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1、 GD T 形位公差 简解 陈一士2004 10 GD T 全称为 GlobalDimensioningandTolerancing 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
2、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 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 由于时间关系 本简解重点是如何读懂图上的形位公差 要素Feature 1定义要素是指零件上的特征部分
3、 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 类型2 1按存在的状态分 实际要素RealFeature 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IdealFeature 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
4、素IntegralFeature 表面上的点 线或面 中心 导出 要素DerivedFeature 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Featuresofapart 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DatumFeature 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IndividualFeature 具有形状公差要求的要素
5、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RelatedFeature 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FeatureofSize 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 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 表面 图5 二符号Symbol 图6 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
6、全相同 2 GMA 91旧标准公差特征项目的符号略有不同 见图7 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ANSIT14 5M 82 但是不强调 GMA 91标准的公差特征项目符号 图7 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8 理论正确尺寸BasicDimensions 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FeatureControlFrames 图9 无基准要求的形状公差 公差框格仅两格 有基准要求的
7、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10 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10 右 当尺寸线箭头由外向内标注时 则箭头合一 图10 素线直线度 轴线直线度 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
8、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11 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12标注 GM标准与我国GB标准相同 图12 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13 c 轮廓度中若
9、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14 GM新标准与我国GB标准相同 图14 GM标准也可不加圆 而在框格下标注ALLAROUND来表示 图例见面轮廓度公差带的介绍 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 GM新标准与我国GB标准相同 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 MAJORDIA MD 用小径轴线标注 MINORDIA 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 PITCHDIA PD 用大径轴线标注 MAJORDIA
10、MD 用小径轴线标注 MINORDIA LD 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 GMA 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15 图15 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16 图17 a b c d 20 20 3 3 3GMA 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
11、说明表 对基准要素进行描述 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18 在建立基准的过程中会排除基准要素的形状误差 图19 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DatumReferenceFrame 三个相互垂直的理想 基准 平面构成的空
12、间直角坐标系 见图21 图21 A 板类零件三基面体系 图22 用三个基准框格标注 B 盘类零件三基面体系 图23 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21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24 由上可知 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三基面体系 对于盘类零件 只要用二个基准框格 就已经表示三基面体系了
13、 在实际工作中 大量接触到的三基面体系原理为一面二销见图25 上面是从三基面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25 图27 图26 基准目标DatumTarget 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28 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29 示例 图26 用基准目标来体现基准 能提高基准的定位精
14、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30 图30 五公差带ToleranceZone 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 位置A形状Form公差带形状主要有 两平行直线 两同心圆 两等距曲线 两平行平面 两同轴圆柱 两等距曲面 一个圆柱 一个球 不同的公差特征项目一般具有不同形状的公差带 其中有些项目只有唯一形状的公差带 有些项目根据不同的设计要求具有数种形状的公差带 下面按公差特征项目逐一进行介绍 当实际被测要素的误差在公差带内合格 超出则不合格 直线度 图32两组相互
15、垂直的两平行平面 图31两平行平面 若系给定平面上线的直线度 如刻度线 则公差带为两平行直线 直线度 轴线 图33一个圆柱 图34两平行平面 平面度 圆度 图35两同心圆 圆柱度 图36两同轴圆柱 从理论上分析 圆柱度即控制了正截面方向的形状误差 又控制了纵截面方向的形状误差 但目前还难以找到与此相配的测量方法 线轮廓度 图37两等距曲线 采用线轮廓度首先必须将其理想轮廓线标注出来 因为公差带形状与之有关 当线轮廓度带基准成为位置公差时 则公差带将与基准有方向或 和位置要求 理想线轮廓到底面位置由尺寸公差控制 则线轮廓度公差带将可在尺寸公差带内上下平动及摆动 图38两等距曲面 GM标准对周边要
16、求的两种标注形式 采用面轮廓度首先必须将其理想轮廓面标注出来 因为公差带形状与之有关 面轮廓度 图39 我国GB标准面轮廓公差带为对称于理想轮廓面一种 图a GM 04标准用符号U表示公差带不对称于理想轮廓的分布 0 6U0 6 GM标准面轮廓度的标注 0 6U0 0 6U0 2 GMA 91对面轮廓度标注的特殊规定 当位置 方向 形状要求不同时 可如下图标注 A B C A B C Z 3 0 1 6 0 9 定位 定向 形状 Z 若合用一格 定位 定向 形状公差要求相同 若用二格 一般上格为定位公差要求 下格为定向 形状公差要求 复合轮廓度 美国ASME新标准 图41 图42 我国GB标准尙未放入此标注形式 因可用25 0 25来等效替代上格 轮廓度标注 GM新标准 A B C 2 5 0 5 A B C 2 5 0 5 A A B C 2 5 0 5 复合轮廓度标注 1 2 独立轮廓度标注 A B C 2 5 0 5 A B 基准B是表面 基准B是轴线 3 4 A B C 2 5 0 5 A B A B C 2 5 0 5 A B C 公差带解释 注 基准B为表面只能平动 基准B
