形位公差及标注教程.ppt

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1、型位公差及标注教程,-,1.形位公差分类,2.形位公差评定的基本原则,形位公差评定的基本原则最小条件原则,H1H2H3H1为直线度误差,直线度,3.1 形位公差框格,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）。,3.标注,3.2 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-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

2、对齐。见图 右。当尺寸线箭头由外向内标注时，则箭头合一。,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.标注,GM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 11,b)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.标注,3.2.3 几个特殊标注,除非另有要求，其公差适用于整

3、个被测要素。,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,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 13,c)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 14,GM标准也可不加圆，而在框格下标注 ALL AROUND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。,3.3.1 符号(G

4、M标准规定字母I、O和Q不用，我国GB标准还要多,E、I、J、M、O、P、L、R、F。基准字母一般不许与图样中任何向视图的字母相同)GM新标准(ISO)GM A-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 15,A,A,A,3.3 基准要素的标注,b)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 17,a),b),c),d),20,20,GM A-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

5、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。,4.基准 Datum,4.1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。,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。,4.2类型单一基准 一个要素做一个基准；,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。,基准体系 由二个或三个独立的基准构成的组合；,三基面体

6、系 Datum Reference Frame 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 21,A.板类零件三基面体系,图 22,用三个基准框格标注,B.盘类零件三基面体系,图 23,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,在图24中可发现该盘类零件的基准框格采用了三格，这是因为该零件对基准轴线V有方向要求。而从定位原理上讲基准 U、V 已构成了基准体系。基准W是一个辅助基准平面（不属于基准体系）。,图 24,由上可知：三基面体系不是一定要用三个基准框格来

7、表示的。对于板类零件，用三个基准框格来表示三基面体系；对于盘类零件，只要用二个基准框格，就已经表示三基面体系了。,在实际工作中，大量接触到的三基面体系原理为一面二销见图25。,上面是从三基面体系的原理来论述基准框格的表示数量，在实际使用中，只需能满足零件的功能要求，无需强调基准框格的数量多少。,图 25,图 27,图 26,基准目标 Datum Target 用于体现某个基准而在零件上指定的 点、线或局部表面。分别简称为点目标、线目标和面目标。,图 28,1.点目标可用带球头的圆柱销体现；2.线目标可用圆柱销素线体现；3.面目标可为圆柱销端面，也可为方形块端 面或不规则形状块的端面体现。,基准

8、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。,图 26,图 29,示例(图26)：,用基准目标来体现基准，能提高基准的定位精度。,基准体系中基准的顺序前后表示了不同的设计要求。见图30。,图 30,4.3 基准顺序,5.公差带 Tolerance Zone,5.1定义 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。,5.2四大特征 形状、大小、方向、位置 A 形状 Form 公差带形状主要有：两平行直线、两同心圆、两等距曲线、两平行平面、两同轴圆柱、两等距曲面、一个圆柱、一个球。不同的公差特征项目一般具有不同形状的公差带。其中有些

9、项目只有唯一形状的公差带；有些项目根据不同的设计要求具有数种形状的公差带。下面按公差特征项目逐一进行介绍。,当实际被测要素的误差在公差带内合格，超出则不合格。,直线度,图 32 两组相互垂直的两平行直线,图 31 两平行直线,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。,直线度（轴线）,图 33 一个圆柱,图 34 两平行平面,平面度,圆度,图 35 两同心圆,圆柱度,图 36 两同轴圆柱,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。,线轮廓度,图 37 两等距曲线,采用线轮廓度首先必须将其理想轮廓线标注出

10、来，因为公差带形状与之有关。,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。,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。,图 38 两等距曲面,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。,面轮廓度,图 39,我国GB标准面轮廓公差带为对称于理想轮廓面一种(图a)。,GM-04标准用符号 U 表示公差带不对称于理想轮廓的分布。,0.6 U 0.6,GM标准面轮廓度的标注,0.6 U 0,0.6 U 0.2,复合轮廓度（美国ASME新标准）,图 41,图 42,我国GB

