线

任 意 方 向

图 46 两平行直线

图 47 一个圆柱

平行度 对于平行度, 对于平行度,被测要素可 能是线或面; 能是线或面;基准要素也可能 是线或面。因此存在: 是线或面。因此存在: 面对面平行度( 面对面平行度(图48); ) 面对线平行度; 面对线平行度; 线对面平行度; 线对面平行度; 线对线平行度。 线对线平行度。

平行度的公差带与垂直度的公 差带一样, 两平行平面、 差带一样,可为两平行平面、
两平行直线、一个圆柱, 两平行直线、一个圆柱,不再一 一介绍。 一介绍。 图 48 两平行平面

线对线平行度

任 意 方 向

图 49

一个圆柱

倾斜度 对于倾斜度, 对于倾斜度,被测要素可 能是线或面; 能是线或面;基准要素也可能 是线或面。因此存在: 是线或面。因此存在: 面对面倾斜度( 面对面倾斜度(图50); ) 面对线倾斜度; 面对线倾斜度; 线对面倾斜度; 线对面倾斜度; 线对线倾斜度。 线对线倾斜度。 倾斜度的公差带与垂直度 的公差带一样, 的公差带一样,可为两平行平
面、两平行直线、一个圆柱,不 两平行直线、一个圆柱, 再一一介绍。 再一一介绍。 图 50 两平行平面 采用 倾斜度首 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。

同轴度和对称度 这两项目符号在ASME标准中有,但在GM A-91标准中却无。 标准中有,但在 标准中却无。 这两项目符号在 标准中有 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。 新标准虽将这两项目符号放入,但仍明确不推荐使用 不推荐使用。 造成此情况的原因本人认为: 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 认为 的图样主要是车身和内饰类 零部件,金切件少。 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 这样其形状尺寸都是理论正确尺寸 为图样上大量, 理论正确尺寸。 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。 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。 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 就 置度替代了同轴度和对称度。 置度替代了同轴度和对称度。

位置度 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 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 实际位置 动区域,因此位置度有点的位置度、线的位置度、面的位置度。 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。 孔组的位置度 而位置度用的最多的是孔组的位置度。 点的位置度
S? 0.6

图 51 一个球

轴线的位置度(任意方向) 轴线的位置度(任意方向)
? 0.4

图 52 一个圆柱

右图是用量规来描述零件的检测, 见公差原则。 右图是用量规来描述零件的检测,详见公差原则。 量规来描述零件的检测 标准将此类图样一般用同轴度标注。 我国 GB 标准将此类图样一般用同轴度标注。

面的位置度

图 53

两平行平面

标准将此类图样一般用对称度标注。 对称度标注 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 要素) a) 盘类件

图 54 一组圆柱 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 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 各孔 求;一个是孔组(整组要素)的定位要求。 一个是孔组(整组要素)的定位要求。 孔组 要求 当两种位置相同时。合一个框格标注;当两种位置不相同时, 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 复合位置度。 两格分别标注。称为复合位置度 见图56。 两格分别标注。称为复合位置度。见图 。

b) 板类件

一般位置度(给二个相互垂直的方向) 一般位置度(给二个相互垂直的方向)

图 55 一组矩形

复合位置度

各 孔 之 间 的 位 置 要 求

孔 组 的 定 位 要 求

图 56 一组圆柱

说明

孔组定位 要求的公 差带

各孔之间 位置要求 的公差带

检查孔组 定位要求 的量规

检查各孔 之间位置 要求的量


图 57

位置度标注( 新标准) 位置度标注(GM新标准) 新标准
复合位置度标注 板 类 件 ?0.8 M ?0.2 M A B C

独立位置度标注
?0.8 M ?0.2 M A B C A B

A B

垂直A、平行 ,可对B上 垂直 、平行B,可对 上 下、左右平动
盘 类 件 ?0.8 M ?0.2 M A A B B C C

垂直A、定位 ( 垂直 、定位B(与B为正确理 为正确理 论尺寸),只可沿B左右 ),只可沿 左右平动 论尺寸),只可沿 左右平动
?0.8 M ?0.2 M A A B B C

