三坐标报告培训教程

---柔性制造中心三坐标报告2

学习目标★概述了解GD&T★三坐标建坐标系原理★报告标题的含义★解释报告中的符号（大小，形状，位置）3

标准介绍美国ASMEY14.5-2009—(GD&T）标准欧洲ISO1101—(GPS)系列标准中国GB/T1182-2008—产品几何技术规范GPS系列标准.1国际两大尺寸公差标准及其使用情况.2ASME,ISO以及国标（GB/T)的对比Y14.5ISO80%相同ISO默认独立，ASME默认包容4

标准介绍表-几何公差控制符号5

标准介绍表-几何公差修正符号6机器坐标系和工件坐标系机器坐标系:工件坐标系:一般以工件基准建立唯一的坐标系，机器的零点轴向X+Z+Y+原点X+Z+Y+原点建立工件坐标系根据工件基准，建立工件坐标系，按照工件坐标系的方向，才能得到正确的距离。

7Z+X+Z+X+工件坐标系机器坐标系√报告标题介绍4.1尺寸符合-长方型尺寸报告中尺寸符合解释4.2尺寸符合-距离、角度4.3尺寸符合-直径、圆度、圆柱度4.4尺寸符合解释-直线度、平面度、同心度4.5尺寸符合解释-位置度、垂直度、平行度14

GD&T是GeometricDimensioningandTolerancing的缩写，即几何尺寸和公差一、概述GD&T是用来在图纸上精确描述零件的国际语言；GD&T是精确的数学语言，用来描述零件形体的尺寸，形状，方向和位置；GD&T是基于功能的尺寸标注；GD&T是精确定义机械部件几何特性的方法，为机械设计人员、生产人员、检验人员提供了有效沟通复杂几何特性的途径，这是现有的其它语言不能做到的！WhatisGD&T?15

其实大家应该很清楚，零件在加工过程中会产生形状和位置误差，工件在机床上的定位误差、切削力、夹紧力等因素都会造成各种形位误差。车削形成的形状误差（夹紧力会使工作变形为棱圆形）钻削形成的位置误差（钻头移动方向与工作台面不垂直）形位误差究竟来自于哪里呢?16

形位误差不仅会影响机械产品的质量(如工作精度，运动平稳性、密封性、耐磨性、噪声和使用寿命等），还会影响零件的互换性。形位误差的隐患和控制的必要性！要制造完全没有形位误差的零件，既不可能也无必要，因此为满足零件的使用要求，保证零件的互换性和制造经济性，设计时不仅要控制尺寸误差和表面粗糙度，还必须合理控制零件的形位误差，即对零件规定形状和位置误差广义地说，互换性是指一种产品、过程或服务替代另一产品能满足同样要求的能力。同一规格的同一批零部件，任取其一，不需要任何挑选和修配就能装配起来，并能满足使用要求那什么是互换性？保证零件具有互换性的措施？由设计者确定合理的配合要求和尺寸公差大小配合：基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系，称为配合。根据使用的要求不同分，国标规定配合分间隙配合、过盈配合和过渡配合17

所以呼应上咱们今天的学习主题配合：基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系，称为配合。根据使用的要求不同分，国标规定配合分间隙配合、过盈配合和过渡配合GD&T基础篇

18

.3ASME,ISO以及国标（GB/T)的对比标准介绍19

一起来想一想？包容原则和独立原则20

GD&T特征*公差带也是加工检验的依据，当实际被测要素的误差在公差带内合格，超出则不合格！21尺寸公差与包容边界

如图所示是用传统的基轴制和基孔制方法设计的轴和套筒，基轴制和基孔制方法设计的零件没有几何公差约束，默认直线度和圆度等几何公差为零。但实际上这种理想状态的零件不存在，所以在配合设计上必然会出现一些合格零件产生干涉无法装配的现象。*22GD&T法则的解释

