ASME-GD&T(几何尺寸和公差)

GeometricDimensioningandTolerancing几何尺寸公差Nov26,2012“GD&T”全称为GeometricDimensioningandTolerancing，中文为几何尺寸和公差。标准中包含有尺寸标注方法与几何公差两大部分。相关标准：美国：ASMEY14.5-2009替代ASMEY14.5M-1994欧亚：ISO1101-2004国标：GB/T1182－2008GB/T16671-1996形状和位置公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求GB/T16892-1997形状和位置公差非刚性零件注法GB/T17773-1999形状和位置公差延伸公差带及其表示法GB/T17851-1999形状和位置公差基准及基准体系GB/T17852-1999形状和位置公差轮廓的尺寸及公差注法符号对比(ASMEY14.5vs.ISO1101)•零件公差产生于十九世纪后期，其初衷是为了保证零件的互换性。起初只有尺寸公差。由于当时的设计部门和制造部门通常都在一起或就在隔壁，因此交流起来非常方便。在当时，给定的公差一般都很大，因此当时的设备刀具的能力对于保证产品的几何形状的“完美性”来说反而不太重要了（相对于给定的公差）。当问题发生后，制造人员很容易找到设计人员，一起讨论并解决问题，并且决定今后的零件该如何生产。通过这种方式，只有尺寸公差也能生产出合乎设计要求的产品，而很多重要的要求并没有在图纸上表达出来，而是变成了公司的专有经验知识。•随着公差的逐步缩小，产品的可装配性逐渐成了问题。大约在1920年，泰勒先生提出了定义了装配功能要求的“泰勒原则”（也就是现在的公差原则＃1），它有效地解决了零件的大小与形状的关系，从而确保了产品的可装配性。直至今天，许多功能检具依然都是按照这个原则来设计制造的。•直到二战期间，零件的制造逐渐分包给供应商，设计部门离制造地点越来越远，设计与制造的随时随地的交流就变得越来越不可能，而要求的制造公差却又越来越小，零件的装配性和互换性的问题也就越来越突出。此时，各种定义几何公差的几何语言的标准就应运而生，随着这些标准的发展、进化、演变及合并，到今天留给我们的是几何尺寸公差这门世界语的两种方言：ASMEY14.5和ISO1101，作为定义公差符号的标准。这两个标准在原理上是一致的，其初衷都是为了确定可装配性的公差。在具体的定义上它们有所不同，有的地方甚至有很明显的不同，但定义的不同只是理解过程的不同，这两个标准最终描述的公差种类都是一样的。形位公差（几何尺寸公差）的来历•产品零件在加工制造过程中，由于机床精度、刀具夹具及工艺操作水平等因素的影响，零件的尺寸、形状及表面质量、方向和位置均不可能做到完全理想。这种工艺过程中出现的误差有可能会影响到：•–配合的松紧程度，如圆度，轴线的直线度。•–可装入性，如螺栓的位置度。•–零件的其它功能，如工作精度、联接强度、运动平稳性、密封性、耐磨性、可靠性、噪声和使用寿命等•为了满足零件的使用要求，保证零件的互换性和制造的经济性，设计时必须合理控制零件的形位误差，即对零件规定其形状和位置公差（简称形位公差）由于时间关系，本简解重点是如何读懂图上的形位公差。GD＆T概述形位公差是限制实际被测形体（或要素）变动的区域，是零件的实际形状、位置对其理想形状、位置的变动量。其大小是由指定的形位公差值来确定的。只要被测实际形体（或要素）被包含在这个公差带内，那么这个被测形体（或要素）就是合格的。形位公差带控制的是点（平面、空间）、线（素线、轴线、曲线）、面（平面、曲面）、圆（平面、空间、整体圆柱）等区域，所以它不仅有大小、还具有形状、方向、位置等共四个要素。形位公差的按其控制的要素总共分成如下五大类（共十四种）：–形状公差：a.直线度；b.平面度；c.圆度；d.圆柱度。–定向公差：a.平行度；b.垂直度c.倾斜度。–定位公差：a.同轴度；b.位置度；c.对称度。–轮廓度公差：a.线轮廓度；b.面轮廓度。–跳动公差：a.圆跳动；b.全跳动。其中形状公差用于控制形体的形状；定向公差用于控制形体的方向；定位公差用于控制形体的方向和位置；轮廓度公差既可控制形体的大小和形状，又可控制其方向和位置；跳动公差是对形体方向和位置的综合控制。定位、定向和跳动公差，统称为位置公差。一要素Feature1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。2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A0.1A2.50.2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。2.50.20.02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5二符号Symbol图61)GM新标准公差特征项目的符号与ASME标准（美）、ISO标准和我国GB标准完全相同。