垂直A、定向 和 , 垂直 、定向B和C,只可 对C平动 平动 上格一样, 垂直 、定位B和 。 上格一样,均垂直A、定位 和C。

垂直A、定位 ( 垂直 、定位B(与B为正确理 为正确理 论尺寸),可对C平动 ),可对 平动、 论尺寸),可对 平动、摆动

圆跳动

图 58

圆跳动是一种测量方法,本无公差带而言。 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 圆跳动为 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 个圆(测量圆柱面上) 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 标准还有 向圆跳动为两同个圆( 量圆锥面上) 量圆锥面上)。

全跳动

图 59

全跳动是一种测量方法,无公差带而言。 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 全跳动为 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 向全跳动( 标准无 标准无) 两同轴圆锥。 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 公差带的大小均以公差带的宽度或直径表示, 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。 差框格内给出的公差值。 公差值均以毫米为单位。 公差值均以毫米为单位。 若公差值为公差带的宽度(距离) 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。 注符号。 t 若公差带为圆、圆柱或球,则在公差值的数字前加注 或 , 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。 表示其圆、圆柱或球的直径。 ?t S? 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 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 固定 浮动 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, 理论正确尺寸标注的 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60。 差带方向和位置是固定的,否则就是浮动的。见图 。
2 x ? 8 ±0.05
? 0.5 M A

2 x ? 8 ±0.05
? 0.5 M A

A

50 ± 0.2

A

50

图 60

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 对于形状公差因无基准而言, 是浮动的。 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。 公差带的浮动不是无限的,它受该方向的尺寸公差控制。

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。 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61。 相切的平面(正切平面 与表面最高点相切的平面 正切平面 之要求。见图 。
0.1 T A 正切平面 有 T 之误差 2.5±0.2 ± 0.1 无 T 之误差
A

图 61

1) 图中框格内标有 T 时,该零件表面合格,没标 T 时,该 图中框格内 框格内标有 该零件表面合格 合格, 零件表面将不合格 不合格。 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。 上平面的最高点与最低点必须在尺寸公差范围内。

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: 新标准规定在图样上对带公差的半径有两种标注形式: 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 。在GM A-91标准中虽然仅一种标注形 。其要求见图59。 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 。因此可以认为,新标准增 ,但其要求相当于新标准中的CR。因此可以认为, 加了一种不须严格控制形状的带公差的半径表示方法。 加了一种不须严格控制形状的带公差的半径表示方法。

图 62

此内容应属于尺寸标注的范畴。 此内容应属于尺寸标注的范畴。

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 这符号放置于形位公差框格中公差值的后面。 后面 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。 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。 的设计要求是当零件处于自由状态时, 图63的设计要求是当零件处于自由状态时,左侧圆柱面的圆度 的设计要求是当零件处于自由状态时 误差不得大于2.5mm;当零件处于约束状态时(注),右侧圆柱面 约束状态时 误差不得大于 ;当零件处于约束状态 的径向圆跳动不得大于2mm。 的径向圆跳动不得大于 。 注(约束条件): 约束条件) 基准平面A是固 基准平面 是固 定面( 定面(用64个 个 M6X1的螺栓以 的螺栓以 9-15 Nm的扭矩 的扭矩 固定) 固定), 基准B由其相应 基准 由其相应 规定的尺寸边界 约束。 约束。
图 63

6.4 延伸公差带 — P 当图64左示螺纹连接时,按常规方法标注,将出现干涉现象。 当图 左示螺纹连接时,按常规方法标注,将出现干涉现象。 左示螺纹连接时 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。 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 延伸至实体外( 原理是把螺纹部分的公差带延伸至实体外(图64右)。 右

干 涉

图 64

GM标准标注延伸公差带的两种形式(图65) 标准标注延伸公差带的两种形式( 标准标注延伸公差带的两种形式 )
框 外 标 延 伸 尺 寸 及 符 号

框 内 P 后 标 延 伸 尺 寸 图 65

七 公差原则 (线性尺寸公差与形位公差之间关系 线性尺寸公差与形位公差之间关系) 线性尺寸公差与形位公差之间关系
7.1 问题的提出

? 20

+ 0.021 H7 0

? 20 h6

0 - 0.013

图 66 图 67 设计人员绘制图66、 孔 轴配合之目的是: 设计人员绘制图 、67孔、轴配合之目的是 要求这一对零件的最小间隙为0、最大间隙为 要求这一对零件的最小间隙为 、最大间隙为0.034。 。 但当孔和轴尺寸处处都加工到? 但当孔和轴尺寸处处都加工到? 20 时,由于存在形状误 则装配时的最小间隙将不可能 不可能为 。 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 关系问题。 与形位公差之间的关系问题。