11、标准尙未放入此标注形式。因可用250.25来等效替代上格。,图 43 两平行平面,对于垂直度，被测要素可能是线或面；基准要素也可能是线或面。因此存在：,面对面垂直度（图43）；面对线垂直度；线对面垂直度；线对线垂直度。,垂直度、平行度、倾斜度属于定向公差。其被测要素为关联要素。,垂直度,线对线垂直度,图44 两平行平面,图 45 两平行平面,面对线垂直度,轴线对面垂直度,图 46 两平行直线,图 47 一个圆柱,线对面垂直度,对于平行度，被测要素可能是线或面；基准要素也可能是线或面。因此存在：,面对面平行度（图48）；面对线平行度；线对面平行度；线对线平行度。,图 48 两平行平面,平行度的公

12、差带与垂直度的公差带一样，可为两平行平面、两平行直线、一个圆柱，不再一一介绍。,平行度,图 49 一个圆柱,线对线平行度,对于倾斜度，被测要素可能是线或面；基准要素也可能是线或面。因此存在：,面对面倾斜度（图50）；面对线倾斜度；线对面倾斜度；线对线倾斜度。,图 50 两平行平面,倾斜度的公差带与垂直度的公差带一样，可为两平行平面、两平行直线、一个圆柱，不再一一介绍。,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。,倾斜度,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，因此位置度有点的位置度、线的位置度、面的位置度。而位置度用的最多的是孔组的位置度。,点的位置度

13、,图 51 一个球,位置度,S 0.6,轴线的位置度(任意方向),图 52 一个圆柱,我国 GB 标准将此类图样一般用同轴度标注。,右图是用量规来描述零件的检测，详见公差原则。,0.4,面的位置度,图 53 两平行平面,我国 GB 标准将此类图样一般用对称度标注。,孔(要素)组的位置度 a)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。,图 54 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。见图56。,b)板类件,图 55 一组矩形,一般位置度(给二个相互垂直的方向）,图 56

14、 一组圆柱,复合位置度,检查孔组定位要求的量规,检查各孔之间位置要求的量规,各孔之间位置要求的公差带,孔组定位要求的公差带,图 57,公差带大小,若公差带为圆、圆柱或球，则在公差值的数字前加注或S，表示其圆、圆柱或球的直径。,公差带的大小均以公差带的宽度或直径表示，即图样上形位公差框格内给出的公差值。,t,S t,公差值均以毫米为单位。若公差值为公差带的宽度（距离），则在公差值的数字前不加注符号。,t,C 方向和位置 Orientation&Location 公差带的方向和位置可以是固定的，也可以是浮动的。如被测要素相对于基准的方向和位置关系是用理论正确尺寸标注的，则公差带方向和位置是固定的，

15、否则就是浮动的。见图60。,2 x 8 0.05,0.5 M A,50 0.2,对于形状公差因无基准而言，所以其公差带的方向和位置肯定 是浮动的。公差带的浮动不是无限的，它受该方向的尺寸公差控制。,2 x 8 0.05,图 60,50,自由状态条件 F 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。图63的设计要求是当零件处于自由状态时，左侧圆柱面的圆度误差不得大于2.5mm；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。,图 63,几种特殊情况,6.4 延伸公差带 P 当图64左示螺纹连接时，按常规方法标注

16、，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（图64右）。,图 64,图 65,GM标准标注延伸公差带的两种形式（图65）,6.公差原则(线性尺寸公差与形位公差之间关系),6.1 问题的提出,20 h6,0-0.013,+0.021 0,20 H7,要求这一对零件的最小间隙为0、最大间隙为0.034。,图 67,图 66,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。,设计人员绘制图66、67孔、轴配合之目的是:,6.2 有关术语 为了明

