描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787121365379
本书由资深GD&T专家夏忠定先生撰写,基于ASME
Y14.5,同时参照ISO
1101和GB/T
1182等几何公差标准,侧重于应用以及检测和检具的设计,系统地介绍了GD&T图纸的特点、基本术语和定义,详细阐述了GD&T的公差原则,24个公差修饰符号的使用,12个基本公差符号的定义、功能和检测,复合公差等内容。
本书内容全面、文字简明、图表数据充实,采用了大量、详细的应用图例,读者可轻松掌握检具或夹具设计的关键知识,提高设计开发效率,降低企业开发、生产成本。
本书不仅适合制造企业,尤其是汽车行业的机械设计工程师、质量工程师、工艺工程师和测量工程师参考,而且适合大学及专科院校机械类专业的学生学习。
本书共11章,系统地介绍了GD&T图纸的特点、基本术语和定义。本书详细阐述了GD&T的公差原则,24个公差修饰符号的使用,12个基本公差符号的定义、功能和检测,复合公差。本书采用国际*标准ASME Y14.5—2018作为依据,内容全面、文字简明、图表数据充实,采用了大量、详细的应用图例,力求增强可读性、易懂性和实用性。读者可以学习掌握传统坐标公差的缺点,12个几何公差的应用(尤其是位置度和轮廓度),独立组合位置度和复合位置度的区别,*/*小实体要求(MMC/LMC)对产品图纸和成本的影响,实体要求应用在基准上对几何公差的影响,如何实现位置度和轮廓度的测量(包括CMM和功能检具),如何正确理解基准及怎样利用基准建立坐标系等。
本书不仅适合制造企业,尤其是汽车行业的机械设计工程师、质量工程师、工艺工程师和测量工程师参考,而且适合大学及专科院校机械类专业的学生学习。
第1章 为什么学GD&T 1
1.1 坐标尺寸公差标注方法 1
1.2 坐标尺寸公差标注的缺点分析 1
1.2.1 图纸理解有歧义 2
1.2.2 公差带小 3
1.2.3 公差无补偿 4
1.2.4 公差累积大 5
1.2.5 产品功能无法表达 5
1.3 GD&T公差及其优点分析 6
1.3.1 什么是GD&T 6
1.3.2 GD&T相关标准 6
1.3.3 GD&T五大优点分析 8
1.4 坐标尺寸公差无法有效表达图纸功能 11
1.4.1 曲面的方向和位置无法有效表达 11
1.4.2 孔组的位置无法有效表达 11
1.4.3 螺纹孔的位置无法有效表达 12
1.4.4 异形孔的尺寸无法表达 12
1.4.5 坐标尺寸公差标注图纸无法做检具 13
1.5 正确使用坐标尺寸公差 13
本章习题 14
第2章 GD&T基本术语和定义 16
2.1 概述 16
2.2 GD&T常用的24个术语和基本定义 16
2.3 图纸中尺寸的标注 32
2.3.1 公制尺寸标注(Millimeter Dimensioning) 32
2.3.2 英制尺寸标注(Inch Dimensioning) 33
2.4 图纸中公差的标注 33
2.4.1 公制公差标注(Millimeter Tolerance) 33
2.4.2 英制公差标注(Inch Tolerance) 34
本章习题 34
第3章 GD&T基本符号和修饰符号 38
3.1 12个基本符号 38
3.2 24个修饰符号 39
3.3 公差框格 47
3.3.1 公差框格定义 47
3.3.2 公差框格的标注 49
本章习题 50
第4章 GD&T公差原则与相关要求 52
4.1 包容原则 52
4.1.1 包容原则的特点 54
4.1.2 包容原则的应用 54
4.1.3 包容原则的边界 55
4.1.4 包容原则与规则尺寸要素的关系 55
4.1.5 包容原则的检测 57
4.1.6 包容原则的失效 59
4.2 独立原则 60
4.2.1 独立原则的特点 60
4.2.2 独立原则的应用 61
4.2.3 独立原则的检测 61
4.3 最大实体要求 61
4.3.1 最大实体要求的功能 62
4.3.2 最大实体要求的图纸标注 62
