形状和位置公差简释

泛亚汽车PATAC1形状和位置公差简释朱光辉2006年3月泛亚汽车PATAC2形状和位置公差简释形状和位置公差（GD&T）简称形位公差，用于控制零件要素的形状、方向和位置等几何精度，以保证机器零部件、总成的工作精度、寿命及装配互换性、功能要求，同时尽可能降低制造成本。涉及形位公差的国家标准主要有：GB/T1182-1996形状和位置公差通则、定义、符号和图样表示法GB/T4249-1996公差原则GB/T1184-1996形状和位置公差未注公差值GB/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一、基本概念1.形状和位置公差基本术语A.要素：构成零件几何特征的点、线、面。它是考虑对零件规定形位公差的具体对象。泛亚汽车PATAC3要素按要素的几何状态理想要素:具有几何学意义的要素(见下图)实际要素:零件上实际存在的要素。测量时由测得要素来代替。按要素在结构性能上的作用被测要素:给出了形状或(和)位置公差的要素。基准要素:用来确定被测要素方向或(和)位置的要素.理想基准要素简称基准。按要素的几何结构中心要素:与轮廓要素有对应关系的假想的点、线、面。轮廓要素：零件上可见的即构成轮廓的点、线、面。按要素之间的关系单一要素：仅对其本身给出形状公差要求的要素关联要素：对其它要素有功能关系的要素泛亚汽车PATAC4B.形状误差：要素的实际形状对理想形状的变动量C.位置误差：要素的实际位置（包括方向和位置）对基准的变动量D.形状公差：允许单一实际要素形状的变动全量E.位置公差：允许关联实际要素位置（包括方向和位置）对基准的变动全量F.公差带：限制实际要素变动的区域，该区域可为平面区域（如二平行直线、二同心圆、等距曲线等），也可为空间区域（如二平行平面、圆柱、等距曲面等）泛亚汽车PATAC5G.最小条件：确定理想形状的位置时，应使实际形状对理想形状的变动量为最小。LLLLLL显然，L—L之间的距离最小，因此理想直线L—L的方位符合最小条件，而其距即为实际直线按最小条件评定的形状误差值f。评定形状误差时，理想形状相对于实际形状的位置应按最小条件确定。评定位置误差时，理想位置由基准要素的理想形状的位置确定，而基准要素的理想形状的位置也应符合最小条件。泛亚汽车PATAC6涉及形位公差标注的其他有关符号见表2H.理论正确尺寸，对于要素的位置度、轮廓度或倾斜度，其尺寸由不带公差的理论正确位置、轮廓或角度确定，这种尺寸称做“理论正确尺寸”。在图样上以带XX表示。例5010°2.形状和位置公差项目及符号：各国形位公差、项目及符号见表1泛亚汽车PATAC7泛亚汽车PATAC8①ANSI于1982年取消了对称度项目及符号，相应用位置度表示。（见红标识）②允许涂黑（见蓝标识）泛亚汽车PATAC9泛亚汽车PATAC10泛亚汽车PATAC113.形状和位置公差的公差带（可参见GB/T1182-1996第17页至35页）4.形状和位置公差在图样上的标注公差框格0.1第一框格：形位公差特征符号第二框格：形位公差允许值第三至第五框格：基准符号注意：限制6个自由度，作为基准体系，最多占3个框格0.1A泛亚汽车PATAC12基准ABAAA-BAB单一基准组合基准泛亚汽车PATAC13被测要素泛亚汽车PATAC14被测要素泛亚汽车PATAC15二、公差原则它是确定尺寸（线性尺寸和角度尺寸）公差和形位公差之间相互关系的原则1.有关术语：A.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A1A2A3泛亚汽车PATAC16B.作用尺寸体外作用尺寸：在被测要素的给定长度上与实际内表面体外相接的最大理想面，或与实际外表面体外相接最小理想面的直径或宽度。左图表示的是单一要素。对于关联要素,该理想面的轴线或中心平面必须与基准保持图样给点的几何关系。泛亚汽车PATAC17体内作用尺寸在被测要素的给定长度上与实际内表面体内相接的最小理想面或与实际外表面体内相接最大理想面的直径或宽度。