产品几何技术规范(GPS)讲义之三+by+侠之生

产品几何技术规范（GPS）国家标准应用第三章公差原则一、概述二、独立原则三、相关要求一、概述GB/T4249-2009规定了确定尺寸（线性尺寸和角度尺寸）公差和几何公差之间相互关系的原则，即公差原则。尺寸公差与几何公差之间应该遵循的基本原则是独立原则。如有特定需要，可以不遵循独立原则而采用相关要求。我国于1984年制定了《公差原则》标准，1996年修订时，拆分为两个标准，即：•《GB/T4249—1996公差原则》•《GB/T16671—1996形位公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求》两个标准的最新版本为：•GB/T4249-2009(ISO8015:1985,MOD)•GB/T16671-2009(ISO2692:2006,MOD)二、独立原则独立原则即图样上给定的每个尺寸和几何（形状、方向或位置）要求均是独立的，应分别满足要求。根据工件的功能要求，绝大多数情况下不需要综合控制几何要素的尺寸公差和几何公差，分别控制就能满足要求，独立原则正是这种功能要求的表达。独立原则是应用最广泛的公差设计原则，不需要任何附加标注。2.1线性尺寸公差遵守独立原则的几何要素的线性尺寸公差只控制其实际（提取）要素的局部尺寸，不控制导出的中心要素（如轴线）。在独立原则下，线性尺寸指局部尺寸，均用两点法测量来体现。测量时只关注测得的局部尺寸是否处在规定的尺寸公差范围内，不关注它能否控制形状误差。2.2角度尺寸遵守独立原则的角度尺寸公差只控制两理想被测要素之间的实际角度，不控制被测要素本身的形状误差。构成角度尺寸的两理想被测要素，是按最小条件进行拟合操作得到的。它是与实际（提取）组成要素相接触，且与实际（提取）要素间的最大距离为最小的理想线。同样，角度尺寸可以是两理想拟合平面之间或两理想包容圆柱面的轴线之间的夹角。2.3几何公差遵守独立原则的几何公差，均按给定的公差带将被测要素控制在允许的变动区域内，与尺寸要素的尺寸变动无关。标注解释素线的直线度和圆度误差单独评定，处在规定的公差范围内，几何精度合格。直径尺寸单独评定，局部尺寸处在尺寸公差范围内，尺寸精度合格。不论注有公差要素的提取要素的局部尺寸如何，提取要素均应位于给定的几何公差带之内，并且其几何误差允许达到最大值。三、相关要求相关要求是规定尺寸公差与几何公差彼此相关的一种设计要求，它反映工件几何要素的特定功能要求，例如：保证零件配合特性——包容要求；保证可装配性（批量生产的互换性）——最大实体要求；保证最小壁厚、最小边距、零件强度、加工余量等——最小实体要求。相关要求包括包容要求、最大实体要求、最小实体要求和可逆要求，分别用符号Ⓔ、Ⓜ、Ⓛ、Ⓡ在图样上表示。不同的功能要求，选择不同的相关要求。尺寸要素的尺寸公差与尺寸要素导出的中心要素的几何公差才可能存在相关关系，例如：轴和孔的直径尺寸公差与其轴线直线度公差可规定相关要求。3.1与相关要求有关的术语和定义最大实体状态（MaximumMaterialCondition）是假定提取组成要素的局部尺寸处处位于极限尺寸且使其具有实体最大时的状态，用“MMC”表示。最大实体状态时尺寸要素处于允许材料量最多时的状态，实体最大，占有材料最多。MMC下可具有理想形状，也可不具有理想形状。确定要素最大实体状态的尺寸为最大实体尺寸（MMS）。即外尺寸要素的上极限尺寸，内尺寸要素的下极限尺寸。最小实体状态（MinimumMaterialCondition）是假定提取组成要素的局部尺寸处处位于极限尺寸，且使其具有实体最小时的状态。用“LMC”表示。