如图所示是以传统尺寸公差标注的最大实体尺寸MMC和最小实体尺寸LMC为边界来限定的几何公差。*23GD&T独立原则的表示方法

对于独立要求，ASME规定使用符号I圈来定义，如图，此时尺寸公差的最大边界不再与形状公差（本例为直线度控制）相关，在检测上各自独立进行验证。但是这个零件的最大包容面不再是最大实体尺寸∮35.7mm，最大的包容边界（配合边界）是？

35.9mm独立符号，此时尺寸不再控制形状，只要求局部尺寸在公差带范围内!*24GD&T包容原则控制

*

对于包容原则控制下的特征，当实际加工的尺寸特征从最大实体尺寸(MMC)变化到最小实体尺寸（LMC)JF,形状变差（如圆度、直线度或平面度）允许相应数值的增量。25ISO中的包容原则定义方式*

如图为包容原则的解释，零件的理想最大实体包容界面∮20.1mm不能超出。也就是这个零件的通规理论尺寸是∮20.1mm，止规理论尺寸是∮20mm，当然制作时也要考虑10%的制造和磨损误差，这样就限制了零件的直径尺寸在∮20~∮20.1mm之间变化。当轴的直径尺寸恰好为∮20.1mm，那么这个轴的圆度和直线度误差应该为零，以满足包容原则。26ISO中独立原则表示方法及解释*

独立原则是指图样上给定的形位公差与尺寸公差相互独立无关，分别满足要求的原则。实际要素的尺寸由尺寸公差控制，与形位公差无关。形位误差由形位误差控制，与尺寸公差无关。图示在ISO中是独立原则，在这个轴的每一个截面上，只要相对尺寸在∮20.1之内、圆度在0.05mm之内且直线度在0.02mm之内，那么零件为合格。意味着这个零件由于圆度误差和直线度误差，最小包容界面可能大于∮20.1mm.在设计这个轴的配合零件（孔）时最小尺寸应该大于∮20.1mm.独立原则下定义的零件，受控特征的形状不受控制或需要额外的形状公差控制框进行控制。对于本例轴来说，最大包容界面或匹配特征的边界面是最大实体尺寸∮20.1mm+形状误差（圆度0.05mm和直线度0.02mm的综合结果。27美标ASMEY14.5和欧标ISO1101有区别：

两者在几何公差符号上几乎是通用的，除了沉孔符号不同；另一个最大的区别是包容原则上的设置。但只是表达方式上的不同，它们实现零件的尺寸控制的工程理念是一样的。ASME默认为包容原则，而ISO默认独立原则。ASME公差第一原则就是包容原则：一个尺寸特征的形状由这个尺寸特征的最大实体尺寸控制。其意义是规则形状的尺寸特征（圆柱面、球面和平行面）表面不应该超出尺寸范围内的最大实体尺寸MMC,最大实体尺寸为理想尺寸，也是图样中所代表的理想（包容）边界。从逻辑上推理，这个MMC边界的形状公差为零，不存在任何形状变差，如直线度或平面度（当然实际生产过程中不可能和产出这个尺寸的零件）ASME的第一法则:当一个特征只存在尺寸公差时，最大实体尺寸MMC代表特征的理想边界。*28

1.ISO默认独立，ASME默认包容

包容原则和独立原则小结2.包容要求是为了控制单一要素的作用尺寸（ASME里称为内外边界）1）被测要素不能超出MMC理想边界2）局部尺寸必须在尺寸公差范围以内所以采用包容原则的目的是当为了保证最小配合间隙或最大过盈量。

独立原则要求：

局部尺寸必须在尺寸公差范围以内。

*29二、GD&T相关的定义

要素Feature:指零件上的特征，如点、线、面、槽、孔、突起等形位公差研究的对象是什么？30要素类型

1、按存在的状态分：图纸上标出的要素为理想要素。理想轮廓要素用实现（可见）或虚线（不可见）表示；理想中心要素用点划线表示※实际要素——零件在加工后实际存在，有误差的要素※理想要素——理论正确的要素（无误差）31要素类型