注：对一个合格零件作用尺寸是一个，但对于一批合格零件来说，作用尺寸有无数个泛亚汽车PATAC18C.最大实体状态、最大实体尺寸与最大实体边界最大实体：含材料最多时，称最大实体例轴φ10φ10.1时最大实体最大实体状态（MMC）：实际要素在给定的长度上处处位于极限尺寸之内（即产品合格，在最大极限尺寸与最小极限尺寸之间），并具有“实体最大”时的状态。最大实体尺寸（MMS）：实际要素在“最大实体”状态下的极限尺寸。很明显，对于外表面为最大极限尺寸；对于内表面为最小极限尺寸。最大实体边界（MMB）尺寸为最大实体尺寸的边界+0.10泛亚汽车PATAC19D．最小实体状态、最小实体尺寸与最小实体边界最小实体：含材料最少时称最小实体例轴φ10φ10时称最小实体最小实体状态（LMC）：实际要素在给定长度上处处位于极限尺寸之内并具有实体最小时的状态。最小实体尺寸（LMS）：实际要素在“最小实体”状态下的极限尺寸。很明显，对于内表面为最大极限尺寸；对于外表面为最小极限尺寸。最小实体边界（LMB）：尺寸为最小实体尺寸的边界+0.10泛亚汽车PATAC20E.最大实体实效状态、最大实体实效尺寸与最大实体实效边界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，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最大实体实效尺寸（MMVS）：最大实体实效状态下的体外作用尺寸。对于内表面：最大实体实效尺寸=最大实体尺寸-中心要素的形位公差值对于外表面：最大实体实效尺寸=最大实体尺寸+中心要素的形位公差值特点：综合考虑了尺寸与形状的误差，对一种零件来说是唯一的.最大实体实效边界（MMVB）：尺寸为最大实体实效尺寸的边界泛亚汽车PATAC21F.最小实体实效状态、最小实体实效尺寸与最小实体实效边界最小实体实效状态：在给定长度上实际要素处于最小实体状态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最小实体实效尺寸：最小实体实效状态下的体内作用尺寸对内表面：=最小实体尺寸+中心要素形位公差值对外表面：=最小实体尺寸-中心要素形位公差值特点：综合考虑了尺寸与形状，对一种零件来说是唯一的。最小实体实效边界：尺寸为最小实体实效尺寸的边界〈注：上述建立“边界”的概念系便于理解且可与量规设计相结合〉泛亚汽车PATAC222.独立原则图样上给定的每一个尺寸、位置要求均是独立的，应分别满足要求，如果对尺寸和形状、尺寸和位置之间的相关关系有特定要求应在图样上规定。独立原则是尺寸公差和形位公差相互关系遵循的基本原则。完工尺寸轴线直线度公差φ20φ19.75...φ19.5φ0.4泛亚汽车PATAC233.相关要求这是一项尺寸公差和形位公差相互有关的公差要求。它包括：包容要求、最大实体要求与最小实体要求。A.包容要求：实际要素应遵守其最大实体边界（MMB），即在最大实体状态（MMC）时形状应是理想的，其局部实际尺寸不得超出最小实体尺寸（LMS）的要求。包容要求只适用于单一要素，用于必须保证配合性能时。我国包容要求的标注形式是在尺寸公差后加（见下图一），GM标准采用最大实体状态（MMC）时的（直线度）零公差表示。（见下图二）。E泛亚汽车PATAC24完工尺寸轴线直线度公差φ20（MMS）φ0φ19.75φ0.25。。。。。。φ19.5（LMS）φ0.5泛亚汽车PATAC25不难看出，与独立原则相比较，采用包容原则时（即满足配合要求）形位公差（上例为形状公差）可以从尺寸公差中得到补偿，从而可降低加工成本。此种要求的测量方法，一般采用极限量规（止通规）。包容要求的实质是：被测要素在最大实体状态（MMC）时形状是理想的，尺寸偏离了最大实体尺寸（MMS）时，被测要素的形位公差值可以从被测要素的尺寸公差处获得一补偿值。当然设计中如认为获得的公差值太大时，应提出进一步要求，上例中如加注，则此时补偿到φ0.25止。泛亚汽车PATAC26B.