GD&T 几何公差基础知识教程

有专题的具体介绍。
• 本次培训将重点地对“形状和位置（几何）公差”部分进行基础性
讲述。
• 目前，GM标准和我国的形位公差标准都等效采用了国际ISO标准,所
以绝大多数的内容是相同的。
PATAC GD&T 标准
- 标准 – ASME Y14.5M-1982 – ASME Y14.5M-1994 – GD&T Addendum-2001 – GD&T Addendum-2004
公差符号 Symbols
For Individual Features 单一要素
Type of Tolerance 公差类型
Characteristic 特性 and Symbol 符号 Straightness 直线度 平面度
Form 形状
Flatness
Circularity (Roundness) 圆度
1 p ( x) e 2 ( xm)2 2 2
6 5 4 3 2
+/- 3 +/- 4 +/- 5 +/- 6
1
1
2 3 4 5 6
缺陷(PPM) 2700 63 .57 .002 Cpk 1 1.33 1.67 2
Sigma % is “O.K.” 99.73 99.9937 99.999943 99.9999998
• 均值漂移 mean shift
练习
Data 4.84 2.49 2.53 4.23 2.29 1.66 1.16 4.91 0.50 3.20
mean= STD= 6STD=
2.78 1.51 9.06
小结
• 正态分布是汽车零部件公差分布普遍遵循的分布规律 • 产品设计中的公差定义遵循正态分布 • 产品设计中应用的一维，三维偏差分析假定公差遵循正态分布 • 均值漂移有可能零件在公差范围内，但Cpk
c pk
UDL: Upper Design Limit, 上限
Min ( LDL , UDL ) 3
LDL: Lower Design Limit, 下限
过程能力指数，反映过 程的集中性。
c pk c p , ifc pk c p , centered
基准要素 Datum Feature — 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。 基准要素(一个底面) 模拟基准要素
零件1 零件2
在建立基准的过程中会排除基准要素本身的形状误差 基准要素的符号 － GM标准规定字母I、O和Q不用
基准面积 点基准目标 线基准目标 基准目标Datum Target
Term Symbol M L Default 缺省 F P U
提高班 不详讲
Maximum Material Condition(MMC) 最大实体原则
Least Material Condition(LMC) Regardless of Feature Size(RFS) Free State Condition Projected Tolerance Zone 最小实体原则 独立原则 自由状态 延伸公差带
用 三 个 基 准 框 格 标 注
盘类零件基准体系 根据夹具设计 原理： 用 二 个 基 准 框 格 标 注 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。
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。
• 形位公差 Geometric Tolerance
与一个零件的个别特征有关的公差，如：形状、轮廓、定向、定位、跳动
要素的分类
• 按存在的状态分： • 按结构的形式分： • 按所处的地位分：
实际要素、理想要素 轮廓要素、中心（导出）要素 被测要素、基准要素
• 按与尺寸的关系分：
• 按结构性能分：
尺寸要素、非尺寸要素
自由状态
F
该符号用于表示几何公差或参考基准在自由状态或不约束状态下。
当用于基准时，图纸上经常用 “free state”, “Rest”, “Assist”标明，表示在不约束 情况下的公差。
自由状态 Free State Condition
零件处于 自由状态 时，左侧 圆柱面的 圆度误差 不得大于 2.5mm
要素 按结构特征分：
轮廓(实有)要素 Integral Feature — 表面上的点、线或面。
圆锥面
圆柱面
圆台面
球面
轮廓要素
轴线
素线
球心
中心要素
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。
要素 按所处的地位分：
Perpendicularity 垂直度 Parallelism 平行度
关联要素
Location
Position
Concentricity
位置度
同轴度
定位
Symmetry
对称度
Circular Runout * 圆跳动 Runout 跳动 Total Runout * 全跳动
修正符号 Modifier Symbols
S
提高班
Unilateral Modifier
单边公差带
其它符号 Other Symbols
Ø SØ
(25) Diameter 直径
R
Radius
半径
Spherical Diameter 球径 CR Reference 参考尺寸 All Around 全周
Controlled Radius 控制半径 Spherical Radius 球半径 Basic Dimension 基本尺寸
要求 与 说明
• 参加培训的学员应已熟悉生产或产品工程图
• GD&T已广泛具体地应用在工程设计中，鼓励学员带 着问题来讨论
• 该培训适合产品工程师、检具工程师、制造工程师等
• 经验共享 • 我们对国标不是特别有经验，但由于ASME和GB的 GD&T内容基本近似，也可以共同讨论
正态分布:Normal Distribution
正态分布 Normal Distribution
• 均值 • 方差 • 标准差 • Cp(对称公差带）

x
i 1
n
i
n
n i 1
( xi: 样本参数，n : 样本数量）
i
2
(x
)2 ( xi: 样本参数，n : 样本数量）
n

cp 设计偏差 UDL LDL 过程偏差 6
- 策略：PATAC与GM北美一致
GD&T中的定义 Definitions
• 尺寸 Dimension
带有测量单位的数值，用以规定一个零件的尺寸和/或形位特性和/或要素的位置
• 要素 Feature
指零件上的特征，如：点、线、面、孔、槽、突起等, 形位公差研究的对象。
• 公差 Tolerance
允许一个尺寸变化的总量，是最大极限和最小极限尺寸之间的差值 对称公差、单边公差、不对称公差
GD&T 的背景
• GD&T 是Global Dimensioning and Tolerancing的缩写，即“全球尺寸 和公差”。
• 标准中包含有尺寸标注方法（属我国技术制图标准）和几何公差
（属我国形状和位置公差标准）两大部分。
• 尺寸标注仅是一种表达方式，PATAC使用了GM北美的图纸规范，将
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 同的场合，它的名称会有不同的称呼。
要素 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
2.5 0.2
0.1
A
A
0.02
单一要素
关联要素 Related Feature — 与其它要素具有功能关系的要素。
单一要素、关联要素
要素 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。 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。 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。
基准目标 Datum Target
点基准目标 线基准目标 面基准目标
PATAC 图纸上，通常给出了车身坐标xyz
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。
基准的顺序
基准体系中基准的顺序前后表示不同的设计要求
强调4孔轴线 与A轴线平行 强调4孔轴线 与B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。
• 理解复合公差（提高班） • 绘制符合PATAC要求的图纸（提高班）
内 容
• 正态分布 Normal Distribution • PATAC的GD&T标准及背景 • GD&T 的主要概念 • 基准 Datum • 公差 Tolerance –面轮廓度 Surface Profile –位置度 Position • 一些原则 –最大实体 MMC –独立原则 RFS • PATAC产品图纸讲述 • 练习考试