GD&T 基础培训

YFV，2005/08

培训目的

• 了解GD&T图纸的作用和基本构成

• 了解用来定义形位公差的术语和符号

• 了解基准的涵义

• 理解独立原则与最大实体原则

1.读懂一般的GD&T图纸

2.绘制基本的GD&T图纸

•充分理解经常使用的面轮廓度和位置度

•了解基准选择的原则

内 容

• GD&T及背景• GD&T 的主要概念•基准 Datum•公差 Tolerance

–面轮廓度 Surface Profile –位置度 Position

•一些原则–最大实体 MMC–独立原则 RFS

•产品图纸讲述•练习

GD&T 的背景

• GD&T是Geometric Dimensioning and Tolerancing的缩写，即“形状与位置公差”。

•标准中包含有尺寸标注方法（属我国技术制图标准）和几何公差（属我国形状和位置公差标准）两大部分。

•本次培训将重点地对“形状和位置（几何）公差”部分进行基础性讲述。

•目前，GM标准和我国的形位公差标准都等效采用了国际ISO标准,所以绝大多数的内容是相同的。

GD&T图纸的意义1.设计思路（定位方式与DTS要求）的表达。

2.检具设计的依据。

3.零件重要特征的粗略定义。

GD&T中的名词定义 Definitions

•尺寸 Dimension

带有测量单位的数值，用以规定一个零件的尺寸和/或形位特性和/或要素的位置

•要素 Feature指零件上的特征，如：点、线、面、孔、槽、突起等, 形位公差研究的对象。

•公差 Tolerance允许一个尺寸变化的总量，是最大极限和最小极限尺寸之间的差值

对称公差、单边公差、不对称公差

•形位公差 Geometric Tolerance与一个零件的个别特征有关的公差，如：形状、轮廓、定向、定位、跳动

形位公差 GD&T的构成

•公差符号和缩略语 Symbols and Abbreviations

•基准 Datum

•公差框格 Feature Control Frame

•基本规则 Basic Rules

•形位公差 Geometric Tolerance

0.5 M A B M

公差框格Feature Control Frame

无基准要求的形状公差，公差框格仅有前两项；有基准要求的位置公差，公差框格包含三项，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）。

公差值及修正符号

基准要素的字母及修正符号(可选)

公差特征符号

通常的公差框格为

Type of

Tolerance 公差类型

Characteristic 特性and Symbol 符号

Form 形状

Straightness 直线度

Flatness 平面度

Circularity (Roundness) 圆度

Profile of a Line 线轮廓度

Profile of a Surface 面轮廓度

Angularity 倾斜度

Perpendicularity 垂直度

Parallelism 平行度

Position 位置度

Concentricity 同轴度

Symmetry 对称度

Circular Runout * 圆跳动

Total Runout * 全跳动

Cylindricity 圆柱度

Profile 轮廓

Orientation

定向

Location

定位

Runout

跳动

For Individual Features

单一要素

For Individual Features or Related Features单一要素或关联要素

For Related Features

关联要素

公差符号Symbols

修正符号Modifier Symbols

Unilateral Modifier 单边公差带

Projected Tolerance Zone 延伸公差带

Free State Condition 自由状态

Default 缺省Regardless of Feature Size(RFS) 独立原则

Least Material Condition(LMC) 最小实体原则

Maximum Material Condition(MMC) 最大实体原则

SymbolTerm

M

L

U

P

F

S

不详讲

其它符号 Other Symbols

理论精确值，公差随其它相关尺寸公差变化

没有公差，该值仅供参考

(25)