4.3.3 最大实体要求下,几何公差与尺寸公差之间的关系 62
4.3.4 最大实体要求的特点与应用 63
4.4 最小实体要求 63
4.4.1 最小实体要求的功能 63
4.4.2 最小实体要求的图纸标注 63
4.4.3 最小实体要求下,几何公差与尺寸公差之间的关系 64
4.4.4 最小实体要求的特点与应用 64
4.5 与要素尺寸无关原则 65
4.6 图纸尺寸和公差标注基本规则 65
本章习题 66
第5章 基准及基准参照系 69
5.1 默认基准 69
5.1.1 默认基准的缺点 70
5.1.2 默认基准的后果 70
5.2 基准 71
5.2.1 基准要素符号和基准要素 71
5.2.2 基准要素符号的标注 72
5.2.3 基准要素的管控 73
5.3 基准要素对应的理论几何边界 74
5.4 图纸基准的建立 75
5.4.1 平面基准的标注与建立 75
5.4.2 中心平面基准的标注与建立 76
5.4.3 轴线基准的标注与建立 76
5.4.4 孔基准的标注与建立 78
5.4.5 第二基准和第三基准的标注与建立 78
5.5 公共基准的理解与应用 81
5.5.1 共面基准 81
5.5.2 平行面基准 81
5.5.3 共轴基准 82
5.5.4 孔组基准 83
5.6 零件自由度及其约束 85
5.6.1 自由度 85
5.6.2 基准要素与自由度约束 85
5.7 基准参照系的建立 86
5.7.1 三平面基准建立基准参照系 86
5.7.2 一面两孔基准建立基准参照系 88
5.7.3 一面、一孔和一槽基准建立基准参照系 89
5.7.4 倾斜面基准建立基准参照系 90
5.8 基准要素采用最大实体要求 91
5.9 基准要素采用最小实体要求 95
5.10 基准要素采用与要素尺寸无关原则 98
5.11 基准要素偏移(Datum Feature Shift) 99
5.12 同时要求 102
5.13 基准目标 104
5.13.1 基准目标符号 104
5.13.2 基准目标区域 104
5.13.3 基准目标线 105
5.13.4 基准目标点 106
本章习题 106
第6章 形状公差的理解与应用 110
6.1 平面度公差(Flatness Tolerance) 110
6.1.1 平面度公差的应用 111
6.1.2 平面度公差最大实体应用 112
6.1.3 单位面积平面度公差的应用 113
6.1.4 平面度公差常用的修饰符号 113
6.1.5 平面度公差的检测 114
6.1.6 平面度公差与包容原则的关系 116
6.2 直线度公差(Straightness Tolerance) 116
6.2.1 直线度公差的应用 116
6.2.2 直线度公差最大实体应用 118
6.2.3 单位长度的直线度公差的应用 118
6.2.4 直线度公差常用的修饰符号 119
6.2.5 直线度公差的检测 119
6.2.6 直线度公差与包容原则的关系 121
6.3 圆度公差(Circularity Tolerance) 121
6.3.1 圆度公差的应用 122
6.3.2 圆度公差与包容原则的关系 123
6.3.3 圆度公差常用的修饰符号 123
6.3.4 圆度公差的检测 124
6.4 圆柱度公差(Cylindricity Tolerance) 125
6.4.1 圆柱度公差的应用 126
6.4.2 圆柱度公差与包容原则的关系 127
6.4.3 圆柱度公差常用的修饰符号 127
6.4.4 圆柱度公差的检测 127
本章习题 128
第7章 方向公差的理解与应用 131
7.1 平行度公差 131
7.1.1 平行度公差的应用 132
7.1.2 平行度公差最大实体的应用 133
7.1.3 平行度公差相切平面的应用 134
7.1.4 平行度公差常用的修饰符号 135
7.1.5 平行度公差的检测 135
7.2 垂直度公差 137
7.2.1 垂直度公差的应用 138
7.2.2 垂直度公差最大实体的应用 139
