形位公差相互關系和取代應用

徐勤軍 李宏波

摘要：論述了形位公差各項之間的關系、單項公差和綜合公差之間的關系及取代應用方法。

關鍵詞：形位公差；取代應用

1、引言

國家標準《形狀和位置公差》包括形狀公差——直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度、面輪廓度；定向位置公差——平行度、垂直度、傾斜度；定位位置公差——同軸度、對稱度、位置度；跳動——徑向、斜向、端面圓跳動，徑向、端面全跳動。這些項目雖然概念不同，但卻有密切聯系，有些項目比較相似或受其他項目控制，有些是單項公差，有些屬于綜合公差，在一定的條件下可以互相取代應用。有時由于技術人員對它的理解不同，造成應用上的混亂，給零件的制造和檢測帶來困難，因此，有必要深刻了解形狀和位置公差之間的關系，熟練掌握它們的各種取代用法，這樣，在標注零件的形位公差時，在滿足要求的情況下做到最簡潔、最明確、最實用，加工最經濟，檢測最方便。

2、形狀公差相互取代

2.1.圓柱度、直線度、圓度

圓柱度是限制實際圓柱面對理想圓柱面變動量的一項指標。它的公差帶是以公差值t為半徑差的兩個同軸圓柱面之間的區域。它控制了圓柱體橫剖面和軸剖面內的各項形狀公差，諸如圓度、軸線直線度，素線直線度等。應用時，一般標注了圓柱度就沒有必要再標注圓度，直線度。如果一定要單獨標注圓度、直線度，則其公差值必須小于圓柱度公差值以表示設計上對徑向或軸向形狀公差提出進一步要求。

一般圓柱度誤差用圓度儀或三坐標測量裝置檢測，如果沒有這些裝置，建議不要使用圓柱度，可分別用圓度和圓柱面素線的平行度來代替使用。

用圓度和平行度來代替圓柱度時，應根據圓柱體的長徑比確定圓度公差值與平行度公差值。

1）當圓柱體長度大于其直徑時，素線平行度公差值必須相應大于其圓度公差值（見圖1a）。

2）當圓柱體長度等于其直徑時，素線平行度公差值與其圓度公差值也應相等（見圖1b）。

3）當圓柱體長度小于其直徑時，素線平行度公差值必須相應小于其圓度公差值（見圖1c）。

2.2.圓度、線輪廓度

圓度是限制實際圓對理想圓變動量的一項指標，其公差帶是以公差值t為半徑差的兩同心圓之間的區域。

線輪廓度是限制實際曲線對理想曲線變動量的一項指標，其公差帶是包絡一系列直徑為公差t的圓的兩包絡線之間的區域，諸圓圓心應位于理想輪廓線上。從線輪廓度公差帶可見，線輪廓度不僅要求它的輪廓形狀正確，還有一定的尺寸要求，即它的理想形狀與尺寸有關，類似于尺寸偏差。而圓度則不然，它只限制兩同心圓的半徑之差，至于兩同心圓的直徑大小沒有要求，兩同心圓的位置不確定。所以，標注了線輪廓度可以得到類似于采用包容原則的效果。

3、位置公差與形狀公差

零件被測要素的實際位置、方向總是和它的實際形狀緊密聯系在一起的。所以關聯要素的理想邊界控制了要素的實際位置和方向，也必然控制了該要素的形狀誤差。為了操作方便起見，不論用綜合量規檢驗還是用指示式量儀測量，一般都直接在被測量要素的輪廓表面進行。所以位置誤差是實際位置和實際形狀所產生的綜合效果，即測得的位置誤差中包含了形狀誤差。所以通常同一要素給出的形狀公差值應小于位置公差值（見圖2）。

4、定向位置公差與定位位置公差相互取代

定向公差與定位公差的關系如同位置公差與形狀公差關系一樣，通常定位公差可以控制定向要求，因為被測實際要素在定位公差帶內不僅其位置公差變化（平移）受到控制，同時方向變化（角位移）亦受到控制。

4.1.同軸度、平行度

如圖3中兩孔軸線同軸度公差完全可以控制兩軸線的平行度要求，因其控制了被測軸線對基準的平移、傾斜或彎曲，所以不必再標注兩孔軸線平行度。

4.2.位置度與垂直度

位置度是一項綜合公差。如圖4所示，兩孔軸線的直線度及兩孔軸線對基準面的垂直度可由位置度綜合控制，沒有必要再重復標注。

4.3.定位公差（位置度、同軸度、對稱度）

所有定位公差的項目可由位置度來取代標注（見圖5）。

5、結束語

本文介紹了形位公差相互關系和取代應用，形狀公差、定向位置公差與定位位置公差之間可以相互取代，有利于產品研發，給生產制造帶來方便。

參考文獻：

[1]楊黎明，黃凱，李恩至，陳士賢編 機械零件設計手冊 1986

[2]汪愷.新編形位公差標準講解 中國標準出版社（北京）1997，97-98