GDT(幾何尺寸與公差) 基礎(chǔ)培訓(xùn)

GD&T基礎(chǔ)培訓(xùn)長(zhǎng)安汽車工程研究院2008培訓(xùn)目的讀懂產(chǎn)品工程圖了解用來定義形位公差的術(shù)語和符號(hào)了解、選擇和使用恰當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)了解、選擇和使用恰當(dāng)?shù)男挝还疃x和計(jì)算公差帶充分理解經(jīng)常使用的面輪廓度和位置度理解復(fù)合公差內(nèi)容正態(tài)分布 NormalDistributionGD&T的主要概念基準(zhǔn) Datum

公差 Tolerance面輪廓度 SurfaceProfile位置度 Position

一些原則最大實(shí)體 MMC獨(dú)立原則 RFS產(chǎn)品圖紙講述正態(tài)分布:NormalDistributionSigma %is“O.K.” 缺陷(PPM)

Cpk+/-3 99.73 2700 1+/-4 99.9937 63 1.33+/-5 99.999943 .57 1.67+/-6 99.9999998 .002 2261123345645正態(tài)分布NormalDistribution均值方差標(biāo)準(zhǔn)差Cp(對(duì)稱公差帶）Cpk均值漂移meanshiftUDL:UpperDesignLimit,上限LDL:LowerDesignLimit,下限過程能力指數(shù)過程能力指數(shù)，反映過程的集中性。練習(xí)小結(jié)正態(tài)分布是汽車零部件公差分布普遍遵循的分布規(guī)律產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的公差定義遵循正態(tài)分布產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用的一維，三維偏差分析假定公差遵循正態(tài)分布均值漂移有可能零件在公差范圍內(nèi)，但與其它零件的匹配卻不好GD&T的背景

GD&T

是GeometricDimensioningandTolerancing的縮寫，即“幾何尺寸與公差”。標(biāo)準(zhǔn)中包含有尺寸標(biāo)注方法（屬我國(guó)技術(shù)制圖標(biāo)準(zhǔn)）和幾何公差（屬我國(guó)形狀和位置公差標(biāo)準(zhǔn)）兩大部分。尺寸標(biāo)注僅是一種表達(dá)方式.本次培訓(xùn)將重點(diǎn)地對(duì)“形狀和位置（幾何）公差”部分進(jìn)行基礎(chǔ)性講述。目前，GM標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)的形位公差標(biāo)準(zhǔn)都等效采用了國(guó)際ISO標(biāo)準(zhǔn),所以絕大多數(shù)的內(nèi)容是相似的。GD&T標(biāo)準(zhǔn)-標(biāo)準(zhǔn)

ASMEY14.5M-1982ASMEY14.5M-1994GD&TAddendum-2001GD&TAddendum-2004-策略：GM北美體系GD&T中的定義Definitions尺寸Dimension

帶有測(cè)量單位的數(shù)值，用以規(guī)定一個(gè)零件的尺寸和/或形位特性和/或要素的位置要素Feature

指零件上的特征，如：點(diǎn)、線、面、孔、槽、突起等,形位公差研究的對(duì)象。公差Tolerance

允許一個(gè)尺寸變化的總量，是最大極限和最小極限尺寸之間的差值 對(duì)稱公差、單邊公差、不對(duì)稱公差形位公差GeometricTolerance

與一個(gè)零件的個(gè)別特征有關(guān)的公差，如：形狀、輪廓、定向、定位、跳動(dòng)要素的分類按存在的狀態(tài)分： 實(shí)際要素、理想要素按結(jié)構(gòu)的形式分： 輪廓要素、中心（導(dǎo)出）要素按所處的地位分： 被測(cè)要素、基準(zhǔn)要素按與尺寸的關(guān)系分： 尺寸要素、非尺寸要素按結(jié)構(gòu)性能分： 單一要素、關(guān)聯(lián)要素要素