7.2.3 垂直度公差相切平面的应用 140
7.2.4 垂直度公差常用的修饰符号 141
7.2.5 垂直度公差的检测 141
7.3 倾斜度公差 144
7.3.1 倾斜度公差的应用 144
7.3.2 倾斜度公差最大实体的应用 145
7.3.3 倾斜度公差相切平面的应用 146
7.3.4 倾斜度公差常用的修饰符号 146
7.3.5 倾斜度公差的检测 147
本章习题 149
第8章 位置度公差的理解与应用 152
8.1 位置度公差的理解 152
8.1.1 位置度公差的定义及其计算 153
8.1.2 位置度公差与要素尺寸无关原则 155
8.1.3 位置度公差最大实体要求 155
8.1.4 位置度公差最小实体要求 157
8.1.5 位置度延伸公差带 157
8.1.6 单方向位置度公差标注 158
8.1.7 位置度公差管控对称关系 159
8.1.8 位置度公差管控同轴关系 160
8.1.9 位置度公差不带基准 160
8.1.10 位置度零公差最大实体要求 161
8.1.11 组合位置度公差标注与理解 162
8.1.12 位置度公差应用在多个成组要素上 165
8.2 位置度公差的检测 166
8.2.1 位置度公差与要素尺寸无关原则检测 166
8.2.2 位置度公差最大实体要求检具设计 169
8.2.3 组合位置度公差最大实体要求检具设计 170
8.3 图纸中位置度公差的计算 171
本章习题 173
第9章 轮廓度公差 176
9.1 理论轮廓 176
9.2 面轮廓度公差 176
9.2.1 面轮廓度公差不带基准 177
9.2.2 面轮廓度公差带基准 178
9.2.3 非对称面轮廓度公差 180
9.2.4 动态面轮廓度公差 180
9.2.5 非均匀面轮廓度公差带 183
9.2.6 面轮廓度公差常用的修饰符号 183
9.2.7 面轮廓度公差同时应用在多个表面 184
9.2.8 面轮廓度公差应用在闭合的表面 185
9.2.9 面轮廓度和位置度公差组合应用 186
9.2.10 组合面轮廓度公差的理解与应用 187
9.2.11 面轮廓度公差的检测与原理 191
9.3 线轮廓度公差 192
9.3.1 线轮廓度公差不带基准 193
9.3.2 线轮廓度公差带基准 193
本章习题 194
第10章 跳动度公差 197
10.1 全跳动公差 197
10.1.1 全跳动公差的应用与检测 198
10.1.2 全跳动公差管控的功能 202
10.2 圆跳动公差的标注与检测 203
本章习题 204
第11章 复合公差 206
11.1 复合轮廓度公差 206
11.1.1 复合轮廓度公差的标注规则 206
11.1.2 复合轮廓度公差应用在单一的表面要素 207
11.1.3 复合轮廓度公差应用在成组表面要素 208
11.2 复合位置度公差 212
11.2.1 复合位置度公差的标注规则 212
11.2.2 复合位置度公差应用在成组尺寸要素 212
本章习题 218
参考文献 221
序
制造业是国民经济的基础和工业化的产业主体,而与制造业息息相关的就是产品图纸,图纸的标注决定了产品质量、后期的检测和加工成本。合理的图纸标注首先一定要很好地表达产品的功能,同时能有效地控制产品的成本,并且图纸解释唯一,不存在歧义性。合理的公差标注、基准的选择,保证了产品可制造性,以及测量的重复和再现性。
早期的国内外大部分尺寸公差标准与规范,包括公差配合、几何公差、一般公差等,不能适应现代制造业信息化和数字化生产的发展。目前大多数工程师还在按照传统的正负尺寸公差标注图纸,这样的图纸往往有很多缺点,如由于对图纸的不同理解导致各个部门的工程师相互之间扯皮推诿,产品功能无法通过图纸准确地表达,检测结果不统一,一个产品多个测量结果,机器无法自动读取和识别标注的PMI信息。无论是国外提倡的工业4.0,还是中国制造强国战略,其中一个共同点就是智能制造。今后的产品设计是直接在3D模型上标注基准和公差等制造信息(即PMI信息),而且标注和3D模型的几何特征关联,机器通过提取特征自动获取相关的标注信息,从而轻松地实现数字化检测、制造和仿真,实现设计、制造和检测的一体化,最大限度地缩短产品开发周期,当然这些都离不开图纸基本的语言——GD&T。