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, 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。 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 在实际要素的任意正截面 任意正截面上 之间 测得的距离。 测得的距离。
A1 A2 A3

图 68

特点:一个合格零件有无数个。 特点:一个合格零件有无数个。

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) 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 的最大理想面(轴 或与实际外表面(轴 体外相接的最小 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 的直径或宽度。 理想面 孔)的直径或宽度。 体外作用尺寸



图 69



特点:一个合格零件只有一个,但一批合格零件仍有无数个。 特点:一个合格零件只有一个,但一批合格零件仍有无数个。

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) 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 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 的最小理想面 理想面(孔 的直径或宽度 的直径或宽度。 理想面 孔)的直径或宽度。

体内作用尺寸





图 70 特点:一个合格零件只有一个,但一批合格零件仍有无数个。 特点:一个合格零件只有一个,但一批合格零件仍有无数个。

7.2.3 最大实体状态(MMC)和最大实体尺寸 最大实体状态 和最大实体尺寸(MMS) 和最大实体尺寸 A 最大实体状态 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。 之内,并具有实体最大 即材料最多)时的状态。 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。 最大实体尺寸 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; 内表面 孔 最小极限尺寸 外表面(轴) d MM = 最大极限尺寸d max。 外表面 轴 最大极限尺寸
4 4

特点:一批合格零件只有一个(唯一) 但未考虑形状误差。 特点:一批合格零件只有一个(唯一)。但未考虑形状误差。 形状误差 7.2.4 最小实体状态 最小实体状态(LMC)和最小实体尺寸 和最小实体尺寸(LMS) 和最小实体尺寸 A 最小实体状态 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。 即材料最少)时的状态 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 最小实体尺寸(LMS) — 实际要素在最小实体状态下的极限尺寸。 实际要素在最小实体状态下的极限尺寸。 内表面(孔 最大极限尺寸D 内表面 孔) D LM = 最大极限尺寸 max; 外表面(轴 最小极限尺寸d 外表面 轴) d LM = 最小极限尺寸 min。 特点:一批合格零件只有一个(唯一) 但未考虑形状误差。 特点:一批合格零件只有一个(唯一)。但未考虑形状误差。 形状误差

7.2.5 最大实体实效状态 最大实体实效状态(MMVC)和最大实体实效尺寸 和最大实体实效尺寸(MMVS) 和最大实体实效尺寸 A 最大实体实效状态 最大实体实效状态(MMVC) — 在给定长度上,实际要素处于最大实 在给定长度上, 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 体状态 综合极限状态。 综合极限状态。
t MMS MMVS MMS 孔 轴 MMVS t

图 71 B 最大实体实效尺寸 最大实体实效尺寸(MMVS) — 最大实体实效状态 最大实体实效状态(MMVC)下的 下的 体外作用尺寸。 体外作用尺寸。
内表面(孔 最小极限尺寸D 内表面 孔)D MV = 最小极限尺寸 min - 中心要素的形位公差值 t; ; 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 。 外表面 轴 最大极限尺寸

特点:综合考虑了尺寸和形状,唯一。 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 最小实体实效状态(LMVC)和最小实体实效尺寸 和最小实体实效尺寸(LMVS) 和最小实体实效尺寸 A 最小实体实效状态 最小实体实效状态(LMVC) — 在给定长度上,实际要素处于最小 在给定长度上, 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 实体状态 时的综合极限状态。 时的综合极限状态。 LMVS
t LMS 孔 LMS t 轴 LMVS

图 72 B 最小实体实效尺寸(LMVS) — 最小实体实效状态(LMVC)下的体内 最小实体实效尺寸 最小实体实效状态 下的体内 下的 作用尺寸。 作用尺寸。
内表面(孔 最大极限尺寸D 内表面 孔)D LV = 最大极限尺寸 max + 中心要素的形位公差值 t; ; 外表面(轴 最小极限尺寸d 外表面 轴) d LV = 最小极限尺寸 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。 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。 由设计给定的具有理想形状的极限包容面。 理想形状 A 最大实体边界 最大实体边界(MMB) — 尺寸为最大实体尺寸(MMS)的边界。 尺寸为最大实体尺寸 的边界。 实体边界 的边界 B 最小实体边界 最小实体边界(LMB) — 尺寸为最小实体尺寸(LMS)的边界。 尺寸为最小实体尺寸 的边界。 实体边界 的边界 C 最大实体实效边界 最大实体实效边界(MMVB) — 尺寸为最大实体实效尺寸(MMVS) 尺寸为最大实体实效尺寸 实效边界 的边界。 的边界。 D 最小实体实效边界(LMVB) — 尺寸为最小实体实效尺寸 最小实体实效边界 尺寸为最小实体实效尺寸(LMVS)的 实效边界 的 边界。 边界。