Feature

1

定義

要素是指零件上的特征部分—點(diǎn)、線、面。任何零件不論其復(fù)雜程度如何，它都是由許多要素組成的。

軸線球心素線圓錐面圓柱面球面圓臺(tái)面圖1形位公差研究對(duì)象就是要素，即點(diǎn)、線、面。類型2.1按存在的狀態(tài)分：實(shí)際要素RealFeature—零件加工后實(shí)際存在的要素(存在誤差)。

實(shí)際要素是按規(guī)定方法,由在實(shí)際要素上測(cè)量有限個(gè)點(diǎn)得到的實(shí)際要素的近似替代要素（測(cè)得實(shí)際要素）來體現(xiàn)的。理想要素

IdealFeature

—理論正確的要素(無誤差)。

在技術(shù)制圖中我們畫出的要素為理想要素。理想輪廓要素用實(shí)線(可見)或虛線(不可見)表示；理想中心要素用點(diǎn)劃線表示。

每個(gè)實(shí)際要素由于測(cè)量方法不同，可以有若干個(gè)替代要素。

測(cè)量誤差越小，測(cè)得實(shí)際要素越接近實(shí)際要素。2.2按結(jié)構(gòu)特征分：輪廓(實(shí)有)要素IntegralFeature—表面上的點(diǎn)、線或面。中心(導(dǎo)出)要素DerivedFeature—由一個(gè)或幾個(gè)輪廓(組成)

要素得到的中心點(diǎn)(圓心或球心)、中心線(軸線)或中心面。素線圓錐面圓柱面球面圓臺(tái)面輪廓要素軸線球心中心要素圖22.3按所處的地位分：被測(cè)要素

Featuresofapart—圖樣上給出了形位公差要求的要素，為測(cè)量的對(duì)象?；鶞?zhǔn)要素

DatumFeature—零件上用來建立基準(zhǔn)并實(shí)際起基準(zhǔn)作用的實(shí)際要素（如一條邊、一個(gè)表面或一個(gè)孔）。

被測(cè)要素在圖樣上一般通過帶箭頭的指引線與形位公差框格相連；基準(zhǔn)要素在圖樣上用基準(zhǔn)符號(hào)表示?；鶞?zhǔn)要素≠基準(zhǔn)A0.1A

2.50.2

被測(cè)要素基準(zhǔn)要素圖32.4按結(jié)構(gòu)性能分：?jiǎn)我灰?/p>

IndividualFeature

—具有形狀公差要求的要素。

2.50.2

0.02

功能關(guān)系是指要素間某種確定的方向和位置關(guān)系，如垂直、平行、同軸、對(duì)稱等。也即具有位置公差要求的要素。關(guān)聯(lián)要素

RelatedFeature—與其它要素具有功能關(guān)系的要素。A0.1A

關(guān)聯(lián)要素單一要素圖42.5按與尺寸關(guān)系分：尺寸要素

FeatureofSize—由一定大小的線性尺寸或角度尺寸確定的幾何形狀。

尺寸要素可以是圓柱形、球形或兩平行對(duì)應(yīng)面等。非尺寸要素(本人定義)—沒有大小尺寸的幾何形狀。非尺寸要素可以是表面、素線。上述要素的名稱將在后面經(jīng)常出現(xiàn)，須注意的是一個(gè)要素在不同的場(chǎng)合，它的名稱會(huì)有不同的稱呼。表面素線圓柱形球形兩平行對(duì)應(yīng)面圖5形位公差GD&T符號(hào)和縮略語SymbolsandAbbreviations

基準(zhǔn)Datum

公差框格FeatureControlFrame

基本規(guī)則BasicRules

形位公差GeometricToleranceTypeofTolerance公差類型Characteristic特性andSymbol符號(hào)Form形狀Straightness直線度Flatness平面度Circularity(Roundness)圓度ProfileofaLine線輪廓度ProfileofaSurface面輪廓度