R

CR

SR

Diameter 直径

Spherical Diameter 球径 Controlled Radius 控制半径

Radius 半径

Reference 参考尺寸 Spherical Radius 球半径

Square 正方形

Between 范围

ARC Length 弧长

All Around 全周

Places or By 10处10X

Basic Dimension 基本尺寸25

Ø

SØ

100

小结与练习

0.5 M A B M

C形位特征符号（位置度）

直径符号

形位公差值

基准特征符号

实体状态符号（最大实体）

第一基准

第二基准

用于基准的实体状态符号（最大实体）

基准 Datum 概念区分

基准 Datum — 与被测要素有关且用来定义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。

基准要素 Datum Feature —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。

基准目标 Datum Target —考虑到制造上的误差，仅选用基准要素的部分表面（点、线或区域面）作基准参考。

三者之间关系？基准要素的理想形状称为基准。

基准目标是基准要素的一部分。

模拟基准要素

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本身的形状误差

基准要素的符号 －为了避免混淆，字母I、O和Q一般不用

ø基准特征Datum Feature

基准目标Datum Target

10A1

基准面积

A点基准目标

线基准目标

面基准目标

基准 Datum

基准体系 Datum Reference Frame

实际上，是对6个自由度的约束。

• 三个相互垂直的理想(基准)平面构成的空间直角坐标系，想象6个自由度

板类零件基准体系

用三个基准框格标注

Ø 基准F - 第三基

准平面约束了一个自由度。

Ø 基准E - 第二基准平面约束了二个自由度，

根据夹具设计原理：

Ø 基准D - 第一基准平面约束了三个自由度，

盘类零件基准体系

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

根据夹具设计原理：

Ø 基准K- 第

一基准平面约束了三个自由度，

Ø 基准M -第二基准平面和第三基准平面相交构成的基准轴线,约束了二个自由度。

基准目标 Datum Target点基准目标 线基准目标 面基准目标

基准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。

通常给出车身坐标xyz

基准后有、无附加符号

又表示了不

同的设计要

求。详见公

差原则。

强调4孔轴线与A轴线平行

强调4孔轴线与B平面垂直

基准体系中基准的顺序前后表示不同的设计要求

基准的顺序

练习

练习

局部基准 sub- Datum

基准的选择 Datum Selection

–考虑功能 Function•基准应该考虑选择在零件装配的配合面上•被选做基准特征的基准应该最小化装配偏差•零件的基准应该能够代表实际零件的某些特征关系

–考虑基准的可重复性 Repeatability•基准特征自身必须在制造过程中保持尺寸稳定•基准特征必须具有可重复性，不会因装配等而变化•基准平面应该对各种偏差不敏感

–考虑基准的一致性 Coordinated•建立的基准参考体系应该在零件的制造、检测和装配过程中共用且一致•零件的冲压过程中的基准、零件检具基准、工装基准和子系统检具的基准特征必须一致