2)GMA-91旧标准公差特征项目的符号略有不同，见图7。2.1公差特征项目的符号(GM新标准)1.线轮廓度可带基准成为位置公差；2.此分类见ANSIT14.5M-82，但是不强调。GMA-91标准的公差特征项目符号图7与新标准主要区别：1)无同轴度和对称度；2)将面轮廓度放置于位置公差中，必须带基准；3)跳动箭头为空心箭头。2.2附加符号(GM新标准)图81)相对GMA-91标准，取消了符号S（独立原则RFS），增加T正切平面、ST统计公差、CR受控半径。2)ST统计公差，GM目前不应用。标准还有：50理论正确尺寸。理论正确尺寸BasicDimensions：不标注公差的带框尺寸。它可以是理论正确线性尺寸和理论正确角度尺寸。3.1形位公差框格FeatureControlFrames公差值及附加符号基准要素的字母及附加符号公差特征项目的符号图9无基准要求的形状公差，公差框格仅两格；有基准要求的位置公差，公差框格为三格至五格。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）。三标注Mark3.2被测要素的标注(两国标准不同)3.2.1中国GB标准—形位公差框格通过用带箭头的指引线与要素相连。a)被测要素是轮廓要素时，箭头置于要素的轮廓线或轮廓线的延长线上（但必须与尺寸线明显地分开）。见图10-左。b)被测要素是中心要素时，带箭头的指引线应与尺寸线的延长线对齐。见图10–右。当尺寸线箭头由外向内标注时，则箭头合一。图10ØØ素线直线度轴线直线度带箭头的指引线可从框格任一方向引出，但不可同时从两端引出。3.2.2GM标准（有四种,且可无带箭头的指引线）a)形位公差框格放于要素的尺寸或与说明下面；当某些公差特征项目的符号可同时应用于轮廓及中心要素时，GM标准的标注方法与我国GB标准相同。它在这些公差特征项目中有专门说明。图11bdcaab)形位公差框格用带箭头的指引线与要素相连；d)把形位公差框格侧面或端面与尺寸要素的尺寸线的延长线相连。c)把形位公差框格侧面或端面与要素的延长线相连；3.2.3几个特殊标注除非另有要求，其公差适用于整个被测要素。a)对实际被测要素的形状公差在全长上和给定长度内分别有要求时，应按图12标注（GM标准与我国GB标准相同）；图12全长上直线度公差0.4。每25内直线度公差0.1。b)轮廓度中若表示的公差要求适用范围不是整个轮廓时，应标注出其范围。见图9标注（仅GM标准）。图13c)轮廓度中若表示的公差要求适用于整个轮廓。则在指引线转角处加一小圆（全周符号）。见图14（GM新标准与我国GB标准相同）。图14GM标准也可不加圆，而在框格下标注ALLAROUND来表示。图例见面轮廓度公差带的介绍。GM标准将面轮廓度定义为位置公差，使用又广，故有些特殊的标注规定，在后面介绍面轮廓度公差时再讲述。d)螺纹、齿轮和花键（GM新标准与我国GB标准相同）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）。3.3基准要素的标注3.3.1符号(GM标准规定字母I、O和Q不用，我国GB标准还要多)GM新标准(ISO)GMA-91标准我国GB标准3.3.2与基准要素的连接（GM新标准与我国GB标准相同）a)基准要素是轮廓要素时，符号置于基准要素的轮廓线或轮廓线的延长线上(但必须与尺寸线明显地分开)。见图15。图15AAAb)基准要素是中心要素时，符号中的连线应与尺寸线对齐。图16图17a)b)c)d)2020-A--A--A-a)符号放于尺寸要素的尺寸、形位公差框格或尺寸和形位公差框下面；-A-b)符号用带箭头的指引线与非尺寸要素相连；-A-c)符号与非尺寸要素直接相连；-A-d)符号与非尺寸要素的延长线相连；3.3.3GMA-91标准基准符号的标注与形位公差框格标注一样，不明确定义轮廓要素和中心要素。因此GM图样的右上角或左上角专门有“基准说明表”对基准要素进行描述。四基准Datum4.1定义基准—与被测要素有关且用来定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。模拟基准要素—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。模拟基准要素零件1零件2基准要素(一个底面)图18在建立基准的过程中会排除基准要素的形状误差。图19模拟基准要素是基准的实际体现。在加工和检测过程中，往往用测量平台表面、检具定位表面或心轴等足够精度的实际表面来作为模拟基准要素。4.2类型单一基准—一个要素做一个基准；AA-B组合(公共)基准—二个或二个以上要素做一个基准；典型的例子为公共轴线做基准。图20ABA-B基准体系—由二个或三个独立的基准构成的组合；三基面体系DatumReferenceFrame—三个相互垂直的理想(基准)平面构成的空间直角坐标系。见图21。图21A.板类零件三基面体系图22用三个基准框格标注基准F-第三基准平面