Angularity 傾斜度Perpendicularity垂直度Parallelism平行度Position位置度Concentricity同軸度Symmetry 對(duì)稱度CircularRunout*圓跳動(dòng)TotalRunout*全跳動(dòng)Cylindricity

圓柱度Profile輪廓Orientation定向Location定位Runout跳動(dòng)ForIndividualFeatures單一要素ForIndividualFeaturesorRelatedFeatures單一要素或關(guān)聯(lián)要素ForRelatedFeatures關(guān)聯(lián)要素公差符號(hào)

Symbols修正符號(hào)ModifierSymbolsTermSymbolMaximumMaterialCondition(MMC)最大實(shí)體原則LeastMaterialCondition(LMC)最小實(shí)體原則RegardlessofFeatureSize(RFS)獨(dú)立原則Default缺省FreeStateCondition自由狀態(tài)ProjectedToleranceZone延伸公差帶UnilateralModifier單邊公差帶MLUPFS其它符號(hào)OtherSymbols理論精確值，公差隨其它相關(guān)尺寸公差變化沒有公差，該值僅供參考(25)RCRSRDiameter直徑SphericalDiameter球徑ControlledRadius控制半徑Radius半徑Reference參考尺寸SphericalRadius球半徑Square正方形Between范圍ARCLength弧長(zhǎng)AllAround全周PlacesorBy10處10XBasicDimension基本尺寸25?S?100基準(zhǔn)Datum基準(zhǔn)Datum—與被測(cè)要素有關(guān)且用來定義其幾何位置關(guān)系的一個(gè)幾何理想要素(如軸線、直線、平面等)，可由零件上的一個(gè)或多個(gè)要素構(gòu)成?；鶞?zhǔn)要素DatumFeature

—在加工和檢測(cè)過程中用來建立基準(zhǔn)并與基準(zhǔn)要素相接觸，且具有足夠精度的實(shí)際表面?；鶞?zhǔn)要素的符號(hào)－GM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定字母I、O和Q不用模擬基準(zhǔn)要素零件1零件2基準(zhǔn)要素(一個(gè)底面)

在建立基準(zhǔn)的過程中會(huì)排除基準(zhǔn)要素本身的形狀誤差?基準(zhǔn)特征DatumFeature基準(zhǔn)目標(biāo)DatumTarget10A1基準(zhǔn)面積A點(diǎn)基準(zhǔn)目標(biāo)線基準(zhǔn)目標(biāo)面基準(zhǔn)目標(biāo)基準(zhǔn)體系DatumReferenceFrame實(shí)際上，是對(duì)6個(gè)自由度的約束。三個(gè)相互垂直的理想(基準(zhǔn))平面構(gòu)成的空間直角坐標(biāo)系，想象6個(gè)自由度板類零件基準(zhǔn)體系

用三個(gè)基準(zhǔn)框格標(biāo)注基準(zhǔn)F

-第三基準(zhǔn)平面約束了一個(gè)自由度?；鶞?zhǔn)E-第二基準(zhǔn)平面約束了二個(gè)自由度，根據(jù)夾具設(shè)計(jì)原理：基準(zhǔn)D-第一基準(zhǔn)平面約束了三個(gè)自由度，盤類零件基準(zhǔn)體系

雖然，還余下一個(gè)自由度，由于該零件對(duì)于基準(zhǔn)軸線M無定向要求，即該零件加工四個(gè)孔時(shí)，可隨意將零件放置于夾具中，而不影響其加工要求。用二個(gè)基準(zhǔn)框格標(biāo)注根據(jù)夾具設(shè)計(jì)原理：基準(zhǔn)K-第一基準(zhǔn)平面約束了三個(gè)自由度，基準(zhǔn)M-第二基準(zhǔn)平面和第三基準(zhǔn)平面相交構(gòu)成的基準(zhǔn)軸線,約束了二個(gè)自由度?；鶞?zhǔn)目標(biāo)DatumTarget點(diǎn)基準(zhǔn)目標(biāo)線基準(zhǔn)目標(biāo)面基準(zhǔn)目標(biāo)基準(zhǔn)目標(biāo)的位置必須用理論正確尺寸表示。面目標(biāo)還應(yīng)標(biāo)注其表面的大小尺寸。