LMC下可具有理想形状，也可不具有理想形状。确定要素最小实体状态的尺寸为最小实体尺寸（LMS）。即外尺寸要素的下极限尺寸，内尺寸要素的上极限尺寸。最大实体实效尺寸maximummaterialvirtualsize（MMVS）是尺寸要素的最大实体尺寸与其导出要素的几何公差（形状、方向或位置）共同作用产生的尺寸。对于外尺寸要素，MMVS=MMS+t（几何公差）对于内尺寸要素，MMVS=MMS-t（几何公差）。最大实体实效状态（MMVC）为拟合要素的尺寸为最大实体实效尺寸时的状态。拟合要素的尺寸相当于以往的“作用尺寸”。MMVC实际上是最大实体状态下，形状误差达到允许极限值时的状态。最小实体实效尺寸minimummaterialvirtualsize（LMVS）是尺寸要素的最小实体尺寸与其导出要素的几何公差（形状、方向或位置）共同作用产生的尺寸。对于外尺寸要素，LMVS=LMS-t（几何公差）对于内尺寸要素，LMVS=LMS+t（几何公差）。最小实体实效状态（LMVC）为拟合要素的尺寸为最小实体实效尺寸时的状态。LMVC实际上是最小实体状态下，形状误差达到允许极限值时的状态。边界是由设计上给定的具有理想形状的极限包容面。最大实体边界（MMB）即最大实体状态的理想形状的极限包容面。最大实体实效边界（MMVB）即尺寸为最大实体实效尺寸的边界。同样的，最小实体边界（LMB）即最小实体状态的理想形状的极限包容面。最小实体实效边界（LMVB）即尺寸为最小实体实效尺寸的边界。3.2包容要求包容要求表示提取组成要素不得超越其最大实体边界（MMB），其局部尺寸不得超出最小实体尺寸（LMS）。采用包容要求的尺寸要素应在其尺寸极限偏差或公差带代号之后加注符号Ⓔ。包容要求常用于：1）需要保证最小间隙时。如在热力机械中的零件或在高速运转中的零件，遇热易膨胀，为了避免在工作中卡死，需要保证最小间隙。2）需要保证最大过盈时。如薄壁套筒零件，需采用过盈配合或过渡配合，又不允许过盈量太大，装配时容易开裂。包容要求可以用量规来检测，通规体现最大实体边界，止规控制最小实体尺寸（可由工艺保证，不进行专门检验）。量规的代号和使用规则名称代号使用规则通端工作环规T通端工作环规应通过轴的全长“校通-通”塞规TT“校通-通”塞规的整个长度都应进入新制的通端工作环规孔内，而且应在孔的全长上进行检验“校通-损”塞规TS“校通-损”塞规不应进入完全磨损的校对工作环规孔内，如有可能，应在孔的两端进行检验止端工作环规Z沿着和环绕不少于四个位置上进行检验“校止-通”塞规ZT“校止-通”塞规的整个长度都应进入制造的通端工作环规孔内，而且应在孔的全长上进行检验通端工作塞规T通端工作塞规的整个长度都应进入孔内，而且应在孔的全长上进行检验止端工作塞规Z止端工作塞规不能通过孔内，如有可能，应在孔的两端进行检验符号说明T1工作量规尺寸公差Z1通端工作量规尺寸公差带的中心线至工件最大实体尺寸之间的距离TP用于工作环规的校对塞规的尺寸公差量规尺寸公差带及其位置3.3最大实体要求最大实体要求（MMR）是一种导出要素的几何公差与相应的尺寸公差相互有关的设计要求。最大实体要求应用于被测要素时，相应的实际（提取）轮廓应遵守最大实体实效边界（MMVB），即其体外拟合尺寸；且其局部尺寸不得超出最大和最小实体尺寸。此时，图样标注的几何公差值是在其相应的尺寸要素处于最大实体状态时给出的。当该尺寸要素的实际（提取）轮廓向最小实体状态方向偏离最大实体状态时，即其局部尺寸向最小实体尺寸方向偏离最大实体尺寸时，其导出要素（中心线或中心面）的几何误差可以超出图样标注的几何公差值。故此值只是给出值，而非给定值。