基本尺寸和公差基础培训演示

（优选）基本尺寸和公差基础培训当前第1页\共有87页\编于星期日\21点培训目的读懂PATAC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（初级班）了解、选择和使用恰当的基准（初级班、提高班）了解、选择和使用恰当的形位公差（初级班、提高班）定义和计算公差带（提高班）充分理解经常使用的面轮廓度和位置度（初级班）理解复合公差（提高班）绘制符合PATAC要求的图纸（提高班）当前第2页\共有87页\编于星期日\21点内容正态分布 NormalDistributionPATAC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 SurfaceProfile位置度 Position一些原则最大实体 MMC独立原则 RFSPATAC产品图纸讲述练习考试当前第3页\共有87页\编于星期日\21点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，也可以共同讨论当前第4页\共有87页\编于星期日\21点正态分布: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当前第5页\共有87页\编于星期日\21点正态分布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。当前第6页\共有87页\编于星期日\21点练习正态分布的统计图绘制方法SPC？当前第7页\共有87页\编于星期日\21点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当前第8页\共有87页\编于星期日\21点GD&T的背景

GD&T

是GlobalDimensioningandTolerancing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。当前第9页\共有87页\编于星期日\21点PATACGD&T标准-标准

ASMEY14.5M-1982ASMEY14.5M-1994GD&TAddendum-2001GD&TAddendum-2004-策略：PATAC与GM北美一致当前第10页\共有87页\编于星期日\21点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、跳动当前第11页\共有87页\编于星期日\21点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、关联要素当前第12页\共有87页\编于星期日\21点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

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。实际要素RealFeature—零件加工后实际存在的要素(存在误差)。当前第13页\共有87页\编于星期日\21点要素按结构特征分：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轮廓(实有)要素IntegralFeature—表面上的点、线或面。当前第14页\共有87页\编于星期日\21点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A0.1A

2.50.2

被测要素基准要素被测要素

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）。当前第15页\共有87页\编于星期日\21点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(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。当前第16页\共有87页\编于星期日\21点单一要素

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

关联要素单一要素要素按结构性能分：

当前第17页\共有87页\编于星期日\21点形位公差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 GeometricTolerance当前第18页\共有87页\编于星期日\21点TypeofTolerance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当前第19页\共有87页\编于星期日\21点修正符号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提高班提高班不详讲当前第20页\共有87页\编于星期日\21点其它符号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当前第21页\共有87页\编于星期日\21点基准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当前第22页\共有87页\编于星期日\21点基准体系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个自由度当前第23页\共有87页\编于星期日\21点板类零件基准体系

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，当前第24页\共有87页\编于星期日\21点盘类零件基准体系

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。当前第25页\共有87页\编于星期日\21点基准目标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。PATAC图纸上，通常给出了车身坐标xyz当前第26页\共有87页\编于星期日\21点基准后有、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当前第27页\共有87页\编于星期日\21点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。当前第28页\共有87页\编于星期日\21点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当前第29页\共有87页\编于星期日\21点练习当前第30页\共有87页\编于星期日\21点练习当前第31页\共有87页\编于星期日\21点局部基准sub-Datum讨论：局部基准的检测当前第32页\共有87页\编于星期日\21点公差框格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PATAC图纸上，通常的公差框格为当前第33页\共有87页\编于星期日\21点公差框格类型TypesofFeatureControlFrame组合公差框格（提高班讲）3.0ABCAB1.0ABCAB1.03.0复合公差框格AB1.0C组合基准要素ABA-BPATAC图纸上，组合基准是同一控制方向的基准联立当前第34页\共有87页\编于星期日\21点小结与练习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）当前第35页\共有87页\编于星期日\21点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。当前第36页\共有87页\编于星期日\21点说明螺纹、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“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”（MD），用小径轴线标注“MINORDIA”（LD）。当前第37页\共有87页\编于星期日\21点公差原则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:当前第38页\共有87页\编于星期日\21点最大实体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练习当前第39页\共有87页\编于星期日\21点实效状态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当前第40页\共有87页\编于星期日\21点练习如果是孔，则实效为:Ø6.1-Ø2=Ø4.1如果是轴，则实效为:Ø6.2+Ø2=Ø8.2当前第41页\共有87页\编于星期日\21点练习孔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当前第42页\共有87页\编于星期日\21点合成状态ResultantCondition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)DRC=实际尺寸D＋