圖紙上，通常給出了車身坐標(biāo)xyz基準(zhǔn)后有、無附加符號(hào)又表示了不同的設(shè)計(jì)要求。詳見公差原則。強(qiáng)調(diào)4孔軸線與A軸線平行強(qiáng)調(diào)4孔軸線與B平面垂直基準(zhǔn)體系中基準(zhǔn)的順序前后表示不同的設(shè)計(jì)要求基準(zhǔn)的順序該符號(hào)用于表示幾何公差或參考基準(zhǔn)在自由狀態(tài)或不約束狀態(tài)下。自由狀態(tài)F當(dāng)用于基準(zhǔn)時(shí)，圖紙上經(jīng)常用“freestate”,“Rest”,“Assist”標(biāo)明，表示在不約束情況下的公差。該符號(hào)用于表示幾何公差或參考基準(zhǔn)在自由狀態(tài)或不約束狀態(tài)下。自由狀態(tài)FreeStateConditionF這符號(hào)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釋放后的變形。所以，只有非剛性零件才應(yīng)用此符號(hào)。當(dāng)零件處于約束狀態(tài)時(shí)（注），右側(cè)圓柱面的徑向圓跳動(dòng)不得大于2mm零件處于自由狀態(tài)時(shí)，左側(cè)圓柱面的圓度誤差不得大于2.5mmNOTE1(約束條件)：基準(zhǔn)平面A是固定面(用64個(gè)M6X1的螺栓以9-15Nm的扭矩固定)，基準(zhǔn)B由其相應(yīng)規(guī)定的尺寸邊界約束練習(xí)練習(xí)公差框格FeatureControlFrame無基準(zhǔn)要求的形狀公差，公差框格僅有前兩項(xiàng)；有基準(zhǔn)要求的位置公差，公差框格包含三項(xiàng)，為三格至五格。形位公差框格在圖樣上一般為水平放置，必要時(shí)也可垂直放置（逆時(shí)針轉(zhuǎn)）。公差值及修正符號(hào)基準(zhǔn)要素的字母及修正符號(hào)(可選)

公差特征符號(hào)公差框格類型TypesofFeatureControlFrame組合公差框格ABCAB1.03.0公差框格AB1.0C組合基準(zhǔn)要素ABA-B小結(jié)與練習(xí)0.5MP20ABMC形位特征符號(hào)（位置度）直徑符號(hào)形位公差值基準(zhǔn)特征符號(hào)實(shí)體狀態(tài)符號(hào)（最大實(shí)體）延伸公差帶符號(hào)延伸公差帶值第一基準(zhǔn)第二基準(zhǔn)用于基準(zhǔn)的實(shí)體狀態(tài)符號(hào)（最大實(shí)體）一些規(guī)定及公差原則Rules最大實(shí)體原則 MMC

獨(dú)立原則 RFS

最小實(shí)體原則 LMC(車身、外飾、內(nèi)飾不曾用到）包容原則 EnvelopePrinciple在僅規(guī)定尺寸公差時(shí)，單一要素的尺寸極限規(guī)定其幾何形狀及允許的尺寸變化范圍。在規(guī)定位置公差時(shí)，在公差框格內(nèi)必須根據(jù)適用情況，相對(duì)于單一公差、基準(zhǔn)或兩者規(guī)定RFS、MMC或LMC。

對(duì)其它形位公差，相對(duì)于單一公差、基準(zhǔn)或兩者，RFS適用于無實(shí)體狀態(tài)符號(hào)加以規(guī)定之處，即默認(rèn)狀態(tài)為RFS。在需要MMC之處，必須在公差框格中加以規(guī)定。公差原則Rules(線性尺寸公差與形位公差之間關(guān)系)問題的提出