几何尺寸和公差(Geometric
Dimensioning and Tolerancing,GD&T),包括尺寸公差和几何公差,是国际上能精确描述产品几何技术规范的工程图纸语言,欧美企业广泛地采用,国内越来越多的企业也开始重视并采用GD&T标注图纸,对应的国际标准是ASME
Y14.5—2018。通过GD&T中的基准,12个基本公差符号、24个公差修饰符号、20多个常用的基本术语,以及尺寸公差,能够对产品的功能进行准确无误的表达和管控,缩短设计时间,减少设计改动,提高设计质量。GD&T能够准确地体现客户设计意图,提高产品设计和过程设计的可靠性,以及产品尺寸公差的验证和检测性,降低产品的检测和制造成本。GD&T标注的图纸不但清晰易懂,而且标注的思路和逻辑也容易被工程师接受,如GD&T中三部定图纸思路,第一步分析产品的功能,第二步选择并管控基准要素,第三步用基准要素去管控其他要素和特征。
本书适合制造制企业中的机械结构设计工程师、质量工程师、产品工程师、工艺工程师及现场检验和测量人员使用,也可以作为各大专院校毕业生岗前培训的参考资料和高等工科院校机械类及相关专业的教学参考书。
苏州大学机电学院院长
长江学者
孙立宁
2019年5月
本书是我根据近几年的企业培训经验,结合大量的汽车制造业、航空业、医疗行业、家电和工具行业等的图纸对几何公差要求,并且根据最新GD&T标准ASME
Y14.5—2018,同时参考GPS国内和国际相关标准系列编写而成的。本书详细介绍了几何公差和相关的修饰符号的功能和应用,以及基准在设计、生产和检测过程(包括传统打表法检测、投影仪和CMM测量及检具设计)的应用和理解。编写本书的目的主要是希望工程师们借助书中的内容和案例,提升其图纸公差能力水平,比如,通过正确的几何公差和相关公差修饰符号的标注表达和保证零件的各个装配功能的要求,合理地选择和标注基准要素及对基准要素的管控,如何正确地理解图纸及图纸中的公差检测,包括怎样采用检具设计来验证,如何正确理解并合理应用公差标准中的几大公差原则等。
本书在编写过程中遵循以下3个原则。
(1)严格遵守相关的国际和国内几何尺寸和公差标准。
(2)案例设计和图表分析充分考虑相关行业中工程师们实际面临的图纸问题,通过相关案例和图表,有助于工程师对国际和国内公差标准的理解和应用;
(3)对标准的符号、定义的解释都尽量结合图表和文字,通俗易懂地解读标准内容,并且每章节都设计了课后习题,用来帮助工程师对相关章节内容的理解和回顾。
本书共11章。第1章介绍了为什么要学习GD&T,GD&T在图纸标注中到底可以给企业带来哪些收益,以及能解决实际图纸中的哪些问题,并且阐述了传统的正负尺寸公差标注具有哪些缺点。第2、3章详细阐述了GD&T标准ASME
Y14.5—2018中常用的25个术语和基本定义,以及12个基本公差符号和24个公差修饰符号的理解和应用。第4章详细解释了相关公差原则的理解和应用,如独立原则和包容原则、最大实体(MMC)和最小实体(LMC)原则及尺寸标注的基本规则。第5章详细地介绍了基准(即基准参照系),包括基准的标注、基准的建立、公共基准的理解、怎样利用基准建立坐标系、基准最大实体原则对公差和产品测量的影响等。第6、7、8、9、10章系统地介绍了形状公差、方向公差、位置度公差、轮廓度公差和跳动度公差在图纸中的标注和应用,以及这些12个公差的检验和验证。第11章介绍了复合公差,包括复合轮廓度和复合位置度公差的标注规则、理解,以及复合公差和相关组合公差标注的区别。另外,除特殊说明外,本书中的尺寸和公差单位都是毫米(mm),书中都不再标注和说明。
最后,衷心感谢在编写本书过程中对我提供帮助和建议的所有人,同时也真诚地欢迎广大读者对本书的不足之处提出指正和建议。
作 者
2019年4月
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