【培训课件】复杂gd t培训资料解析

GD&T 培训 培训目的 PATAC(泛亚汽车技术中心有限公司 泛亚汽车技术中心 有限公司(以下简称泛亚)是通用汽车公司和上海汽车工业 (集团)总公司(上汽)合资组建的汽车工程设计企)和GM的 产品工程图（初级班） 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 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 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 Sigma% is “O.K.”缺陷(PPM) Cpk +/- 399.732700 1 +/- 499.993763 1.33 +/- 599.999943.57 1.67 +/- 699.9999998.002 2 26 112334 5 6 45 正态分布 Normal Distribution 均值 方差 标准差 Cp(对称公差带） Cpk 均值漂移 mean shift UDL: Upper Design Limit, 上限 LDL: Lower Design Limit, 下限 过程能力指数 过程能力指数，反映过 程的集中性。 练 习 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 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 - 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 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：实际要素、理想要素 按结构的形式分：轮廓要素、中心（导出）要素 按所处的地位分：被测要素、基准要素 按与尺寸的关系分：尺寸要素、非尺寸要素 按结构性能分：单一要素、关联要素 要素 按存在的状态分： 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。 实际要素 Real Feature 零件加工后实际存在的要素(存在误差) 。 要素 按结构特征分： 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 轮廓(实有)要素 Integral Feature 表面上的点、线或面 。 要素 按所处的地位分： 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 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）。 要素 按与尺寸关系分： 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 -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。 表面素线 圆柱形球形 两平行 对应面 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。 尺寸特征：可直 接测量的尺寸 非尺寸特征：间 接测量 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 要素 按结构性能分： 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 Type of Tolerance 公差类型 Characteristic 特性 and Symbol 符号 Form 形状 Straightness 直线度 Flatness 平面度 Circularity (Roundness) 圆度 Profile of a Line 线轮廓度 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 Cylindricity 圆柱度 Profile 轮廓 Orientation 定向 Location 定位 Runout 跳动 For Individual Features 单一要素 For Individual Features or Related Features 单一要素或关联要素 For Related Features 关联要素 公差符号 Symbols 修正符号 Modifier Symbols TermSymbol 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Default 缺省 Free State Condition 自由状态 Projected Tolerance Zone 延伸公差带 Unilateral Modifier 单边公差带 M L U P F S 提高班 提高班 不详讲 其它符号 Other Symbols 理论精确值，公差随其它相关尺寸公差变化 没有公差，该值仅供参考 (25) R CR SR Diameter 直径 Spherical Diameter 球径 Controlled Radius 控制半径 Radius 半径 Reference 参考尺寸Spherical Radius 球半径 Square 正方形 Between 范围 ARC Length 弧长 All Around 全周 Places or By 10处 10X Basic Dimension 基本尺寸25 S 100 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。 基准要素的符号 GM标准规定字母I、O和Q不用 模拟基准要素 零件1 零件2 基准要素(一个底面) 在建立基准的过程中会排除基准要素本身的形状误差 基准特征 Datum Feature 基准目标Datum Target 10 A1 基准面积 A 点基准目标 线基准目标 面基准目标 基准体系 Datum Reference Frame 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 基准F - 第三基准平 面约束了一个自由度 。