最大实体要求（MMR）用Ⓜ表示，标注在被测要素公差框格中的几何公差值之后。标注解释动态公差图标注解释动态公差图单个要素或成组要素的导出要素标注为方向或位置公差时，其最大实体实效状态（最大实体实效边界）要与其基准的理论正确方向或位置相一致。动态公差图标注解释动态公差图标注解释动态公差图标注解释动态公差图标注解释标注的几何公差为0时，即“零几何公差”。此时的边界为最大实体边界，在单一尺寸要素有方向、位置要求时使用。若只控制形状常用包容要求，此时0Ⓜ与Ⓔ意义相同。标注解释最大实体要求（MMR）也可应用于基准导出要素，在图样上将符号标注在公差框格的基准字母之后。此时，基准导出要素的相应尺寸要素应遵守规定的边界。若该相应尺寸要素的实际（提取）轮廓偏离其规定的边界，即其体外拟合尺寸偏离其规定的边界尺寸，则允许实际（提取）基准导出要素相对于理想基准导出要素在一定范围内浮动。其浮动范围等于实际基准导出要素的相应尺寸要素的体外拟合尺寸与其规定的边界尺寸之差。基准导出要素本身没有标注几何公差或不采用最大实体要求（即不标注Ⓜ）时，其相应的尺寸要素应遵守最大实体边界（MMB）。此时，基准代号应标注在该尺寸要素的尺寸线处，基准代号的连线与该尺寸线对齐。标注解释基准导出要素本身的几何公差采用最大实体要求时，其相应的尺寸要素应遵守最大实体实效边界（MMVB）。此时，基准代号应直接标注在形成该最大实体实效边界的基准导出要素的几何公差框格下方。标注解释功能量规是当最大实体要求应用于被测要素和（或）基准要素时，用来确定它们的实际轮廓是否超出边界（最大实体实效边界或最大实体边界）的全形通规。当被测要素不采用可逆的最大实体要求时，应先检验尺寸的合格性，再用功能量规检验。用功能量规检验工件时，操作者应使用新制的或磨损较少的功能量规；检验者应使用与操作者使用的相同型式但磨损较多的功能量规；用户代表应使用与操作者使用的相同型式但接近磨损极限的。从实际情况看，尺寸误差靠操作达到，与操作者的熟练程度有关。形状误差靠机床本身精度达到，与操作者的熟练程度无关。形状误差较小，一般占尺寸公差的20%左右。3.4最小实体要求最小实体要求（LMR）是另一种导出要素的几何公差与相应的尺寸公差相互有关的设计要求。最小实体要求应用于被测要素时，相应的实际（提取）轮廓应遵守最小实体实效边界（LMVB），即其体内拟合尺寸；且其局部尺寸不得超出最大和最小实体尺寸。此时，图样标注的几何公差值是在其相应的尺寸要素处于最小实体状态时给出的。当该尺寸要素的实际（提取）轮廓向最大实体状态方向偏离最小实体状态时，即其局部尺寸向最大实体尺寸方向偏离最小实体尺寸时，其导出要素（中心线或中心面）的几何误差可以超出图样标注的几何公差值。故此值只是给出值，而非给定值。最小实体要求（LMR）用Ⓛ表示，标注在被测要素公差框格中的几何公差值之后。最小实体要求（LMR）也可应用于基准导出要素。最小实体要求的概念和最大实体要求相同，只要把各项规定中的“最大”改成“最小”，“体外”改成“体内”就可以了。动态公差图标注解释3.5可逆要求（RPR）可逆要求（RPR）是最大实体要求或最小实体要求的附加要求，表示尺寸公差可以在实际几何公差小于几何公差之间的差值范围内增大。即允许尺寸和几何公差之间相互补偿。可逆要求（RPR）在图样上用符号Ⓡ标注在导出要素的几何公差值和符号Ⓜ或Ⓛ之后。当其实际尺寸偏离最大/最小实体尺寸时，允许其几何误差值增加（补偿给几何公差），当其几何误差值小于给定公差值时，也允许其实际尺寸超出最大实体尺寸（补偿给尺寸公差）。采用可逆要求可以扩大导出要素的几何公差和其相应尺寸要素尺寸的综合合格区域，从而提高生产的经济效益。动态公差图标注解释综合实例EERR