2、按结构特征分：※轮廓（实有）要素——表面上的点、线、面※中心（导出）要素——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32要素类型

3、按检测关系/在形位公差中所处的地位分：※被测要素——零件图中给出了形状和或位置要求的要素，即需要检测

的要素※基准要素——用以确定被测要素的方向和位置的要素，简称基准被测要素和基准要素可以是中心要素也可以是轮廓要素，它们均有理想和实际两种状态33要素类型

4、按结构特性分：※单一要素——仅对其本身给出形状要求的要素※关联要素——与其它要素有功能关系的要素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34要素类型

5、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，或角度尺寸确定的几何形状※非尺寸要素——没有大小尺寸的几何形状，可以是表面、素线问：下图中哪些尺寸不是FOS（尺寸要素）的尺寸？35

尺寸要素对于规则的尺寸要素可以总结为5个字：孔、轴、板、槽、球.只有尺寸要素才能体现材料的多或少的状态，只有尺寸要求才有最大实体状态MMC或者最小实体状态LMC.尺寸要素（FOS)36

尺寸解读基本尺寸：是一个用于定义形体或目标基准的理论正确的大小，形状，轮廓，方向或位置的数值是由其它尺寸，注释或形位公差框格中公差所定义的允许偏差的基础参考尺寸：一般没有公差，仅用作参考。可能是一个图上重复出现的尺寸或一个可由其它尺寸算出的封闭尺寸只用于提供辅助信息，不用于指导生产或检验37

尺寸解读台阶孔及沉孔38

尺寸解读最大实体状态MMC，最小实体状态（LMC），与尺寸无关（RFS）最大实体状态（MMC）--尺寸形体在规定的尺寸界限内具有最多材料时的状态（即孔的最小直径，轴的最大直径）最小实体状态（LMC）--最小实体状态（LMC）--尺寸形体在规定的尺寸界限内具有最少材料时的状态（即孔的最大直径，轴的最小直径）与尺寸无关（RFS）--表示形位公差适用于尺寸形体的实际包容体在公差范围内的任何尺寸。与零件实际加工的尺寸无关39

尺寸解读最大实体的理解孔径补偿Bonus位置度值MMC30.100.130.20.10.230.30.20.3LMC30.50.40.5轴径补偿Bonus位置度值MMC29.900.129.80.10.229.60.30.4LMC29.50.40.5采用最大实体尺寸的特点：对给出的例子，和独立原则（RFS)相比较，采用最大实体原则，提高零件合格率，还可以做检具，从而降低零件成本。就功能而言：1）ASME标准，加最大实体要求不会为功能带来任何好处，反而有一定的副作用，如合成边界会增大，会有壁厚不够风险。2）ISO标准，为了保证固定的内边界，必须要加最大实体要求（因ISO位置度评价提取中心线，非ASME里的非关联包容体轴线）3.通常过孔或通轴常采用最大实体原则。40

三、标注公差标注示例：形位公差在图样上一般水平放置，必要时也可以垂直放置（逆时针转）基准最多3格基准修饰符公差值公差项目41

规则：当被测要素是轮廓要素时，指引线箭头指在轮廓要素或其延长线上，箭头必须明显地与尺寸线错开规则：当被测要素是中心要素时，指引线箭头指向该要素的尺寸线，并与尺寸线的延长线重合三、标注42

规则：当基准要素为轮廓要素时，应把基准符号的粗短横线靠近于该要素的轮廓线上（或延长线上），并且粗短横线必须与尺寸线明显错开三、标注43

规则：当基准要素为中心要素时，应把基准符号的粗短横线放置于基准轴线或基准平面中心所对应的轮廓要素的尺寸线的一个箭头，并且基准符合的细实线应与该尺寸线对齐四、标注44

规则：当结构相同的几个要素有相同的形位公差要求时，可以只对其中的一个要素标注出，并在框格上方标明，如花似玉个要素，则注明4×以说明四、标注（简化）规则：当同一要素有多个公差要求时，只要被测部位和标注表达方法相同，可将框格重叠45