限制了绕X的一个 转动 基准E - 第二基准 平面约束了二个自由 度，限制了X移动， 绕Z的一个转动 基准D - 第一基准平 面约束了三个自由度 ，限制了Y移动、绕X 和Z面的2个转动 Z Y X 盘类零件基准体系 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 根据夹具设计 原理： 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。 基准目标 Datum Target 点基准目标线基准目标面基准目标 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。 PATAC 图纸上，通常给出了车身坐标xyz 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。 强调4孔轴线 与A轴线平行 强调4孔轴线 与B平面垂直 基准体系中基准的顺序前后表示不同的设计要求 基准的顺序 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。 自由状态 F 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。 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。 自由状态 Free State ConditionF 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。 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 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 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 练习 练习 局部基准 sub- Datum 公差框格Feature Control Frame 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。 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）。 公差值及修正符号 基准要素的字母及修正符号(可选 ) 公差特征符号 PATAC图纸上，通常的公差框格为 公差框格类型 Types of Feature Control Frame 组合公差框格 （提高班讲） 3.0ABC AB 1.0 ABC AB1.0 3.0 复合公差框格 AB1.0 C 组合基准要素 AB A-B PATAC图纸上，组合基准是同一控制方向的基准联立 小结 与 练习 0.5M P20 ABM C 形位特征符号（ 位置度） 直径符号 形位公差值 基准特征符号 实体状态符号（ 最大实体） 延伸公差带符号 延伸公差带值 第一基准 第二基准 用于基准的实体状态符号 （最大实体） 一些规定 及 公差原则 Rules 最大实体原则MMC 独立原则RFS 最小实体原则LMC (车身、外饰、内饰不曾用到） 包容原则Envelope Principle 在仅规定尺寸公差时，单一要素的尺寸极限规定其几何形状及允许的 尺寸变化范围。 在规定位置公差时，在公差框格内必须根据适用情况，相对于单一公 差、基准或两者规定RFS、MMC或LMC。 对其它形位公差，相对于单一公差、基准或两者，RFS适用于无实体 状态符号加以规定之处，即默认状态为RFS。在需要MMC之处，必须 在公差框格中加以规定。 说明 螺纹、齿轮和花键 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）。 公差原则 Rules (线性尺寸公差与形位公差之间关系) 问题的提出 20 h6 0 - 0.013 + 0.021 0 20 H7 要求这一对零件的最小间隙为0、最大间隙为0.034。 但当孔和轴尺寸处处都加工到 20 时，由于存在形状误 差，则装配时的最小间隙将不可能为0。这就产生了线性尺寸公差 与形位公差之间的关系问题。 定义孔、轴配合的目的是: 最大实体 MMC & 最小实体 LMC 最大实体状态(MMC) 实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内 ，并具有实体最大(即材料最多)时的状态。 最大实体尺寸(MMS) 实际要素在最大实体状态下的极限尺寸。 内表面(孔) D MM = 最小极限尺寸D min 孔最小 外表面(轴) d MM = 最大极限尺寸d max 轴最大 孔: 15+/-0.5, MMC= LMC 轴: 15+/-0.5, MMC= LMC 14.5 15.5 最小实体状态(LMC) 实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内， 并具有实体最小(即材料最少)时的状态。 最小实体尺寸(LMS) 实际要素在最小实体状态下的极限尺寸。 内表面(孔) D LM = 最大极限尺寸D max； 外表面(轴) d LM = 最小极限尺寸d min。 15.5 14.5 练习 实效状态 Virtual Condition 实效状态 尺寸公差和形位公差的组合效应，是一个常值。 内表面(孔)D MV = 最小极限尺寸D min - 中心要素的形位公差值 t； 外表面(轴)d MV = 最大极限尺寸d max + 中心要素的形位公差值 t 。 最大实体状态的实效 内表面(孔)D MV = 最大极限尺寸D min 中心要素的形位公差值 t； 外表面(轴)d MV = 最小极限尺寸d max 中心要素的形位公差值 t 。 最小实体状态的实效 t t MMS MMS 孔 轴MMVC MMVC 练习 如果是孔，则实效为: 6.1-2=4.1 （孔的最大实体） 如果是轴，则实效为: 6.2+2=8.2 （轴的最大实体） 练习 孔 MMC = 29.7 实效 (孔) 尺寸 = 孔MMC 形位公差 = 29.7 1 = 28.7 Actual Hole Size = 29.7 Actual Hole Center Tolerance Zone 实效Gage Pin ？ C B Gage 1.0 M ABC 30.0 0.3 合成状态 Resultant Condition 合成状态 尺寸公差和形位公差的组合效应，是一个变量。 内表面(孔)D RC = 实际尺寸D 中心要素的形位公差值 t； 外表面(轴)d RC = 实际尺寸d 中心要素的形位公差值 t 。 最大实体状态的实效 举例 Example 孔的实效 （常值）孔的RC （变值 ） 内表面(孔)D RC = 实际尺寸D 中心要素的形位公差值 t； 外表面(轴)d RC = 实际尺寸d 中心要素的形位公差值 t 。 