基准一致性的优点？ －－－ 讨论

Ø 最终被选定的基准是综合考虑以上因素的结果

Ø 一个零件可能有多种定位方式

举例

一些规定及公差原则 Rules

§ 最大实体原则 MMC

§ 独立原则 RFS

§ 最小实体原则 LMC (车身、外饰、内饰不曾用到）

§ 包容原则 Envelope Principle

Ø在仅规定尺寸公差时，单一要素的尺寸极限规定其几何形状及允许的尺寸变化范围。

Ø在规定位置公差时，在公差框格内必须根据适用情况，相对于单一公差、基准或两者规定RFS、MMC或LMC。

Ø对其它形位公差，相对于单一公差、基准或两者，RFS适用于无实体状态符号加以规定之处，即默认状态为RFS。在需要MMC之处，必须在公差框格中加以规定。

最大实体MMC & 最小实体 LMC

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。

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 孔最小

外表面(轴) d MM = 最大极限尺寸d max 轴最大

孔: Ø15+/-0.5, MMC= LMC＝

轴: Ø15+/-0.5, MMC= LMC＝

Ø14.5

Ø15.5

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。

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。

Ø15.5

Ø14.5练习

实效状态 Virtual Condition

实效状态－实际要素处于最大实体状态，同时形位误差等于给出

的形位公差值时的一种状态。

尺寸公差和形位公差的组合效应，是一个常值。

多对应检具的尺寸。

实效尺寸－实效状态下的作用尺寸

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。

t tMMSMMS

孔 轴 MMVCMMVC

练习

如果是孔，则实效为？ Ø6.1-Ø2=Ø4.1

Ø6.2+Ø2=Ø8.2如果是轴，则实效为？

最大实体原则MMC作用与功能：

1.满足装配互换的要求。2.减小检具制造成本。

表示方法：在公差值后或基准符号后加 M

0.5 M A B M

最大实体原则MMC涵义：

1.图样上标注的形位公差值是被测要素处于最大实体状态时给出的公差值。

2.被测要素的实际轮廓不得超出实效边界，且实际尺寸不得超出极限尺寸。

3.当被测要素的实际轮廓偏离最大实体状态时，允许此时的偏离量补偿给形位公差。

包容原则 RFS

包容原则－ 是最大实体原则MMC的一种特殊形式,

最大实体原则应用中形位公差为0时，即为包容原则。

0 M A B M

EXAMPLE:

独立原则 RFS

独立原则－ 与要素尺寸无关，Regardless of Feature Size即图纸给定的尺寸要求与形状、位置要求相互独立，应分别满足要求，两者无关。

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。

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。

∅ 20Ø 0.5

0- 0. 5

∅ 0.5∅ 20

∅ 19. 75……

∅ 19. 5

轴线直线度公差完工尺寸

RFS主要应用在Rib、Clip、Taper Pin的配合上。

Example 独立原则RFS

n0.08 m

Datum axis B

A

A

Simulated datum C is parallelplanes at maximum separationperpendicular to Datum plane A. Center plane aligned with datumaxis B.

Simulated datum feature B is the largest inscribed cylinder perpendicular to datum plane A.

Datum plane A

j 0.15m A B

C

60°

b

j n 0.3m A B

3X n9.058.95

Part

B

C

Part

Example 最大实体原则MMC

0.15 m A B mA

C

60°

b n0.08m A

B3Xn 9.05

8.95

j n 0.3m A Bm CmPart

Datum axis BSimulated datum C is the virtualcondition width perpendicularto datum plane A. Center plane isaligned with datum axis B.

Simulated datum feature B is the virtualcondition cylinder perpendicular to datumplane A.

Part

Datum plane A

6`0.5

20`0.1

j

公差带 Tolerance Zone

当实际被测要素的误差在公差带内合格，超出则不合格。

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。

公差 Tolerance

偏差 Variation

直线度 Straightness

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。

给一个方向给二个方向

形状公差 Form

直线度 Straightness 练习I

公差带形状为 ？

任意方向

一个圆柱

形状公差 Form

直线度 Straightness 练习II

实效尺寸

整体要求

分段要求

平面度 Flatness

公差带形状为?

形状公差 Form

两个平行平面

圆度 Roundness

公差带形状为 两个同心圆

形状公差 Form

圆柱度 Cylindricity

公差带形状为 两个同轴圆柱

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。

形状公差 Form

线轮廓度 Line Profile

公差带形状为 两个等距曲线

轮廓公差 Profile

采用线轮廓度首先必须将其理想轮廓线标注出来，因为公差带形状与之有关。

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。

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。

面轮廓度 Surface Profile

公差带形状为 两个等距曲面

轮廓公差 Profile

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。

本面轮廓度带基准属位置公差。面轮廓度公差带与基准 A 有垂直要求。

不对称公差带 U

？

不对称公差带 U

面轮廓度 Surface Profile－练习轮廓公差 Profile

不对称面轮廓度公差

虚线：该表面的另一侧

面轮廓度 Surface Profile－练习轮廓公差 Profile

对于任何100mm的长度，面轮廓度不超过1mm.

面轮廓度 Surface Profile－练习轮廓公差 Profile

此处的轮廓要求是???