三、标注（简化）规则：当同一要素有多个公差要求时，可用一个公差框，自框格一端引出多根指引线指向被测要素；如要求各被测要素具有共同的公差带，应在公差框格上方注明共线或共面/CZ规则：如果被测要素任意局部范围内提出公差要求，则应将该局部范围的尺寸（长度，边长或直径）标注在形位公差值的后面，用斜线相隔.46

规则：如果仅对要素的某一部分提出公差要求，则用粗点画线表示其范围，并加注尺寸，如果作为基准时也同理三、标注（简化）规则：当被测要素为视图上的整个外轮廓线/面时，应采用全周符号47

TYP.（TYPICAL意为典型、代表），表示在一张图纸上有多个尺寸和位置关系相同的特征，故只标注其中一个典型的尺寸，使版面简洁些，TYP.是一种国际制图标准。三、标注（简化）48

PCD.（pitchcirclediameter指的是节圆直径）三、标注（简化）49

三、标注（简化）符号CL，代表对称中心SYM对称就是相对于对称中心是理想对称的50

三、标注（简化）公差代号.在咱们图纸上出现的公差等级代号，如EF7、H7，图纸上没有明示的，可以查表得到.产品图号：T23-0174301166203951

三、标注（简化）⑤基本尺寸，是确定形位公差位置的，只要被测的形位公差符合，即OK.（实际上，如果一定要测量给公差的话这里是8.642±0.005，因为这里应该看组合位置度的下排,相对位置度是0.005，这里可以给公差±0.005产品图号：B58-3111021507-10552

三、标注（简化）产品图号：T23-152056-768034号实际是基本尺寸，这里如果要给1.600给公差的话这里给了±0.005.53

零件级1、大小2、形状（公差数值前带∮，则公差带的形状是圆或圆柱体，S∮表示公差带是球体，如果不带任何符号，表示该公差带的形状是一带宽（附图）3、方向（公差带在空间中的方向是由哪个基准决定的）4、位置（公差带在空间中的具体的位置关系是由哪个基准决定的）5、被测对象（给出的几何公差，具体是想控制哪个几何要素）6、如何评价（对于实际零件的实际被测要素，如何给出实测值）几公差研究的对象是公差带，和公差带相关有必须要理解的六大要素：几何公差的六大要素：大小，形状，方向，位置，被测对象，如何评价54

几何公差的六大要素形位公差评定的基本原则---最小条件原则55

公差带的形状几何公差的六大要素56

直线度实际圆柱面上的任一素线必须位于间距为公差值0.02mm的两平行直线间的区域内素线的直线度直线度常用量测方法：三坐标、刀口尺、高度仪器+百分表57

直线度直线度常用测量方法：三坐标、刀口尺、高度仪器+百分表直线度的测量58

1直线度直线度任意方向上的直线度公差带为直径∮t的圆柱面内的区域，如图，被测圆柱面的轴线必须位于直径为公差值为∮0.04mm的圆柱面内任一方向上的直线度直线度的测量：可用百分表59

平面度平面度用来控制被测实际平面的形状误差，平面度的公差带是距离为公差值t的两平行平面间的区域。图示被测表面必须位于距离为公差值0.05mm的两平行平面之间60

平面度常用测量方法：三坐标、等高块+高度仪器+指示表、水平尺平面度的测量使用等高块，首先三个基准点校零，然后用指示表打整个面最大与最小值61

平面度常用测量方法：三坐标、高度仪器+指示表、水平尺平面度的测量塞尺检查一周尽可能检查到整个面，米字型是否这样的变形是否这样的变形62

圆度圆度用来控制回转体表面（如圆柱面、圆锥面、球面等）正截面轮廓的形状误差，圆度的公差带是在同一正截面上半径差为公差值t的两同心圆间的区域63

平面度常用测量方法：三坐标、投影仪、千分尺圆度的测量测量转一圈看最大最小的差值64

圆柱度圆柱度公差用来控制被测实际圆柱面的形状误差，圆柱度的公差带是半径为公差值t的两同轴圆柱面间的区域；被测圆柱面位于半径差为公差值0.05mm两同轴圆柱面间的区域内.圆柱度圆柱度公差可以对圆柱表面的纵、横截面的各种形状误差进行综合控制，如正截面的圆度、素线的直线度和过轴线纵向截面上两条素线的平行度误差等.常用测量方法：三坐标65