建立边界概念系便于理解,且可与量规设计相结合。 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 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。 一个相当好,而容易理解的方法。

你记住了吗?一起再来想一想! 你记住了吗?一起再来想一想!
A1 A2 A3

局部实际尺寸

体外作用尺寸

最大实体尺寸(MMS) — 实际要素在最大实体状态下的极限尺寸。 实际要素在最大实体状态下的极限尺寸。 最大实体尺寸 内表面(孔 内表面 孔) D MM = 最小极限尺寸 D min; ; 外表面(轴 外表面 轴) d MM = 最大极限尺寸 d max。 。
t MMS

t MMS

最大实体实效尺寸

最大实体实效尺寸(MMVS) — 最大实体实效状态 最大实体实效状态(MMVC)下的体外作用尺寸。 下的体外作用尺寸 最大实体实效尺寸 下的体外作用尺寸。 内表面(孔 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; ; 外表面(轴 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 。

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 独立的 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。 别满足要求,两者无关。 GM(美国 新标准与 美国)新标准与 标准统一, 美国 新标准与ISO、我国 、我国GB标准统一,将独立原则作为尺 标准统一 基本原则。 寸公差和形位公差相互关系应遵循的基本原则 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 没有任何关于公差原则的附 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 符号(图 。 加符号 图71)。
? 20 - 0. ? 0.5
0 5

完工尺寸 ? 20 ? 19. 75 …… ? 19. 5

轴线直线度公差 ? 0.5

图 73

采用独立原则要素的形位误差值, 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。 体数值,以判断其合格与否。

GM A-91与美国旧标准将原则 – PERFECT FORM AT MMC 与美国旧标准将原则1 与美国旧标准将原则 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 包容要求) (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 本原则。 表示, 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 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 可省略(原则2) 见下图。 用于其它特征符号项目时 S 可省略(原则 )。见下图。

GM(美国 新标准 S 符号已取消。因此,必须看清 美国)新标准 符号已取消 因此,必须看清GM图样首 已取消。 美国 图样首 页标题栏框中关于未注形位公差的一段说明。 标题栏框中关于未注形位公差的一段说明。 中关于未注形位公差的一段说明

GM A-91标准 标准 UNLESS OTHERWISE SPECIFIED PERFECT FORM REQUIRED FOR FEATURES OF SIZE AT MMC. TRUE POSITION TOLERANCES AND RELATED DATUMS APPLY AT CONDITION OF SIZE INDICATED IN FEATURE CONTROL FRAME. ALL OTHER GEOMETRIC TOLERANCES AND RELATED DATUMS APPLY RFS. SEPARATE TRUE POSITION CALLOUTS MAY BE GAGED SEPARATELY, REGARDLESS OF DATUM REFERENCE. SEE GM STANDARS FOR INTERPRETATION. 除非另有说明(未注) 除非另有说明(未注) 尺寸要素在MMC时应为理想形状。位置度应在公差值及基准代号的框 时应为 格内注明其采用的公差原则 公差原则。 格内注明其采用的公差原则。其它形位公差项目及其有关基准未注明 的均为采用独立原则。分列标注的位置度可以用综合量规分别测量, 标注的位置度可以用综合量规分别测量 的均为采用独立原则。分列标注的位置度可以用综合量规分别测量, 不考虑其基准相同。详细解释请参阅GM有关标准。 有关标准。 不考虑其基准相同。详细解释请参阅 有关标准