17、确线性尺寸公差与形位公差之间关系，对尺寸术语将作 进一步论述与定义。6.2.1 局部实际尺寸 在实际要素的任意正截面上，两对应点之间 测得的距离。,特点：一个合格零件有无数个。,图 68,6.2.2 作用尺寸 A 体外作用尺寸 在被测要素的给定长度上，与实际内表面(孔)体外相接的最大理想面(轴)，或与实际外表面(轴)体外相接的最小理想面(孔)的直径或宽度。,图 69,特点：一个合格零件只有一个，但一批合格零件仍有无数个。,孔,轴,B 体内作用尺寸 在被测要素的给定长度上，与实际内表面(孔)体内相接的最小理想面(轴)，或与实际外表面(轴)体内相接的最大理想面(孔)的直径或宽度。,特点：一个合格零

18、件只有一个，但一批合格零件仍有无数个。,孔 轴,图 70,6.2.3 最大实体状态(MMC)和最大实体尺寸(MMS)A 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。B 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)D MM=最小极限尺寸D min；外表面(轴)d MM=最大极限尺寸d max。,特点：一批合格零件只有一个(唯一)。但未考虑形状误差。,6.2.4 最小实体状态(LMC)和最小实体尺寸(LMS)A 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。

19、B 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)D LM=最大极限尺寸D max；外表面(轴)d LM=最小极限尺寸d min。,4 特点：一批合格零件只有一个(唯一)。但未考虑形状误差。,6.2.5 最大实体实效状态(MMVC)和最大实体实效尺寸(MMVS)A 最大实体实效状态(MMVC)在给定长度上，实际要素处于最大实体状态(MMC)，且其中心要素的形状或位置误差等于给出公差值时的综合极限状态。,图 71,t,t,B 最大实体实效尺寸(MMVS)最大实体实效状态(MMVC)下的体外作用尺寸。,内表面(孔)D MV=最小极限尺寸D min-中心要素的形位公差值 t；

20、,MMS,MMS,孔,轴,外表面(轴)d MV=最大极限尺寸d max+中心要素的形位公差值 t。,特点：综合考虑了尺寸和形状，唯一。,6.2.6 最小实体实效状态(LMVC)和最小实体实效尺寸(LMVS)A 最小实体实效状态(LMVC)在给定长度上，实际要素处于最小实体状态(LMC)，且其中心要素的形状或位置误差等于给出公差值时的综合极限状态。,图 72,t,t,LMS,LMS,B 最小实体实效尺寸(LMVS)最小实体实效状态(LMVC)下的体内作用尺寸。,内表面(孔)D LV=最大极限尺寸D max+中心要素的形位公差值 t；,孔,轴,外表面(轴)d LV=最小极限尺寸d min-中心要素

21、的形位公差值 t。,4 特点：综合考虑了尺寸和形状，唯一。,6.2.7 边界 由设计给定的具有理想形状的极限包容面。A 最大实体边界(MMB)尺寸为最大实体尺寸(MMS)的边界。B 最小实体边界(LMB)尺寸为最小实体尺寸(LMS)的边界。C 最大实体实效边界(MMVB)尺寸为最大实体实效尺寸(MMVS)的边界。D 最小实体实效边界(LMVB)尺寸为最小实体实效尺寸(LMVS)的边界。,建立边界概念系便于理解，且可与量规设计相结合。,GM A-91标准从通过计算量规基本尺寸的角度来描述该要求是一个相当好，而容易理解的方法。,您记住了吗？一起再来想一想！,最大实体尺寸(MMS)实际要素在最大实体

22、状态下的极限尺寸。内表面(孔)D MM=最小极限尺寸 D min；外表面(轴)d MM=最大极限尺寸 d max。,最大实体实效尺寸(MMVS)最大实体实效状态(MMVC)下的体外作用尺寸。内表面(孔)D MV=最小极限尺寸 D min-中心要素的形位公差值 t；外表面(轴)d MV=最大极限尺寸 d max+中心要素的形位公差值 t。,6.3 独立原则 图样上给定的每一个尺寸和形状、位置要求均是独立的，应分别满足要求，两者无关。GM(美国)新标准与ISO、我国GB标准统一，将独立原则作为尺寸公差和形位公差相互关系应遵循的基本原则。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(