练习 轴的实效 （常值）轴的RC （变值 ） 6.0 0.1 独立原则 RFS 独立原则 与要素尺寸无关 ，Regardless of Feature Size 即图纸给定的尺寸要求与形状、位置要求相互独立，应分 别满足要求，两者无关。 独立原则在图样的形位公差框格中没有任何关于公差原则 的附加符号。 采用独立原则要素的形位误差值，测量时需用通用量仪测出具 体数值，以判断其合格与否。 20 0.5 0 - 0. 5 完工尺寸轴线直线度公差 20 19. 75 19. 5 0.5 PATAC图纸上，RFS主要应用在Rib、Clip、Taper Pin的配合上。 独立原则 RFS 基准轴线 零件 A 外部要素（轴）尺寸做基准时，基准必须集中在轴线或中心平面 Gage RFS 独立原则 RFS Datum axis Part Gage RFS 内部要素 （孔） 公差 Tolerancing 当实际被测要素的误差在公差带内合格，超出则不合格。 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。 公差 Tolerance 偏差 Variation 直线度 Straightness 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。 给一个方向 给二个方向 形状公差 Form 直线度 Straightness 练习 公差带形状为 ？ 任 意 方 向 一个圆柱 形状公差 Form 平面度 Flatness 公差带形状为 两个平行平面 形状公差 Form 圆度 Roundness 公差带形状为 两个同心圆 形状公差 Form 圆柱度 Cylindricity 公差带形状为 两个同轴圆柱 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。 形状公差 Form 线轮廓度 Line Profile 公差带形状为 两个等距曲线 轮廓公差 Profile 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。 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。 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。 面轮廓度 Surface Profile 公差带形状为 两个等距曲面 轮廓公差 Profile GM 标准对周 边要求的 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。 本面 轮廓度带 基准属位 置公差。 面轮廓度 公差带与 基准 A 有垂直要 求。 面轮廓度 Surface Profile练习 轮廓公差 Profile 不对称面轮廓度 公差（提高班） 虚线：该表面的 另一侧（提高班 ） 面轮廓度 Surface Profile练习 轮廓公差 Profile 对于任何100mm的长度， 面轮廓度不超过1mm. ( 复合公差带，提高班） 面轮廓度 Surface Profile练习 轮廓公差 Profile 此处的轮廓要求是? 在25X25的区域内面轮 廓不允许超过0.05mm 下格的0.2公差带在垂直A (方向约束) 、定向B(垂直或平行)的 前提下，可在上格0.8的公差带中上下、左右平动。 面轮廓度 Surface Profile练习 轮廓公差 Profile 复合公差带（提高班） 垂直度 Perpendicularity 公差带形状为 两个平行平面 定向公差 Orientation 定向公差其被测要素为关联要素。 面对面垂直度 面对线垂直度 垂直度 Perpendicularity 公差带形状为 两个平行平面 定向公差 Orientation 线对面垂直度 给 定 平 面 上 线 线对线垂直度 垂直度 Perpendicularity 公差带形状为 一个圆柱 定向公差 Orientation 任 意 方 向 轴线对面垂直度 平行度 Parallelism 公差带形状为 两个平行平面 定向公差 Orientation 公差带形状为 一个圆柱 任 意 方 向 倾斜度 Angularity 公差带形状为 两个平行平面 定向公差 Orientation 采用 倾斜度首 先必须将 其理想角 度标注出 来，因为 公差带方 向与之有 关。 位置度公差描述的是被测要素实际位置对理想位置允许的变动区域。 位置度有点的位置度、线的位置度、面的位置度。 描述位置度的方法：坐标法、几何法 位置度 Position Tolerance 10.5+/-0.5 10.5+/-0.5 8.5+/-0.1 Rectangular Tolerance Zone 8.5+/-0.1 10.5 10.5 A B C A 1.4A B C M +/-0.5 +/-0.5 1.4 8.5的公差带：0.1+1.4=1.5mm PATAC图纸上，通常使用几何法表述孔轴的位置度 点的位置度 公差带为：一个球 S 0.6 位置度 Position Tolerance 位置度 Position Tolerance 公差带为：一个圆柱 右图是用量规来描述零件的检测。 0.4 轴线的位置度(任意方向) 面的位置度 公差带为：两平行平面 位置度 Position Tolerance 孔(要素)组的位置度 公差带为：一组圆柱 当两种位置相同时。合一个框格标注；当两种位置不相同时，分上下 两格分别标注。称为复合位置度。 位置度 Position Tolerance a) 盘类件 孔组的位置度由两种位置要求组成。一个是各孔(要素)之间的位置要 求；一个是孔组(整组要素)的定位要求。 孔(要素)组的位置度 40.0 20.0 -T- 20.0 40.0 -R- 3.7 -S- S R T 18.0-18.4 See Below 位置度 Position Tolerance-练习 位置度 Position Tolerance 公差带为： 一组矩形 (提高班） b)板类件 一般位置度(给二个相互垂直的方向） 位置度 Position Tolerance (提高班） 实效尺寸 整体要求 分段要求 位置度 Position Tolerance 位置度 Position Tolerance 中心线偏差 位置度 Position Tolerance 位置度 Position Tolerance 延伸公差带 Projected T