20

h6

0-0.013

+

0.021

020

H7

要求這一對(duì)零件的最小間隙為0、最大間隙為0.034。

但當(dāng)孔和軸尺寸處處都加工到20時(shí)，由于存在形狀誤差，則裝配時(shí)的最小間隙將不可能為0。這就產(chǎn)生了線性尺寸公差與形位公差之間的關(guān)系問題。定義孔、軸配合的目的是:最大實(shí)體MMC&最小實(shí)體LMC最大實(shí)體狀態(tài)(MMC)

—實(shí)際要素在給定長(zhǎng)度上處處位于尺寸極限之內(nèi)， 并具有實(shí)體最大(即材料最多)時(shí)的狀態(tài)。最大實(shí)體尺寸(MMS)

—實(shí)際要素在最大實(shí)體狀態(tài)下的極限尺寸。

內(nèi)表面(孔)DMM=最小極限尺寸Dmin 孔最小

外表面(軸)dMM=最大極限尺寸dmax 軸最大孔:?15+/-0.5,MMC=LMC＝軸:?15+/-0.5,MMC=LMC＝?14.5?15.5最小實(shí)體狀態(tài)(LMC)

—實(shí)際要素在給定長(zhǎng)度上處處位于尺寸極限之內(nèi)， 并具有實(shí)體最小(即材料最少)時(shí)的狀態(tài)。最小實(shí)體尺寸(LMS)

—實(shí)際要素在最小實(shí)體狀態(tài)下的極限尺寸。

內(nèi)表面(孔)DLM

=最大極限尺寸Dmax；

外表面(軸)dLM=最小極限尺寸dmin。?15.5?14.5練習(xí)實(shí)效狀態(tài)VirtualCondition實(shí)效狀態(tài)－尺寸公差和形位公差的組合效應(yīng)，是一個(gè)常值。

內(nèi)表面(孔)DMV=最小極限尺寸Dmin

-

中心要素的形位公差值

t；

外表面(軸)dMV=最大極限尺寸dmax

+

中心要素的形位公差值

t

。最大實(shí)體狀態(tài)的實(shí)效

內(nèi)表面(孔)DMV=最大極限尺寸Dmin

＋

中心要素的形位公差值

t；

外表面(軸)dMV=最小極限尺寸dmax

－

中心要素的形位公差值

t

。最小實(shí)體狀態(tài)的實(shí)效

t

tMMSMMS孔軸MMVCMMVC練習(xí)如果是孔，則實(shí)效為:?6.1-?2=?4.1如果是軸，則實(shí)效為:?6.2+?2=?8.2練習(xí)孔MMC=29.7實(shí)效(軸)尺寸=孔MMC–形位公差=29.7–1=28.7ActualHoleSize=29.7ActualHoleCenterToleranceZone實(shí)效GagePin＝？CBGage?1.0MABC?30.0±0.3獨(dú)立原則RFS獨(dú)立原則－

與要素尺寸無關(guān)，RegardlessofFeatureSize

即圖紙給定的尺寸要求與形狀、位置要求相互獨(dú)立，應(yīng)分 別滿足要求，兩者無關(guān)。 獨(dú)立原則在圖樣的形位公差框格中沒有任何關(guān)于公差原則 的附加符號(hào)。采用獨(dú)立原則要素的形位誤差值，測(cè)量時(shí)需用通用量?jī)x測(cè)出具體數(shù)值，以判斷其合格與否。20

?0.5

0-0.5完工尺寸軸線直線度公差

2019.75……19.5

0.5

PATAC圖紙上，RFS主要應(yīng)用在Rib、Clip、TaperPin的配合上。公差Tolerancing

當(dāng)實(shí)際被測(cè)要素的誤差在公差帶內(nèi)合格，超出則不合格。公差帶—實(shí)際被測(cè)要素允許變動(dòng)的區(qū)域。