23、图73)。,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。,图 73,20,0.5,0-0.5,GM A-91与美国旧标准将原则1 PERFECT FORM AT MMC（即下面要讲的包容要求）作为尺寸公差和形位公差相互关系的基本原则。规定要素执行独立原则需用 S 表示，并强调在应用位置度时，不论是被测要素还是基准要素执行独立原则必须标明 S；应用于其它特征符号项目时 S 可省略（原则2）。见下图。,图 74,6.4相关要求(按我国GB标准分类介绍）尺寸公差和形位公差相互有关的公差要求。A 包容要求 Envelope Requirement（GM新标准未单独列

24、出）1)实际要素应遵守其最大实体边界(MMB)，其局部实际尺寸不得超 出最小实体尺寸(LMS)的要求。,3)该要求的实质是：被测要素在MMC时形状是理想的。当被测要素 的尺寸偏离了MMS，被测要素的形位公差数值可以获得一补偿值(从被测要素的尺寸公差处)。,2)包容要求仅用于单一、被测要素，且这些要素必须是尺寸要素。包容要求GM新标准标注形式是直线度0 M(图74)。,设计中如认为补偿后可能获得的公差值太大时，应提出进一步要求。加注 0.25（图75），则补偿值到 0.25为止。,图 75,4)包容要求主要使用于必须保证配合性能的场合。如前面图64和图 65的尺寸公差与形位公差采用包容要求，则装

25、配时的最小间隙将 保证为0。,Dmin-dmax=20-20=0,0-0.5,GB 标准标注形式是在尺寸公差后加 E。见图76右图。,图 76,5)包容要求的测量方法，一般采用极限量规（通、止规）。如采用 通用量仪测量，则应考虑安全裕度数值及量具的不确定度。6)我国GB标准,“包容要求”与“最大实体要求”应用的场合不同，测量方法也有区别，本人认为我国GB标准的分类较合理。,20,0 M,0-0.5,0-0.5,20,E,=,GM 新标准,GB 标准,GM旧标准将包容要求作为基本原则，在图上无标住符号。,=,0-0.5,20,GM 旧标准,t A,t A,t A B C,B 最大实体要求 Max

26、imum Material Requirement 1）被测要素的实际轮廓应遵守其最大实体实效边界(MMVB)。当 其实际尺寸偏离最大实体尺寸(MMS)时，允许其形位公差值超 出在最大实体状态(MMC)下给出的公差值的一种要求。2）最大实体要求可以只用于被测要素，也可同时用于被测要素和 基准要素（图77）。但这些要素必须是尺寸要素。,图 77,最大实体要求的标注形式为加 M。,0-0.5,图 78,3.1)最大实体要求应用于被测要素(图78、图79)被测要素的实际轮廓在给定的长度上处处不得超出最大实体实效边界(MMVB)，即其体外作用尺寸不应超出最大实体实效尺寸，且其局部实际尺寸不得超出最大实

27、体尺寸(MMS)和最小实体尺寸(LMS)。,该要求的实质是：框格中被测要素的形位公差值是该要素处于最大实体状态(MMC)时给出的(即被测要素在MMC时就允许有一个形位公差值)，而当被测要素的尺寸偏离了MMS后，被测要素的形位误差值可以超出在最大实体状态下给出的形位公差值，即可从被测要素的尺寸公差处获得一个补偿值。,图78是最大实体要求应用于被测要素，而被测要素是单一要素。图79是最大实体要求应用于被测要素，而被测要素是关联要素。两者主要区别为后者的圆柱公差带必须与基准A垂直。因为它是定向公差（垂直度）。,图 79,MMS,LMS,3.2)最大实体要求应用于基准要素 最大实体要求应用于基准要素时

