产品几何技术规范(GPS)讲义之二by侠之生

产品几何技术规范（GPS）国家标准应用第二章几何公差标注一、概述二、几何公差标注的基本规则三、几何公差标注的基本要求和方法四、位置度公差注法一、概述1.1标准演变我国几何公差标注的国家标准首次发布于1974年，尚在试行阶段，1980年转为正式标准，即《GB1182-1980形状和位置公差代号及其注法》。之后改为《GB/T1182-1996形状和位置公差通则、定义、符号和图样表示法》，现行标准是《GB/T1182-2008产品几何技术规范（GPS）几何公差形状、方向、位置和跳动公差标注》。GB/T1182是在跟踪和研究ISO1101的基础上发展起来的，它的修订反映了几十年来国内外几何公差理论、技术和方法的发展状况。GB/T1182-2008等同采用ISO1101：2004，全面反映了新一代GPS产品几何描述和表达的基本要求和规定。1.2标准名称的变化新标准的名称是按GPS标准体系的层次结构命名的，第一层为“产品几何技术规范（GPS）”，第二层为“几何公差”，第三层则明确了具体的标准化对象——“形状、方向、位置和跳动公差标注”。GPS标准中，广义的“几何”包含尺寸公差、形位公差和表面结构三部分，但本标准已通过副标题将“几何公差”限定在形状、方向、位置和跳动公差的范围内，即过去的“形位公差”。因此本标准正文中出现的术语“几何公差”均指“形位公差”。1.3标准的整体结构本标准包括前言和引言、正文部分及三个资料性附录。•前言和引言说明本标准与ISO1101：2004的关系和主要差异，以及一些重要术语的协调和统一，如用“导出要素”代替“中心要素”、用“提取要素”代替“测得要素”、“组成要素”代替“轮廓要素”等；•正文部分规定了几何公差的基本概念、标注的基本规定及示例；•附录部分：附录A列出了不再采用的标注方法，附录B为几何误差的评定，附录C则给出了新标准在新GPS标准矩阵中的位置。1.4GB/T1182-2008在GPS标准矩阵中的位置二、几何公差标注的基本规则几何公差应按工件的功能要求给定，同时考虑制造和检测要求；对要素规定的几何公差实际上规定了公差带，该要素应限定在公差带之内；被测要素在公差带内可以具有任何形状、方向或位置，除非有进一步的限制要求；除非另有规定，标注的公差适用于整个被测要素；相对基准给定的几何公差并不限定基准本身，基准要素的几何公差可另行规定；如果功能需要，可以规定一种或多种几何公差以限定要素的几何误差，限定要素某种类型的几何误差的几何公差，亦能同时限制该要素其他类型的几何误差：•要素的位置公差可同时控制该要素的位置误差、方向误差和形状误差，•要素的方向公差可同时控制该要素的方向误差和形状误差，•要素的形状公差只能控制该要素的形状误差。三、几何公差标注的基本要求和方法3.1几何公差的种类、几何特征和符号附加符号新标准将几何公差分为4类，即形状、方向、位置和跳动公差，共19个几何特征。与旧标准不同，新标准将方向公差、跳动公差从位置公差中分离出来，各自单独列为一类。依据被测要素与基准是否存在关联关系或存在什么样的关联关系，将轮廓度公差分别划归形状公差、方向公差和位置公差。需要注意，带有方向要求的线或面轮廓度应用极少。几何特征符号，新旧标准的规定完全相同。但附加符号有较大变化——•基准要素的符号改为采用ISO符号，以便与国际接轨。建议在新产品设计中采用新符号，老产品的图样无需改动。•增加了若干新符号：公共公差带CZ(CommonZone)；线素LE(LineElement)；不凸起NC(NoConvex)。3.2公差框格标注旧标准规定了四种进一步限定要求，“只许中间凹下”、“只许中间凸起”、“只许从左向右减小”和“只许从右向左减小”。新标准只规定了“不（向材料外）凸起”一种，老的符号不再采用。如需采用，要另有文件规定。如果被测要素在公差带的形状有限制要求，则在框格的下方注明。如需要对某个要素给出几个几何特征公差，可将一个框格放在另一个框格上面。两个框格的上下位置次序无严格规定，但一般短的框格在上。3.3被测要素的标注当被测要素为工件组成要素的素线时，应在公差框格的下方注明“LE”。此时需规定线素的方向，通常该要素为被测面与公差框格所在投影面的交线，在复杂的情况下，需要借助基准体系确定素线的方向。具有相同几何特征和公差值的若干分离要素可共用一个公差框格标注，表示各自要求。具有相同几何特征和公差值的若干分离要素可给出单一公差带，表示公共要求，在公差值后面要加注公共公差带符号CZ。