尺寸和公差课件

尺寸&公差DimensioningandTolerancing

“ASMEY14.5M-1994DimensioningandTolerancing”（尺寸和公差）标准和GM的

“GlobalDimensioningandTolerancing”（全球的尺寸和公差）标准，在标准中都包含有尺寸的标注方法（属我国技术制图标准）与形位公差（属我国形状和位置公差标准）两大部分，详见下页目录。其中“尺寸标注”仅是一种表达方式，无技术含量，且与我国的标准基本相同，故将其作一简单介绍。对于“形位公差”部分，即“GeometricDimensioningandTolerancing”（几何尺寸和公差），是本次讲述的重点。引言

美国ASMEY14.5M和GM的新标准及我国的形位公差标准都等效采用国际标准ISO，绝大多数的内容是相同的。但因中、美两国的文化不同，故不能按字面翻译、理解。如：

FEATURE不能译成“特征”，应译成；

BESICDIMENSION

不能译成“基本尺寸”，应译成“要素”……。我国的形位公差标准体系分类等同ISO标准、且名词术语中文化,容易理解，大家在学校里也曾学过,有一定的了解。故下面按我国标准的名词术语来讲述形位公差。当某些名词术语及内容中美标准有明显区别时，会特别加以说明。

论正确尺寸”；“理尺寸标注一尺寸公差标注ASME和GM公司对线性尺寸公差的标注规定有三大类：

29.98029.958

29.958–29.9801）用极限尺寸标注

(30f7)29.98029.958()29.98029.958

30f7

30f73）带公差带代号标注2）用正负公差标注-0.020-0.042

30线性尺寸公差

我国标准对尺寸公差的标注规定下面三种形式：()-0.020-0.04230f7-0.020-0.0423030f7角度尺寸公差2）用极限尺寸标注（中无）1）用正负公差标注（中美一致）±0.2°20°20.2°19.8°二一些图示符号美国ASMEY14.5M–94和GM公司规定了下述符号：Ø10.0-10.2181.-钻孔深度Ø10.0-10.2

a)

b)18.02.-沉头孔、锪孔直径Ø6Ø6

图4

a)

b)Ø103Ø106.5-7Ø10Ø66.5-73Ø10Ø63.-锥孔Ø10X90°Ø1090°Ø6Ø6

图5

a)

b)90°Ø64.-中心线

Center

Line

CØ6Ø10几何公差

由于加工过程中工件在机床上的定位误差、刀具与工件的相对运动不正确、夹紧力和切削力引起的工件变形、工件的内应力的释放等原因，完工工件会产生各种形状和位置误差。

各种形状和位置误差都将会对零件的装配和使用性能产生不同程度的影响。

因此，机械类零件的几何精度，除了必须规定适当的尺寸公差、表面粗糙度和波纹度要求以外，还须对零件规定合理的形状和位置公差（简称形位公差）。

同样，总成集成时由于零件误差的累积，为保证与其它总成的装配也必须规定适当的装配尺寸公差和位置公差。一概述

我国在74-75年之间首次颁布了三项采用框格代号标注的形状和位置公差的国家标准（试行）。此后，经几年的实践考验和理论探讨，于1980年正式颁布了四项形状和位置公差的国家标准。我国要求86年起，新产品图样形状和位置公差必须采用框格代号注法，不可使用文字说明法。此后，我国又相继颁布了一批国家标准。所有这些标准的贯彻和实施，都对振兴我国的机械工业、提高生产技术水平和生产过程的经济性发挥了良好的促进作用。我国在1959年颁布的《机械制图》国家标准GB130-59《机械制图偏差的代号及其注法》中规定了形状和位置偏差的注法。用文字和符号两种方法标注。符号是采用原苏联标准。但各企业很少采用，极大部分仍用文字说明。近年来，为遵循与国际标准接轨的原则，我国制、修订了一些形位公差国家标准。即：《GB/T1182-1996形状和位置公差通则、定义、符号和图样表示法》等效采用《ISO1101：1996》代替