GM 97标准 标准 UNLESS OTHERWISE SPECIFIED THIS DOCUMENT IS IN ACCORDANCE WITH ASME Y14.5M -1994 AS AMENDED BY THE GM GLOBAL DIMENSIONING AND TOLERANCING ADDENDUM - 1997. ALL GEOMETRIC TOLERANCES AND RELATED DATUMS APPLY RFS. RULE #1 (PERFECT FORM AT MMC) DOES NOT APPLY WHEN A RELATIONSHIP BETWEEN FEATURES IS ESTABLISHED BY ORIENTATION OR LOCATION TOLERANCES. SEPARATE POSITION CALLOUTS MAY BE GAGED SEPARATELY REGARDLESS OF DATUM REFERENCES. 除非另有说明(未注) 除非另有说明(未注) 本文件是依据ASME-Y14.5M-1994修订的 修订的GM全球尺寸和公差规 本文件是依据 修订的 全球尺寸和公差规 定附录-1997。全部几何公差和有关的基准应用独立原则。当要 定附录 。全部几何公差和有关的基准应用独立原则。 素之间关系确定用定向或定位公差时,原则1(在 素之间关系确定用定向或定位公差时,原则 在MMC时为理想形 时为理想形 不再应用。 状)不再应用。分别标注的位置度不强调相同基准,可分别用量 不再应用 分别标注的位置度不强调相同基准, 规测量。 规测量。

GM 2001标准 标准 UNLESS OTHERWISE SPECIFIED THIS DOCUMENT IS IN ACCORDANCE WITH ASME Y14.5M 1994 AS AMENDED BY THE GM GLOBAL DIMENSIONING AND TOLERANCING ADDENDUM - 2001. SEPARATE PATTERNS OF FEATURES MAY BE GAGED SEPARATELY REGARDLESS OF DATUM REFERENCES. 除非另有说明(未注 除非另有说明 未注) 未注 本文件是依据ASME-Y14.5M-1994修订的 修订的GM全球尺寸和公差规定附 本文件是依据 修订的 全球尺寸和公差规定附 录-2001。分别标注的图框不强调相同基准,可分别用量规测量。 。分别标注的图框不强调相同基准,可分别用量规测量。
GM 2004标准 标准

THIS DOCUMENT IS IN ACCORDANCE WITH ASME Y14.5M 1994 AS AMENDED BY THE GM GLOBAL DIMENSIONING AND TOLERANCING ADDENDUM - 2004. 本文件是依据ASME-Y14.5M-1994修订的 修订的GM全球尺寸和公差附录 本文件是依据 修订的 全球尺寸和公差附录 2004。 。

7.4 相关要求(按我国GB标准分类介绍) 相关要求(按我国 标准分类介绍) 标准分类介绍 尺寸公差和形位公差相互有关的公差要求。 尺寸公差和形位公差相互有关的公差要求。 有关的公差要求 A 包容要求 Envelope Requirement(GM新标准未单独列出) 新标准未单独列出 ( 新标准未单独列出) 1) 实际要素应遵守其最大实体边界 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 最大实体边界 , 局部实际尺寸不得超 出最小实体尺寸(LMS)的要求。 的要求。 出最小实体尺寸 的要求 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。 包容要求仅用于单一 被测要素 且这些要素必须是尺寸要素。 单一、 要素, 尺寸要素 包容要求GM新标准标注形式是直线度 M (图74)。 新标准标注形式是直线度 包容要求 新标准标注形式是直线度0 图 。 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 该要求的实质是:被测要素在 理想的 时形状是理想 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 的尺寸偏离了 , (从被测要素的尺寸公差处 。 从被测要素的尺寸公差处)。 从被测要素的尺寸公差处
? 20 - 0. 5 ?0 M
0

完工尺寸 ? 20(MMS) ? 19. 75 …… ? 19. 5(LMS)

轴线直线度公差 ?0 ? 0.25 …… ? 0.5

图 74

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 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 太大 要求。加注? 0.25(图75) ,则补偿值到 0.25为止。 要求。加注? ( ) 为
? 20 - 0. 5 ?0 M ? 0.25
0

完工尺寸 ? 20(MMS) ? 19.9 ? 19. 75 …… ? 19. 5(LMS)

轴线直线度公差 ?0 ? 0.1 ? 0.25 ? 0.25 ? 0.25

图 75

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64和图 包容要求主要使用于必须保证配合性能的场合。如前面图 和图 必须保证配合性能的场合 65的尺寸公差与形位公差采用包容要求,则装配时的最小间隙将 的尺寸公差与形位公差采用包容要求, 的尺寸公差与形位公差采用包容要求 保证为0。 保证为 。 Dmin - dmax = 20 - 20 = 0

5) 包容要求的测量方法,一般采用极限量规(通、止规)。如采用 包容要求的测量方法,一般采用极限量规( 极限量规 止规) 通用量仪测量 则应考虑安全裕度数值及量具的不确定度。 测量, 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) 我国 我国GB标准 标准 GB 标准标注形式是在尺寸公差后加 E 。见图 右图。 标准标注形式是在尺寸公差后 标注形式是在尺寸公差后加 见图74右图 右图。
? 20 - 0. 5 ?0 M
0

? 20

0 - 0. 5

?

