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,GD &T(形位公差)简介,PATAC,“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 Tolerancing4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。,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。,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,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。,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。,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,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,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,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。,3.2.2GM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)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13 标注(GM 标准与我国GB 标准相同) ;,图 13,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。,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,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 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, 20,四 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。,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。,4.2类型 单一基准 一个要素做一个基准;,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。,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,B.盘类零件基准体系,图 25,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,在图26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 26,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27。,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 27,图 29,图 28,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 30,1. 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 31,示例(图31):,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32。,图 32,五 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、
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