《GB1182-80》和《GB1183-80》。《GB/T1184-1996形状和位置公差未注公差值》等效采用《ISO2768：1989》代替

《GB1184-80》。《GB/T4249-1996公差原则》等效采用《ISO8015：1985》代替

《GB4249-84》。《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》等效采用《ISO2692：1996》。《GB/T16892-1997形状和位置公差非刚性零件注法》等效采用《ISO10579：1993》。《GB/T17851-1999形状和位置公差基准和基准体系》等效采用《ISO5459：1981》。《GB/T18780.1-2002产品几何量技术规范（GPS）几何要素1部分：基本术语和定义》等效采用《ISO14660-1：

1999》。《GB/T13319-2003产品几何量技术规范（GPS）几何公差位置度公差注法》等效采用《ISO5458：

1998》代替

《GB/T13319-1991》。《GB/T1958-2004产品几何量技术规范（GPS）形状和位置公差检测规定》代替《GB1958-1980》。

目前，我国已形成了比较完整的形状和位置公差标准体系。《GB/T17773-1999形状和位置公差延伸公差带及其表示法》等效采用《ISO10578：1992》。《GB/T17852-1999形状和位置公差轮廓的尺寸和公差注法》等效采用《ISO1660：1982》。ASAY14.5-1957ANSIY14.5-1966

、1973ANSIY14.5M-1982

ASMEY14.5M-1994DIMENSIONINGANDTOLERANCING美国

A-91-2001前版本，为通用/福特/克莱斯勒三大汽车公司共同会签发布，2004版本为通用单独发布。A-91-1989、1997、2001、2004GLOBALDIMENSIONINGANDTOLERANCING通用汽车（GM）二要素Feature

1.

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)。理想要素

IdealFeature

—理论正确的要素(无误差)。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。2.3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）。2.4按结构性能分：单一要素

IndividualFeature

—具有形状公差要求的要素。关联要素

RelatedFeature—与其它要素具有功能关系的要素。2.5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。

非尺寸要素(本人定义)—没有大小尺寸的几何形状。三

符号Symbol

1.公差特征项目的符号单一要素或关联要素美国和GM旧标准将面轮廓度作为关联要素各国与ISO标准一致了箭头可空心或涂黑2.附加符号DATUMTARGETØ

2A1基准目标THEORETICALLYEXACTDIMENSION理论正确尺寸包容要求ENVELOPEREQUIREMENTReciprocityRequirementE可逆要求R术语美国和GM新标准无ER美国和GM旧标准有S美国和GM新标准有ST3.

我国特有符号我国GB标准有四个特有符号，表示对被测要素的形状要求。含义符号只许中间向材料内凹下（

）只许中间向材料外凸起（

）只许从左至右减小（

）只许从右至左减小（

）详见GB/T1182

形位公差框格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）。四

标注Mark示例:0.08直线度公差为0.08mm对基准A的垂直度公差为0.04mmØ0.05ABC对基准A、B、C的位置度公差为0.05mm（圆形或圆柱形公差带）0.1（+）平面度公差为0.1mm（只允许中间向材料外凸起）0.06（）圆柱度公差为0.06mm（只允许其尺寸由左至右减小）A0.04A0.040.02ØØ如对同一要素有一个以上项目要求时，框格可重叠。2.被测要素的标注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）。见下图-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对齐。见下图–右。当尺寸线箭头由外向内标注时，则箭头合一。ØØ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.基准要素的标注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)GM

A-91标准

我国GB标准

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)。AAAb)基准要素是中心要素时，符号中的连线应与尺寸线对齐。

详见GB/T1182五

基准

Datum1.

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。零件1零件2基准要素(一个底面)

在建立基准的过程中会排除基准要素表面本身的形状误差。详见GB/T17851模拟基准要素基准

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。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；基准体系—由二个或三个独立的基准构成的组合；

基准目标

DatumTarget—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。AA

-BA

BA

BC或A1点目标、线目标A1面目标或Ø

20二个点目标

和一个线目标

构成基准。A示例：

六公差带ToleranceZone1.

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。

2.