28、，情况相当复杂。此时必须注意基准要素本身采用什么原则或要求。基准要素本身采用最大实体要求时，则相应的边界为最大实体实效边界；基准要素本身不采用最大实体要求时，则相应的边界为最大实体边界。当基准要素的实际轮廓偏离其相应的边界时(即其体外作用尺寸偏离其相应的边界尺寸)，则允许基准要素在一定的范围内浮动，其浮动范围等于基准要素的体外作用尺寸与其相应的边界尺寸之差。此种要求公差值的补偿是通过基准要素的体外作用尺寸来实现的，故不能简单的用图表来描述其补偿关系（GM A-91标准用图表来描述是错误的）。,5)最大实体要求的零件一般用综合量规或检具测量其形位误差，此外还必须用通用量仪测量要素的局部实际尺寸是

29、否合格。,4)最大实体要求主要使用于只要能满足装配的场合。,当基准采用基准体系，第二基准和第三基准为尺寸要素又采用最大实体要求时，作为第二基准对第一基准，或作为第三基准对第一基准、第二基准将有位置公差的要求。因此我们看到GM的图样上形位公差的框格很多，而其中有些框格就是表示上述要求的。这些框格仅用来确定综合量规或检具上基准定位销的尺寸，在测量时一并带过，无须再单独检查。见下页图80。,两者区别为：采用最大实体要求基准孔的基准定位采用圆柱销，与零件的实际基准要素有间隙，可产生补偿值。不采用最大实体要求基准孔的基准定位采用圆锥销或弹性销，与零件的实际基准要素无间隙，不能产生补偿值。,当基准采用基准

30、体系，第二基准和第三基准为尺寸要素不采用最大实体要求时，则基准要素与被测要素遵守独立原则。,6)说明,被测要素和基准要素都采用最大实体要求：,被测要素遵守最大实体实效边界：MMVS=MMS+t=24.4+0.4=24.8,7)实例,基准要素遵守最大实体实效边界：MMVS=MMS+t=15.05+0=15.05,图 80,基准要素采用最大实体要求与不采用最大实体要求：,最小实体要求在GM标准中有此内容，但图样中尚未采用。,C 最小实体要求 Least Material Requirement 1）被测要素的实际轮廓应遵守其最小实体实效边界(LMVB)。当其 实体尺寸偏离最小实体尺寸(LMS)时，

31、允许其形位公差值超出在 最小实体状态(LMC)下给出的公差值的一种要求。2）最小实体要求可以用于被测要素，也可同时用于被测要素和基准 要素。只这些要素必须是尺寸要素。最小实体要求的标注形式为加 L。3）最小实体要求的原理与最大实体要求 一样，仅控制边界不同。不 作详细介绍。下面通过 一个示例说明。,5）最大实体要求的零件一般用综合量规或检具测量。,4）最小实体要求主要使用于保证孔边厚度和轴的强度的场合。,D 示例(用公差带图解释),1）独立原则（轴）,19.7-20,-0.3 0,尺寸,形位,0.1,0.1,19.7,20,2）独立原则（孔）,0.1,20-20.3,形位,尺寸,0+0.3,0

32、.1,20.3,20,19.7-20,0.1 M,19.7-20,4）最大实体要求（轴）,形位,3）包容要求（轴）,-0.3 0+0.1,LMS=19.7,MMS=20,尺寸,0.4,MMVS=MMS+t=20+0.1=20.1,0.1,0 M,19.7-20,LMS=19.7,MMS=20,-0.3-0.2 0,尺寸,形位,0.2,19.8,0.3,5）包容要求有进一步要求（轴）,尺寸,形位,0+0.3,LMS=20.3,MMS=20,0.3,6）包容要求（孔）,7）包容要求有进一步要求（孔）,尺寸,形位,0+0.3,0.3,LMS=20.3,MMS=20,8）最大实体要求（孔）,20-20.3,MMVS=MMS-t=20-0.1=19.9,形位,尺寸,-0.1 0+0.3,LMS=20.3,MMS=20,0.4,0.1,0.2,20.15,+0.2,20-20.3,9）最小实体要求（孔）,0.4 L A,A,6,8-8.25,尺寸,形位,0+0.25+0.65,LMS=8.25,MMS=8,0.65,LMVS=LMS+t=8.25+0.4=8.65,0.4,图 81,