平行度如图实际被测轴线必须位于直径为公差值∮0.1、且轴线平行于基准轴线A的圆柱面内如图实际平面必须位于间距为公差值0.01、且平行于基准面A的两平行平面间的区域平面对平面的平行度公差带为距离为公差值t、且平行于基准的两平行平面间的区域轴线对轴线任意方向上的平行度公差带为直径为公差值∮t、且轴线平行于基准轴线的圆柱面内的区域66

平行度常用测量方法：三坐标、投影仪、指示表面平行度的简易测量大理石平台为模拟基准，紧贴测量整个面的误差67

垂直度如图实际被测轴线必须位于直径为公差值∮0.05、且轴线平行于基准平面A的圆柱面内实际平面必须位于间距为公差值0.08、且垂直于基准面A的两平行平面间的区域内平面对平面的垂直度公差带为距离为公差值t、且垂直于基准的两平行平面间的区域轴线对平面的垂直度公差带为直径为公差值∮t、且轴线垂直于基准平面的圆柱面内的区域常用测量方法：三坐标、投影仪68

倾斜度图示为提取中心线必须位于距离为公差值0.1且相对于基准平面A的倾斜角为理论上的精确角度60度的两个平行平面内倾斜度的公差带实际是横向公差带是有理论角度的两平行平面间的区域垂直度和平行度就是特殊的倾斜度常用测量方法：三坐标、投影仪69

1、定向公差用来控制被测要素相对于基准的定向误差；2、定向公差带具有综合控制定向误差和形状误差的能力，因此在保证功能要求的前提下，对同一被测要素给出定向公差后，不需要再给出形状公并，除非对它的形状精度提出进一点要求，可以再给出形状公差但此时形状公并值必须小于定向公差值定向公差带定向公差带具有以下特点70

径向跳动径向跳动的公差带是以基准为圆心的两个同心圆之间、且半径差为0.08的环形区域图示为截面提取圆周线位于垂直于基准轴A-B的任一测量平面内，半径差为公差值0.1mm且圆心在基准轴线A-B上的两同心圆之间的区域跳动常用测量方法：三坐标、跳动仪、指示表71

径向跳动径向全跳动的公差带是以公共基准为轴线的两个圆柱面之间的区域公差带是半径为公差值0.1且位于公共基准直线A-B同轴的两圆柱面之间的区域72

轴向跳动轴向全跳动的公差带是与基准轴线垂直的距离为t的两平行平面间的区域提取面必须位于距离为公差值0.1且与基准轴A垂直的两平行平面之间73

提取中心线必须在直径为公并值0.05的圆柱内，且该圆柱轴线在理论上正好位于基准轴B和C并垂直于A的位置位置度的公差带是圆柱区域位置度常用测量方法：三坐标、投影仪、综合测量法74

问题1：假设孔的垂直度是理想的，实际测出来的轴线到B和C的距离分别是12.03和16.04，该孔的位置度是多少？位置度的理解若测量值为:12.03若测量值为:16.04位置度的理解

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如果发现位置度不好，看孔直径实测是多大，可以把孔返修到上限，或者看B和C基准的，任何一个基准的相关尺寸，如果尺寸有余量返修可以返修一个基准边位置度:2√(12-12.03)2+(16-16.04)2=0.1问题1：假设孔的垂直度是理想的，实际测出来的轴线到B和C的距离分别是12.03和16.04，该孔的位置度是多少？位置度的理解若测量值为:12.03若测量值为:16.04位置度的理解

最远点离理想中心的2倍76

位置度的了解*孔组位置度公差各孔位置度公差