0 20 - 0. 5

E

= GM 新标准 GM 旧标准 图 76

= GB 标准

GM旧标准将包容要求作为基本原则,在图上无标住符号。 旧标准将包容要求作为基本原则,在图上无标住符号。 旧标准将包容要求作为基本原则 符号 “包容要求”与“最大实体要求”应用的场合不同,测量方法 包容要求” 包容要求 最大实体要求”应用的场合不同, 也有区别,本人认为我国GB标准的分类较合理。 标准的分类较合理。 也有区别,本人认为我国 标准的分类较合理

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 )被测要素的实际轮廓应遵守其最大实体实效边界(MMVB)。当 最大实体实效边界 。 其实际尺寸偏离最大实体尺寸(MMS)时,允许其形位公差值超 其实际尺寸偏离最大实体尺寸 时 出在最大实体状态(MMC)下给出的公差值的一种要求。 下给出的公差值的一种要求。 出在最大实体状态 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 )最大实体要求可以只用于被测要素, 基准要素( 75) 但这些要素必须是尺寸要素 尺寸要素。 基准要素(图75)。但这些要素必须是尺寸要素。 最大实体要求的标注形式为加 M 。
?t M A ?t M A M

?t

M

A

B M

C M

图 77

3.1) 最 大实体要求应用于被测要素(图78、图79) 大实体要求应用于被测要素 图 、 被测要素 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 体外作用尺寸不应超出最大实体实效尺寸, 边界 ,即其体外作用尺寸不应超出最大实体实效尺寸 局部实际尺寸不得超出最大实体尺寸(MMS)和最小实体尺寸 不得超出最大实体尺寸 局部实际尺寸不得超出最大实体尺寸 和最小实体尺寸(LMS)。 。
? 20 - 0. 5 ? 0.5 M
0

完工尺寸 ? 20(MMS) ? 19. 75 …… ? 19. 5(LMS)

轴线直线度公差 ? 0.5 ? 0. 75 …… ?1

图 78 该要求的实质是:框格中被测要素的形位公差值 形位公差值是该要素处于最 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 时给出的(即被测要素在 大实体状态 时给出的 即被测要素在MMC时就允许有一个形位 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 公差值 ,而当被测要素的尺寸偏离了 后 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 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。 获得一个补偿值 尺寸公差处获得一个补偿值。

图78是最大实 是最大实 体要求应用于被测 要素, 要素,而被测要素 单一要素。 是单一要素。 图79是最大实 是最大实 体要求应用于被测 要素, 要素,而被测要素 关联要素。 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 带必须与基准 垂 直。因为它是定向 公差(垂直度)。 公差(垂直度)。 图 79

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 基准 最大实体要求应用于基准要素时,情况相当复杂。 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 要求。 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 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 采用最大实体要求 实效边界;基准要素本身不采用最大实体要求时 不采用最大实体要求 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。 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 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, 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。 体外作用尺寸与其相应的边界尺寸之差 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 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 体外作用尺寸 故不能简单的用图表来描述其补偿关系( 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 标准用图表 来描述是错误的)。 来描述是错误的) 4) 最大实体要求主要使用于只要能满足装配的场合。 最大实体要求主要使用于只要能满足装配的场合 能满足装配的场合。 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 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, 的零件一般用综合量规 测量其形位误差 外还必须用通用量仪测量要素的局部实际尺寸是否合格。 通用量仪测量要素的局部实际尺寸是否合格 外还必须用通用量仪测量要素的局部实际尺寸是否合格。