它體現(xiàn)了對(duì)被測(cè)要素的設(shè)計(jì)要求，也是加工和檢驗(yàn)的根據(jù)。公差Tolerance偏差Variation直線度Straightness

若系給定平面上線的直線度（如刻度線），則公差帶為兩平行直線。給一個(gè)方向給二個(gè)方向形狀公差Form直線度Straightness練習(xí)公差帶形狀為？任意方向一個(gè)圓柱形狀公差Form平面度Flatness公差帶形狀為兩個(gè)平行平面形狀公差Form圓度Roundness公差帶形狀為兩個(gè)同心圓形狀公差Form圓柱度Cylindricity公差帶形狀為兩個(gè)同軸圓柱

從理論上分析，圓柱度即控制了正截面方向的形狀誤差，又控制了縱截面方向的形狀誤差。但目前還難以找到與此相配的測(cè)量方法。形狀公差Form線輪廓度LineProfile公差帶形狀為兩個(gè)等距曲線輪廓公差Profile

采用線輪廓度首先必須將其理想輪廓線標(biāo)注出來，因?yàn)楣顜螤钆c之有關(guān)。

理想線輪廓到底面位置由尺寸公差控制，則線輪廓度公差帶將可在尺寸公差帶內(nèi)上下平動(dòng)及擺動(dòng)。

當(dāng)線輪廓度帶基準(zhǔn)成為位置公差時(shí)，則公差帶將與基準(zhǔn)有方向或/和位置要求。面輪廓度SurfaceProfile公差帶形狀為兩個(gè)等距曲面輪廓公差Profile

GM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)周邊要求的兩種標(biāo)注形式。

采用面輪廓度首先必須將其理想輪廓面標(biāo)注出來，因?yàn)楣顜螤钆c之有關(guān)。

本面輪廓度帶基準(zhǔn)屬位置公差。面輪廓度公差帶與基準(zhǔn)A有垂直要求。

下格的0.2公差帶在垂直A(方向約束)

、定向B(垂直或平行)的前提下，可在上格0.8的公差帶中上下、左右平動(dòng)。面輪廓度SurfaceProfile－練習(xí)輪廓公差Profile復(fù)合公差帶（提高班）垂直度Perpendicularity公差帶形狀為兩個(gè)平行平面定向公差Orientation

定向公差其被測(cè)要素為關(guān)聯(lián)要素。面對(duì)面垂直度面對(duì)線垂直度垂直度Perpendicularity公差帶形狀為兩個(gè)平行平面定向公差Orientation線對(duì)面垂直度給定平面上線線對(duì)線垂直度垂直度Perpendicularity公差帶形狀為一個(gè)圓柱定向公差Orientation任意方向軸線對(duì)面垂直度平行度Parallelism公差帶形狀為兩個(gè)平行平面定向公差Orientation公差帶形狀為一個(gè)圓柱任意方向傾斜度Angularity公差帶形狀為兩個(gè)平行平面定向公差Orientation

采用傾斜度首先必須將其理想角度標(biāo)注出來，因?yàn)楣顜Х较蚺c之有關(guān)。位置度公差描述的是被測(cè)要素實(shí)際位置對(duì)理想位置允許的變動(dòng)區(qū)域。位置度有點(diǎn)的位置度、線的位置度、面的位置度。描述位置度的方法：坐標(biāo)法、幾何法位置度PositionTolerance10.5+/-0.510.5+/-0.5?8.5+/-0.1RectangularToleranceZone?8.5+/-0.110.510.5ABCA?1.4 ABCM+/-0.5+/-0.5?1.4PATAC圖紙上，通常使用幾何法表述孔軸的位置度點(diǎn)的位置度公差帶為：一個(gè)球S?

0.6位置度PositionTolerance位置度PositionTolerance公差帶為：一個(gè)圓柱右圖是用量規(guī)來描述零件的檢測(cè)。?

0.4軸線的位置度(任意方向)面的位置度公差帶為：兩平行平面位置度PositionTolerance孔(要素)組的位置度

公差帶