实际上，此时可将分离要素视为不连续的单一要素。3.4公差带标注除非另有规定，公差带的宽度方向为被测要素的法向。当明确注出箭头的指向时，公差带的宽度方向为箭头所指的方向。给定公差带宽度方向的角度必需注出，即使为90°也不能省略。圆度公差带的宽度应在垂直于公称轴线的平面内确定。其他情况下，箭头的方向不作严格规定，因为公差带的宽度方向是由公差带自身来定义的。因此，下图的两种注法，含义相同。新标准为标注提供了一定的自由度，但设计时应尽量避免随意性。当对中心要素（中心点、中心线、中心面）在一个方向上给定公差时：•位置公差的公差带宽度方向为理论正确尺寸（TED）图框的方向，并按指引箭头所指互成0°或90°。•方向公差的公差带宽度方向是由基准确定的，即指引箭头与基准成0°或90°。•当同一基准体系中规定两个方向的公差时，它们的公差带互相垂直。根据公差的几何特征及标注形式，公差带的主要形式如下：•一个圆内的区域；•两个同心圆之间的区域；•两等距线或两平行直线之间的区域；•一个圆柱面内的区域；•两同轴圆柱面之间的区域；•一个球面内的区域。对圆形或圆柱形公差带，公差值前加注φ，对圆球形公差带，则加注Sφ。3.5限制性规定需要对整个被测要素上任意限定范围标注同样几何特征的公差时，可在公差值的后面加注限定范围的线性尺寸值，并在两者间用斜线隔开。如果标注的是两项或两项以上同样几何特征的公差，可直接在整个要素公差框格的下方放置另一个公差框格。如果给出的公差仅适用于要素的某一指定局部，应采用粗点画线示出该局部的范围，并加注尺寸。3.6其他附加要求延伸公差带用附加符号Ⓟ表示，在框格中公差值后加注符号Ⓟ，并相应注出延伸的范围，如Ⓟ60。非刚性零件自由状态下的公差要求用附加符号Ⓕ表示。各附加符号Ⓟ、Ⓜ、Ⓛ、Ⓕ和CZ，可同时用于同一个公差框格中。四、位置度公差注法4.1概述根据《GB/T13319-2003产品几何量技术规范（GPS）几何公差位置度公差注法》，位置度公差注法适用于点、直线和平面的定位，例如球的球心、孔或轴的轴线和槽的中心平面等。（对非直线或非平面可采用轮廓度公差注法。）位置度公差注法主要由理论正确尺寸、公差框格和基准部分组成。允许有一个或多个基准。4.2理论正确尺寸TED(TheoreticallExactDimensions)理论正确尺寸没有公差，标注在方框中，既可为线性尺寸，也可为角度尺寸，其作用是：•用于确定被测要素的理论正确位置、方向或轮廓；•用于确定基准体系中各基准之间的方向和位置关系。公差带相对于理论正确位置对称分布。当理论正确尺寸排成尺寸链时，位置度公差不累积。应特别注意，按惯例，0、0°、90°和180°等理论正确尺寸通常省略标注。当位置度公差要素共有同一中心线或轴线时，可把它们认为是理论正确相关要素。除另有说明，如与不同的基准相关，需要加上适当的注解。4.3圆周分布要素的位置度公差被注位置度公差要素在圆周上，除另有说明，通常为均匀分布，且位置是理论正确位置。4.4位置度公差的方向1）仅一个方向的位置度公差此时，公差带是距离为给定的公差值，且以理论位置为中心对称分布的两平行直线（或两平行平面）之间的区域，宽度方向是框格指引线箭头所指的方向。2）两个方向的位置度公差此时，公差带是两相互垂直的距离为给定公差值且以轴线的理想位置为中心对称配置的两平行平面之间的区域。两个公差值可以不相等或相等。图中由彼此相距30mm的8个公差带构成的矩形几何图框是浮动的，其位置和方向随该工件的实际（提取）要素而定。公差带的中心平面由理论正确尺寸定位。3）任意方向的位置度公差此时，公差带是直径为给定的公差值，且以理想位置为中心（或轴线）的圆、球（或圆柱）内的区域。对于圆柱形相配要素，位置度公差对理论正确位置是任意方向的，其公差带通常是圆柱形。这种注法获得的公差区域要比能产生方形或矩形的两个方向注法的公差区域大，应根据被注公差要素的功能来选择任意方向公差带还是两个方向的公差带。阴影部分为57%增大区域。4.5复合位置度公差注法对同一组要素给定的复合位置度公差，其标注可由上下两个框格组成，上框格给出整组要素的定位公差，下框格给出一组要素内各要素相互之间的位置度公差。如果一组要素内相互之间的位置关系用位置度公差标注，整组要素相对其他要素也用位置度公差定位，则应分别满足各自要求。1——模拟基准平面A1——模拟基准平面A2——模拟基准平面B3——模拟基准平面C不再推荐一组要素用位置度公差标注，而整组要素的位置又用尺寸公差定位的复合标注，应用复合位置度公差注法代替。