GDT(几何尺寸与公差) 基础培训

模拟基准要素
基准要素(一个底面)
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
A
基准特征 Datum Feature
ø 10
A1
基准目标Datum Target
点基准目标 线基准目标 面基准目标
基准体系 Datum Reference Frame
Profile of a Surface 面轮廓度
Angularity
倾斜度
Perpendicularity 垂直度
Parallelism 平行度
Position
位置度
Concentricity 同轴度
Symmetry
对称度
Circular Runout * 圆跳动
Total Runout * 全跳动
盘类零件基准体系
根据夹具设计 原理：
基准K- 第
用
一基准平面
二
约束了三个
个
自由度，
基
准
基准M - 第
框
二基准平面
格
和第三基准
标
平面相交构
注 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
成的基准轴 线,约束了二 个自由度。
，可随意将零件放置于夹具中，而不影响其加工
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。
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，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)。
6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6
Sigma % is “O.K.” +/- 3 99.73 +/- 4 99.9937 +/- 5 99.999943 +/- 6 99.9999998
缺陷(PPM) 2700 63 .57 .002
Cpk 1 1.33 1.67 2
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 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。
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
当零件处于 约束状态时 （注），右 侧圆柱面的 径向圆跳动 不得大于
2mm
NOTE1 (约束条件)： 基准平面A是固定面(用64个M6X1的螺栓以 9-15 Nm的扭矩固定)，基准B由其相应规定的尺寸边界约束
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。
实际上，是对6个自由度的约束。 • 三个相互垂直的理想(基准)平面构成的空间直角坐标系，想象6个自由度
板类零件基准体系
用 三 个 基 准 框 格 标 注
根据夹具设计原理：
基准D - 第一基 准平面约束了三 个自由度，
基准E - 第二基 准平面约束了二 个自由度，
基准F - 第三基 准平面约束了一 个自由度。
GD&T 的背景
• GD&T 是Geometric Dimensioning and Tolerancing的缩写，即“几何 尺寸与公差”。
• 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.
• 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。
练习
练习
公差框格Feature Control Frame
基准要素的字母及修正符号(可选) 公差值及修正符号 公差特征符号 无基准要求的形状公差，公差框格仅有前两项；有基准要求 的位置公差，公差框格包含三项，为三格至五格。
GD&T 基础培训
长安汽车工程研究院 2008
培训目的
• 读懂产品工程图 • 了解用来定义形位公差的术语和符号 • 了解、选择和使用恰当的基准 • 了解、选择和使用恰当的形位公差 • 定义和计算公差带 • 充分理解经常使用的面轮廓度和位置度 • 理解复合公差
内容
• 正态分布 •GD&T 的主要概念 • 基准 • 公差
公差符号 Symbols
Type of
Tolerance 公差类型
For Individual Features 单一要素
Form 形状
For Individual Features or
Related Features
Profile 轮廓
单一要素或关联要素
For Related Features 关联要素
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。
–面轮廓度 –位置度 • 一些原则 –最大实体 –独立原则 •产品图纸讲述
Normal Distribution
Datum Tolerance Surface Profile Position
MMC RFS
正态分布:Normal Distribution
p(x)
1
e
(
xm) 2 2
2
2
被测要素
0.1 A
2.5 0.2
A
图3
基准要素 ≠ 基准
基准要素
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。
关联要素
0.1 A
2.5 0.2
A
0.02
单一要素
图4
关联要素 Related Feature — 与其它要素具有功能关系的要素。
• 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似的。
GD&T 标准
- 标准 – ASME Y14.5M-1982 – ASME Y14.5M-1994 – GD&T Addendum-2001 – GD&T Addendum-2004
- 策略：GM北美体系
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
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。
形位公差 GD&T
• 符号和缩略语 Symbols and Abbreviations • 基准 Datum • 公差框格 Feature Control Frame • 基本规则 Basic Rules • 形位公差 Geometric Tolerance
过程能力指数
• Cpk
Min( LDL,UDL )
cpk
3
过程能力指数，反映过 程的集中性。
UDL: Upper Design Limit, 上限 LDL: Lower Design Limit, 下限
cpk cp , ifc pk cp , centered
• 均值漂移 mean shift
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： 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
图2
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。
Orientation 定向
Location 定位
Runout 跳动
Characteristic 特性 and Symbol 符号
Straightness 直线度
Flatness
平面度
Circularity (Roundness) 圆度
CylindLeabharlann Baiduicity
圆柱度
Profile of a Line 线轮廓度
(25)
Reference 参考尺寸
SR
Controlled Radius 控制半径 Spherical Radius 球半径
All Around 全周
10X
Places or By 10处
25 Basic Dimension 基本尺寸
Between 范围
Square 正方形
100 ARC Length 弧长
要求。
基准目标 Datum Target
点基准目标
线基准目标
面基准目标
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。
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。
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。
圆柱形
球形
两平行 对应面
素线
图5
自由状态
Projected Tolerance Zone
延伸公差带
Unilateral Modifier
单边公差带
Symbol
M L Default 缺省 S F P U
其它符号 Other Symbols
Ø Diameter 直径
R
Radius 半径
SØ Spherical Diameter 球径 CR
没有公差，该值仅供参考
理论精确值，公差随其它相关尺寸公差变化
基准 Datum
基准 Datum — 与被测要素有关且用来定义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。
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。
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
修正符号 Modifier Symbols
Term
Maximum Material Condition(MMC) 最大实体原则
Least Material Condition(LMC)
最小实体原则
Regardless of Feature Size(RFS) 独立原则
Free State Condition
• 均值 • 方差
正态分布 Normal Distribution
n
xi
i1 n
(xi: 样本参数，n : 样本数量）
n
(xi )2
2 i1 n
(xi: 样本参数，n : 样本数量）
• 标准差

• Cp(对称公差带）
cp

设计偏差 过程偏差
UDL LDL 6
练习
Data
4.84
2.49
2.53
mean=
2.78
4.23
2.29
STD=
1.51
1.66
1.16
6STD=
9.06
4.91
0.50
3.20
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，但与其它零件的匹配却不好
• 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： • 按与尺寸的关系分： • 按结构性能分：
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 尺寸要素、非尺寸要素 单一要素、关联要素