在25X25的区域内面轮廓不允许超过0.05mm

垂直度 Perpendicularity

公差带形状为 两个平行平面

定向公差Orientation

定向公差其被测要素为关联要素。

面对面垂直度

面对线垂直度

垂直度 Perpendicularity

公差带形状为 两个平行平面

定向公差Orientation

线对面垂直度

给定平面上线

线对线垂直度

垂直度 Perpendicularity

公差带形状为 一个圆柱

定向公差Orientation

任意方向

轴线对面垂直度

平行度 Parallelism

公差带形状为 两个平行平面

定向公差Orientation

公差带形状为 一个圆柱

任意方向

倾斜度 Angularity

公差带形状为 两个平行平面

定向公差Orientation

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。

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。

位置度有点的位置度、线的位置度、面的位置度。

位置度 Position Tolerance

10.5+/-0.5

10.5+/-0.5

Ø 8.5+/-0.1Rectangular

Tolerance Zone

Ø 8.5+/-0.1

10.5

10.5

A

B

C

AØ1.4 A B CM

+/-0.5

+/-0.5

Ø 1.4

点的位置度

公差带为：一个球

SØ 0.6

位置度 Position Tolerance

位置度 Position Tolerance

公差带为：一个圆柱

右图是用量规来描述零件的检测。

Ø 0.4

轴线的位置度(任意方向)

面的位置度

公差带为：两平行平面

位置度 Position Tolerance

孔(要素)组的位置度

公差带为：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。

位置度 Position Tolerance

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。

孔(要素)组的位置度

Actual Size实际尺寸

MMC 18.0 18.118.218.3

LMC 18.4

Cylindrical Tolerance Zone圆柱体公差带

0.080.180.280.380.48

0.480.380.280.180.08

0.080.080.080.080.08

40.0

20.0

-T-

20.0

40.0

-R-

3.7

-S-S R T

Ø18.0-18.4

See Below

位置度 Position Tolerance----练习

位置度 Position Tolerance

公差带为：一组矩形

b) 板类件

一般位置度(给二个相互垂直的方向）

位置度 Position Tolerance

中心线偏差

You are right?

位置度 Position Tolerance

You are right?

位置度 Position Tolerance

GD&T 复合公差

GD&T 复合公差复合公差－两行共用一个形位特征符号

Composite – two line segments, one symbol

2.5 A B CA B0.5

3.0 A B CA B1.0

位置

尺寸、形状或定向

位置

尺寸、形状或定向

上层公差是相对名义理论位置的总公差

下层公差是在上层公差中的浮动

是相对下层定义的参考基准的尺寸、形状或定向的进一步公差控制要求

要求：下层基准是上层基准的一部分，并具有相同的顺序

GD&T 复合公差多层多个形位特征符号

Multiple Single-Segment

2.5 A B CA B0.5

A B CA B1.0

3.0

形状、位置、定向

形状、位置、定向

相对上层基准的独立特征要求

相对下层基准的独立特征要求

形状、位置、定向

形状、位置、定向

A B CB M2.0

1.0正确吗?

2.5 CA B0.5

说明：下层基准与上层基准可以不同

正确

GD&T 复合公差位置

相对A的定向

Ø 1.5的圆柱，相对ABCØ 0.5的圆柱，

相对A

理论位置

GD&T 复合公差位置

相对A、B的定向

公差带为：Ø 1.5的圆柱，相对ABC

公差带为：Ø 0.5的圆柱，相对AB

理论位置

GD&T 复合公差

GD&T 复合公差

实际轴线应该在交叉区域内

公差带为ø 0.8 的圆柱，相对基准体系ABC

公差带为ø 0.25 的圆柱，相对基准A

实际轴线应该在交叉区域内，相对基准A可能的最大位置偏差

问题：如何检验？检验用的销子直径是多少？

各自独立检验。检验用的销子直径MMC＝ø 4.2mm, ø 4.75mm。

GD&T 复合公差

公差带为ø 0.8 的圆柱，相对基准体系ABC

公差带为ø 0.25 的圆柱，相对基准体系ABC

实际轴线应该在交叉区域内

实际轴线应该在交叉区域内，相对基准A可能的最大位置偏差

GD&T 复合公差

GD&T 复合公差

GD&T 复合公差

A B CA B1.0

3.0 3.0 A B CA B1.0

Datum A

Datum C

Datum B

31

11

Datum A

Datum C

Datum B

3

1

3

1

一样

2.5 A B CA0.5

2.5 A B CA0.5

回顾

一样 3.0 A B C

1.0A B C

1.03.0

Question & Answer

Thank you!