特征

（大小、形状、方向、位置）2.1大小Size

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。公差值均以毫米为单位。

若公差值为公差带的宽度，则在公差值的数字前不加注符号。Ø

tSØ

tt

若公差带为圆、圆柱或球，则在公差值的数字前加注Ø或SØ表示其圆、圆柱或球的直径。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。2.2形状Form

公差带形状主要有：两平行直线、两平行平面、两同心圆、两同轴圆柱、两等距曲线、两等距曲面、一个圆柱、一个球。项目公差带形状直线度给定平面两平行直线给定方向两平行平面任意方向一个圆柱平面度两平行平面圆度两同心圆圆柱度两同轴圆柱线轮廓度两等距曲线面轮廓度两等距曲面形状公差位置公差–定向项目公差带形状垂直度线对线、面对线、面对面两平行平面线对面给定方向两平行平面任意方向一个圆柱平行度线对面、面对线、面对面两平行平面线对线给定方向两平行平面任意方向一个圆柱倾斜度线对线、面对线、面对面两平行平面线对面给定方向两平行平面一个圆柱位置公差–定位项目公差带形状同轴度一个圆柱对称度两平行平面位置度点一个球线给定方向两平行平面任意方向一个圆柱面两平行平面位置公差–跳动项目公差带形状圆跳动径向两同心圆(测量平面上)端面两个圆(测量圆柱面上)斜向两个圆(测量圆锥面上)全跳动径向两同轴圆柱端面两平行平面详见GB/T11822.3

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，否则就是浮动的。七几个新符号1.正切平面—T

这符号放置于形位公差框格中公差值的后面。表示该公差值为与表面最高点相切的平面(正切平面)之要求。0.1T

A

正切平面

有

T之误差

无

T之误差

2.5

0.2

0.1

1)图中框格内标有

T时，该零件表面合格，没标

T时，该零件表面将不合格。

2)上平面的最高点与最低点必须在尺寸公差范围内。

A

我国标准无2.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。下图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。注(约束条件)：基准平面A是固定面(用64个M6X1的螺栓以9-15Nm的扭矩固定)，基准B由其相应规定的尺寸边界约束。详见GB/T168923.延伸公差带—P

当图61左示螺纹连接时，按常规方法标注，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。干涉A

Ø0.5PA

4xØ8H7

40PØ100

P

出现在两处。一处在公差值后、一处在延伸尺寸后。延伸公差带的标注方法详见GB/T17773八公差原则(线性尺寸公差与形位公差之间关系)

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。

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。

设计人员绘制图上面的孔、轴配合之目的是:2.有关术语

为了明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。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。

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。

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。

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)DMM=最小极限尺寸Dmin；

外表面(轴)dMM=最大极限尺寸dmax。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。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)DLM

=最大极限尺寸Dmax；

外表面(轴)dLM=最小极限尺寸dmin。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。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)DMV=最小极限尺寸Dmin

-

中心要素的形位公差值

t；

外表面(轴)dMV=最大极限尺寸dmax

+

中心要素的形位公差值

t

。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。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)DLV=最大极限尺寸Dmax

+

中心要素的形位公差值

t；

外表面(轴)dLV=最小极限尺寸dmin

-

中心要素的形位公差值

t

。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。详见GB/T166713.

独立原则Regardlessoffeaturesize(RFS)

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。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EnvelopeRequirementB最大实体要求MaximumMaterialRequirement最大实体要求应用于被测要素最大实体要求应用于基准要素E

ØtM

Øt

A

MM

ØtA

MASME和GM用0

表示M基准要素本身采用最大实体要求最大实体要求同时应用于被测要素和基准要素Øt

AB

CMMM基准要素本身不采用最大实体要求C最小实体要求LeastMaterialRequirement

D可逆要求ReciprocityRequirement

(GM标准无）

ØtMRA

L

ØtLRA

详见GB/T4249、GB/T16671。GM还未用，不详细介绍，仅用一例说明

5.

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0.10.1

19.7

20

2）独立原则（孔）

0.1

20-20.3形位

尺寸

0+0.30.1

20.3

20

19.7-20

LMS=

19.7

MMS=

20

-0.3

00.3

尺寸

形位0.1

M

19.7-204）最大实体要求（轴）形位3）包容要求（轴）

-0.30+0.1

LMS=

19.7MMS=20

尺寸

0.4MMVS=MMS+t=20+0.1=20.10.1

0

M19.7-20

LMS=

19.7

MMS=

20

-0.3

-0.2

0

尺寸

形位0.219.80.35）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）

0.2

0

M20-20.3

0M

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）20-20.3MMVS=MMS-t=20-0.1=19.9形位

尺寸

-0.10+0.3

LMS=

20.3

MMS=

20

0.4

0.1M

0.1

0.220.15+

0.220-20.3

0M

0.29）最小实体要求（孔）

0.