最大实体要求：最大实体要求用符号“”表示，当应用于被测要素时应在被测要素形位公差框格中的公差值后标注符号“”，（见下图左）；当应用于基准要素时，应在形状公差框格内的基准字母代号后标注符号“”，（见下图右）。泛亚汽车PATAC27最大实体要求只适用于中心要素，应用于满足装配要求。它可以用于被测要素，也可用于基准要素。1)最大实体要求用于被测要素最大实体要求用于被测要素时，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（MMVS），且其局部实际尺寸不得超过最大实体尺寸（MMS）和最小实体尺寸（LMS）。完工尺寸轴线直线度公差φ20（MMS）φ0.5φ19.75φ0.75。。。。。。φ19.5（LMS）φ1上例中，很明显，该轴的最大实体实效尺寸为（MMVS）为：泛亚汽车PATAC28其实际轮廓在给定长度上处处未超出MMVB（最大实体实效边界）。且局部实际尺寸未超出最大实体尺寸（MMS）与最小实体尺寸（LMS）。最大实体要求的实质是：在被测要素（在图样上所标注的）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，形状可不是理想的）。当被测要素的实际轮廓（即测得的实际尺寸）偏离最大实体尺寸（MMS）后，被测要素的形位误差值可超出在最大实体状态（MMC）下给出的形位公差值，即可以从被测要素的尺寸公差处获得一个补偿值，这样形位公差可以增大。（从而在满足零件装配的前提下，降低制造成本）注：与包容要求相比较，其本质区别是：采用包容要求时，最大实体状态（MMC）时，形状是理想的，即形位误差为零；而采用最大实体要求时，MMC时形状不是理想的，已标注了一个大于零的形位公差值。泛亚汽车PATAC292)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，基准要素应遵守相应的边界（见下注1《相应的边界》），若基准要素的实际轮廓偏离其相应的边界，即其体外作用尺寸偏离其相应的边界，则允许基准要素在一定范围内浮动，其浮动范围等于基准要素的体外作用尺寸与其相应边界之差。（见下注2）。注1.《相应的边界》情况1：当基准要素本身采用最大实体要求时，其相应的边界为最大实体实效边界；此时基准代号应直接标注在形成该最大实体实效边界（MMVB）的形位公差框格下面（见下图）A基准的边界为最大实体实效边界B基准的边界为最大实体实效边界泛亚汽车PATAC30情况2：当基准要素本身不采用最大实体要求时，其相应的边界为最大实体边界（MMB）。上述情况1或情况2中“基准要素”本身采用某种要求系指基准要素本身的形状公差或它作为第二基准对第一基准或它作为第三基准对第一、第二基准的位置公差要求。注2：《与其相应的边界之差》其实质是：如基准浮动（即基准要素框格中加M），检具上插圆柱销（圆柱销直径为“相应边界”的尺寸；如不浮动（即基准要素框格中不加M），则检具上用锥销（即总是与基准孔的实际尺寸相一致），亦可用与孔成无间隙配合的心轴、可胀式心轴。泛亚汽车PATAC31C.最小实体要求最小实体要求的符号为：“L”。当应用于被测要素时，应在被测要素形位公差框格中公差值后标注符号“L”（见下图左）；当应用于基准要素时，应在形位公差框格内的基准字母代号后标注符号“L”。（见下图右）由于采用该要求的场合比较少。略。泛亚汽车PATAC32三、基准及基准的选择1.基准：从给定基准要素的正确几何配合物导出的理论正确点、轴线或平面。在加工或检测中，基准通常用形状足够精确的表面模拟。例：基准平面可用平台、平板的工作面来模拟；孔的基准轴线可用与孔成无间隙配合的心轴、可胀式心轴的轴线来模拟；轴的基准轴线可用V形块来体现/。在加工和检测中该模拟基准是作为具体化的基准来使用。泛亚汽车PATAC33单一基准，一个要素做基准组合基准泛亚汽车PATAC34基准体系：由一个互相垂直的理想平面构成的空间直角坐标系，或用其他类型基准体系。平板类零件，可由三个相互垂直平面组成基准体