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 4249 - 96 公差原则 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。 一要素 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。 2.2 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(组成 ) 要素得到的中心点(圆心或球心)、中心线(轴线)或中心面。 素线 圆锥面圆柱面球面圆台面 轮廓要素 轴线球心 中心要素 图 2 2.3 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 A 0.1 A 2.5 0.2 被测要素 基准要素 图 3 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。 2.5 0.2 0.02 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。 关联要素 Related Feature 与其它要素具有功能关系的要素。 A 0.1 A 关联要素 单一要素 图 4 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。 尺寸要素可以是圆柱形、球形或两平行对应面等。见图5。 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、素线。见图6。 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。 表面素线 圆柱形球形 两平行 对应面 图 5 图 6 二 符号 Symbol 图 7 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8。 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 8 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 9 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 10 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11 - 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11 右。当尺寸线箭头由外向内标注时，则箭头合一。 图 11 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 12 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。 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 时，应按图13 标注（GM 标准与我国GB 标准相同） ； 图 13 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 14 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15（GM 新标准与我国GB 标准相同）。 图 15 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 16 e) 我国GB标准独有的四个符号（图16） 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17。 图 17 AAA 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 18 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 19 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 20 在建立基准的过程中会排除基准要素本身的形状误差。 图 21 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 一个要素做一个基准； A A-B 组合(公共)基准 二个或二个以上要素做一个基准； 典型的例子为公共轴线做基准。 图 22 AB A-B 基准体系 由二个或三个独立的基准构成的组合； 三基面体系 Datum Reference Frame 三个相互垂直的理想( 基准)平面构成的空间直角坐标系。见图23。 图 23 A. 板类零件基准体系 图 24 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：