GDT(几何尺寸与公差) 基础培训

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 NormalDistributionGD&T的主要概念基准 Datum

公差 Tolerance面轮廓度 SurfaceProfile位置度 Position

一些原则最大实体 MMC独立原则 RFS产品图纸讲述正态分布:NormalDistributionSigma %is“O.K.” 缺陷(PPM)

Cpk+/-3 99.73 2700 1+/-4 99.9937 63 1.33+/-5 99.999943 .57 1.67+/-6 99.9999998 .002 2261123345645正态分布NormalDistribution均值方差标准差Cp(对称公差带）Cpk均值漂移meanshiftUDL:UpperDesignLimit,上限LDL:LowerDesignLimit,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GeometricDimensioningandTolerancing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。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

ASMEY14.5M-1982ASMEY14.5M-1994GD&TAddendum-2001GD&TAddendum-2004-策略：GM北美体系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GeometricTolerance

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

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。

轴线球心素线圆锥面圆柱面球面圆台面图1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。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图22.3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A0.1A

2.50.2

被测要素基准要素图32.4按结构性能分：单一要素

IndividualFeature

—具有形状公差要求的要素。

2.50.2

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

RelatedFeature—与其它要素具有功能关系的要素。A0.1A

关联要素单一要素图42.5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。表面素线圆柱形球形两平行对应面图5形位公差GD&T符号和缩略语SymbolsandAbbreviations

基准Datum

公差框格FeatureControlFrame

基本规则BasicRules

形位公差GeometricToleranceTypeofTolerance公差类型Characteristic特性andSymbol符号Form形状Straightness直线度Flatness平面度Circularity(Roundness)圆度ProfileofaLine线轮廓度ProfileofaSurface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CircularRunout*圆跳动TotalRunout*全跳动Cylindricity

圆柱度Profile轮廓Orientation定向Location定位Runout跳动ForIndividualFeatures单一要素ForIndividualFeaturesorRelatedFeatures单一要素或关联要素ForRelatedFeatures关联要素公差符号

Symbols修正符号ModifierSymbolsTermSymbolMaximumMaterialCondition(MMC)最大实体原则LeastMaterialCondition(LMC)最小实体原则RegardlessofFeatureSize(RFS)独立原则Default缺省FreeStateCondition自由状态ProjectedToleranceZone延伸公差带UnilateralModifier单边公差带MLUPFS其它符号OtherSymbols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)RCRSRDiameter直径SphericalDiameter球径ControlledRadius控制半径Radius半径Reference参考尺寸SphericalRadius球半径Square正方形Between范围ARCLength弧长AllAround全周PlacesorBy10处10XBasicDimension基本尺寸25ØSØ100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DatumFeature

—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ø基准特征DatumFeature基准目标DatumTarget10A1基准面积A点基准目标线基准目标面基准目标基准体系DatumReferenceFrame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。基准E-第二基准平面约束了二个自由度，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，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DatumTarget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。

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“freestate”,“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FreeStateConditionF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2.5mmNOTE1(约束条件)：基准平面A是固定面(用64个M6X1的螺栓以9-15Nm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公差框格FeatureControlFrame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)

公差特征符号公差框格类型TypesofFeatureControlFrame组合公差框格ABCAB1.03.0公差框格AB1.0C组合基准要素ABA-B小结与练习0.5MP20ABMC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 EnvelopePrinciple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。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

020

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)DMM=最小极限尺寸Dmin 孔最小

外表面(轴)dMM=最大极限尺寸dmax 轴最大孔:Ø15+/-0.5,MMC=LMC＝轴:Ø15+/-0.5,MMC=LMC＝Ø14.5Ø15.5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)DLM

=最大极限尺寸Dmax；

外表面(轴)dLM=最小极限尺寸dmin。Ø15.5Ø14.5练习实效状态VirtualCondition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)DMV=最小极限尺寸Dmin

-

中心要素的形位公差值

t；

外表面(轴)dMV=最大极限尺寸dmax

+

中心要素的形位公差值

t

。最大实体状态的实效

内表面(孔)DMV=最大极限尺寸Dmin

＋

中心要素的形位公差值

t；

外表面(轴)dMV=最小极限尺寸dmax

－

中心要素的形位公差值

t

。最小实体状态的实效

t

tMMSMMS孔轴MMVCMMVC练习如果是孔，则实效为:Ø6.1-Ø2=Ø4.1如果是轴，则实效为:Ø6.2+Ø2=Ø8.2练习孔MMC=29.7实效(轴)尺寸=孔MMC–形位公差=29.7–1=28.7ActualHoleSize=29.7ActualHoleCenterToleranceZone实效GagePin＝？CBGageØ1.0MABCØ30.0±0.3独立原则RFS独立原则－

与要素尺寸无关，RegardlessofFeatureSize

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

Ø0.5

0-0.5完工尺寸轴线直线度公差

2019.75……19.5

0.5

PATAC图纸上，RFS主要应用在Rib、Clip、TaperPin的配合上。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LineProfile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SurfaceProfile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。

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SurfaceProfile－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PositionTolerance10.5+/-0.510.5+/-0.5Ø8.5+/-0.1RectangularToleranceZoneØ8.5+/-0.110.510.5ABCAØ1.4 ABCM+/-0.5+/-0.5Ø1.4PATAC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SØ

0.6位置度PositionTolerance位置度PositionTolerance公差带为：一个圆柱右图是用量规来描述零件的检测。Ø

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PositionTolerance孔(要素)组的位置度

公差带