6) 说明 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 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 尺寸要素 最大实体要求时,作为第二基准对第一基准, 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 一基准、第二基准将有位置公差的要求。因此我们看到 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 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。 框格很多 些框格仅用来确定综合量规或检具上基准定位销的尺寸, 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80。 一并带过,无须再单独检查。见下页图 。 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 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 尺寸要素 最大实体要求时,则基准要素与被测要素遵守独立原则 独立原则。 最大实体要求时,则基准要素与被测要素遵守独立原则。 两者区别为: 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, 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 圆柱销 际基准要素有间隙 可产生补偿值。 有间隙, 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, 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, 圆锥销 与零件的实际基准要素无间隙 不能产生补偿值。 无间隙, 与零件的实际基准要素无间隙,不能产生补偿值。

7) 实例 被测要素和基准要素都采用最大实体要求: 被测要素和基准要素都采用最大实体要求: 采用最大实体要求

被测要素遵守最大实体 被测要素遵守最大实体 实效边界: 实效边界: MMVS = MMS + t = 24.4 + 0.4 = 24.8

原则1 原则1

基准要素遵守最大实体 基准要素遵守最大实体 实效边界: 实效边界: MMVS = MMS + t = 15.05 + 0 = 15.05

第二基 准对第 一基准 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 图 80

第三基准 对第一基 准、第二 基准的位 置公差要 求,无须 检查

0.03 M 最大实体 实效边界 = 4 - 0.03 = 3.97

上格: 上格: MMVS = MMS – t = 10.7 – 2.8 = 7.9 下格: 下格: MMVS = MMS – t = 10.7 – 0.3 = 10.4

基准要素采用最大实体要求与不采用最大实体要求: 基准要素采用最大实体要求与不采用最大实体要求: 采用最大实体要求与不采用最大实体要求

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。 间隙,不能产生补偿值。

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。 有间隙,可产生补偿值。

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 ) 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 时 实体尺寸偏离最小实体尺寸 最小实体状态(LMC)下给出的公差值的一种要求。 下给出的公差值的一种要求。 最小实体状态 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 )最小实体要求可以用于被测要素, 要素。只这些要素必须是尺寸要素 尺寸要素。 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 ) 一样,仅控制边界不同。

作详细介绍。 一个示例说明。 作详细介绍。下面通过 一个示例说明。 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。 )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。 保证孔边厚度 的场合 5)最大实体要求的零件一般用综合量规或检具测量。 )最大实体要求的零件一般用综合量规或检具测量。 的零件一般用综合量规 测量 最小实体要求在GM标准中有此内容,但图样中尚未采用。 标准中有此内容,但图样中尚未采用。 最小实体要求在 标准中有此内容

D

示例(用公差带图解释) 示例(用公差带图解释)
?19.7 - 20 ? 0.1
- 0.3 0

形 位

1)独立原则(轴) )独立原则(
0.1 尺寸

19.7 20


2)独立原则( )独立原则(


?20 - 20.3 ?0.1
0.1 0



+0.3

尺寸

20.3 20



3
?19.7 - 20
?0 M - 0.3 0

位 0.3

尺寸

LMS = 19.7 MMS = 20
形 位

4
?19.7 - 20 ? 0.1 M LMS = 19.7
- 0.3 0 0.4 0.1 +0.1 尺寸

MMS = 20 MMVS = MMS + t = 20 + 0.1 = 20.1

形 位

5
?19.7 - 20
?0 M ? 0.2 - 0.3 - 0.2 0 0.3 0.2 尺寸

LMS = 19.7 19.8 MMS = 20


6
?20 - 20.3 ?0 M
0.3



尺寸 0 + 0.3

LMS = 20.3 MMS = 20



7)包容要求有进一步要求(孔) )包容要求有进一步要求(
?20 - 20.3 ?0 M ?0.2
0 0.3 0.2



+ 0.2

+ 0.3

尺寸



LMS = 20.3 20.15 MMS = 20

8) )

要求( 要求(孔)
?20 - 20.3 ?0.1 M
0.4 0.1 - 0.1 0



+0.3

尺寸

LMS = 20.3 MMS = 20 MMVS = MMS - t = 20 - 0.1 = 19.9

9)最小实体要求(孔) )最小实体要求(
? 8 - 8.25
? 0.4 L A 0.65 0.4 6

形 位

A MMS = 8 LMS = 8.25

0

+0.25

+0.65

尺寸

LMVS = LMS + t = 8.25 + 0.4 = 8.65

最小实体要求主要使用于控制孔边最小厚度的场合。 最小实体要求主要使用于控制孔边最小厚度的场合。 81


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