中心要素的形位公差值

t；

外表面(轴)dRC=实际尺寸d－中心要素的形位公差值

t

。最大实体状态的合成当前第43页\共有87页\编于星期日\21点举例Example孔的实效（常值）孔的RC（变值）当前第44页\共有87页\编于星期日\21点练习轴的实效（常值）轴的RC（变值）Ø6.0±0.1当前第45页\共有87页\编于星期日\21点独立原则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。当前第46页\共有87页\编于星期日\21点独立原则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GageRFS当前第47页\共有87页\编于星期日\21点独立原则RFSDatumaxisPartGageRFS内部要素（孔）当前第48页\共有87页\编于星期日\21点公差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当前第49页\共有87页\编于星期日\21点直线度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当前第50页\共有87页\编于星期日\21点直线度Straightness练习公差带形状为？任意方向一个圆柱形状公差Form当前第51页\共有87页\编于星期日\21点直线度Straightness(提高班）实效尺寸整体要求分段要求当前第52页\共有87页\编于星期日\21点直线度Straightness当前第53页\共有87页\编于星期日\21点平面度Flatness公差带形状为两个平行平面形状公差Form当前第54页\共有87页\编于星期日\21点平面度Flatness形状公差Form此处的平面度要求是???在25X25的区域内平面度不允许超过0.05mm当前第55页\共有87页\编于星期日\21点圆度Roundness公差带形状为两个同心圆形状公差Form当前第56页\共有87页\编于星期日\21点圆柱度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当前第57页\共有87页\编于星期日\21点线轮廓度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。当前第58页\共有87页\编于星期日\21点面轮廓度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。当前第59页\共有87页\编于星期日\21点面轮廓度SurfaceProfile－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）当前第60页\共有87页\编于星期日\21点面轮廓度SurfaceProfile－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）当前第61页\共有87页\编于星期日\21点

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）当前第62页\共有87页\编于星期日\21点垂直度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当前第63页\共有87页\编于星期日\21点垂直度Perpendicularity公差带形状为两个平行平面定向公差Orientation给定平面上线线对线垂直度线对面垂直度当前第64页\共有87页\编于星期日\21点垂直度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当前第65页\共有87页\编于星期日\21点平行度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当前第66页\共有87页\编于星期日\21点倾斜度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。当前第67页\共有87页\编于星期日\21点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当前第68页\共有87页\编于星期日\21点点的位置度公差带为：一个球SØ

0.6位置度PositionTolerance当前第69页\共有87页\编于星期日\21点位置度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)当前第70页\共有87页\编于星期日\21点面的位置度公差带为：两平行平面位置度PositionTolerance当前第71页\共有87页\编于星期日\21点孔(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PositionTolerancea)

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。当前第72页\共有87页\编于星期日\21点孔(要素)组的位置度

40.020.0-T-20.040.0-R-3.7-S-

SRTØ18.0-18.4SeeBelow位置度PositionTolerance----练习当前第73页\共有87页\编于星期日\21点位置度PositionTolerance公差带为：一组矩形(提高班）板类件一般位置度(给二个相互垂直的方向）当前第74页\共有87页\编于星期日\21点位置度PositionTolerance中心线偏差当前第75页\共有87页\编于星期日\21点位置度PositionTolerance当前第76页\共有87页\编于星期日\21点练习：位置度PositionTolerance请计算当前第77页\共有87页\编于星期日\21点延伸公差带ProjectedToleranceZone1图例中的左图所示的螺纹连接，按常规方法标注，将出现干涉现象。延伸公差带就是为了解决此问题而产生的一种特殊标注方法。它的原理是把螺纹部分的公差带延伸至实体外（右图）。P干涉当前第78页\共有87页\编于星期日\21点延伸公差带ProjectedToleranceZone2当前第79页\共有87页\编于星期日\21点公