产品几何技术规范(GPS)中公差原则的实用性分析

[摘 要] 如何选择和应用《产品几何技术规范（GPS）几何公差》中的公差原则，在具体生产实践中正确理解独立原则、相关要求的实质就显得尤为重要。随着我国工业化进程的加快，产品图纸上选用的相关要求就会越来越多。

[关键词] GPS公差原则独立原则相关要求

引言

产品几何技术规范（Geometrical Product Specifications 简称GPS）是机械制造业的最重要基础标准之一，其中公差原则的正确应用对产品的性能及扩大零件的合格性有着重要的影响。任何一个零件图样上注出的尺寸公差和几何公差都要根据其功能要求按照公差原则标准（GB/T 4249-2009）确定他们之间的关系（独立原则和包容要求）。几何公差标准（GB/T 16671-2009）则规定了相关要求（最大实体要求、最小实体要求、可逆要求）的具体内容，科学地选择公差原则中的各种相关要求就显得尤为重要。

独立原则选用

一般情况下。零件图样上给定的尺寸公差和其相应几何要素的几何公差按其功能要求大都均可独立，也即大都可按独立原则进行标注。但此处必须重申，从几何要素的形状误差与其相应的尺寸公差的关系而言，有的必然受尺寸公差所约束。如偶数棱圆形造成的圆度误差，轴线无弯曲时圆柱面素线直线度和素线平行度误差；有的本不受尺寸公差所约束，如奇数棱圆形造成的圆度误差，轴线直线度误差。所谓尺寸公差和相应几何要素的几何公差相互独立，严格来讲，是针对本不受尺寸公差约束的几何误差而言，对于必然受尺寸公差约束的几何误差无独立可言。国家标准可以严格的概括规定，但使用者必须根据零件结构和工艺方法的不同对此有清楚的概念。

除了未注几何公差均采用独立原则之外；对于非配合件某些尺寸公差要求较大，而几何公差要求较严者也宜采用独立原则。对于虽有配合要求，但配合性质要求不严的孔、轴、其尺寸公差和相应几何要素几何公差之间的关系亦可采用独立原则。

相关要求选用

如果零件图样上对某些尺寸公差和其相应几何要素的几何公差按其功能要求需要使其相互有关的，那就要视其具体的功能要求、结构特点和生产情况选用相关要求中的包容要求，最大实体要求（包括可逆要求用于最大实体要求），或者最小实体要求（包括可逆要求用于最小实体要求）。

1.包容要求选用

尺寸公差与几何公差之间的关系按其功能要求需要遵守包容要求时，单一实际要素（如单一圆柱面或两平行对应平面）应遵守其最大实体状态，其局部实际尺寸不得超出最小实体尺寸。

包容要求主要用于单一圆柱面或两平行对应平面相配合的孔、轴必须保证配合性质者，用孔、轴的最大实体状态保证最小间隙或控制最大过盈；而且使其局部实际尺寸不大于孔的最小实体尺寸（孔的最大极限尺寸），不小于轴的最小实体尺寸（轴的最小极限尺寸），以控制最大间隙或保证最小过盈。除上述主要应用场合外，还可用于非配合的孔、轴、如光滑极限量规、某些位置量规的工作部位。

2.最大实体要求（包括可逆要求用于最大实体要求）选用

尺寸公差与几何公差之间的关系按其功能要求遵守最大实体要求时，被测要素或基准要素（均为中心要素）相应轮廓要素遵守其最大实体实效状态。若可逆要求不用于最大实体要求，其局部实际尺寸不得超出最大实体尺寸和最小实体尺寸，若可逆要求用于最大实体要求，当被测要素的几何误差值小于给出的几何公差值时，允许其相应轮廓要素的局部实际尺寸超出最大实体尺寸。

最大实体要求在连接件（用螺钉、螺栓等进行连接）中应用十分广泛，尤其对大批大量生产的产品。它不仅可以有效地保证装配互换性，提高生产效率；而且允许几何误差超出其给出的公差值，对可逆要求用于最大实体要求还允许相应的尺寸公差增大，因此又可进一步最大限度地提高产品合格率。

3.最小实体要求（包括可逆要求用于最小实体要求）选用

尺寸公差与几何公差之间的关系按其功能要求需要遵守最小实体要求时。被测要素或基准要素（均为中心要素）相应轮廓要素应遵守其最小实体实效状态，若可逆要求不用于最小实体要求，其局部实际尺寸不得超出最大实体尺寸和最小实体尺寸。若可逆要求用于最小实体要求，当被测要素的几何误差值小于给出的几何公差值时，允许其相应轮廓要素的局部实际尺寸超出其最小实体尺寸。

最小实体要求与最大实体要求同样具有既可以有效地保证装配互换性，提高生产效率；而且允许几何误差超出其给出的公差值，对可逆要求用于最小实体要求还允许相应的尺寸公差增大，因此又可进一步最大限度地提高产品合格率。但最小实体要求不能用功能量规检验，要用诸如三坐标测量机等测量仪器测量并计算出体内作用尺寸，以此判断被测孔、轴的实际实体状态是否超出其最小实体实效状态。而且最小实体要求纳入我国和国际标准的时间不长，应用经验尚有不足，再加上他的适用场合有些特殊，所以目前应用尚不够广泛。

结 语

在生产实践中应用《产品几何技术规范（GPS）几何公差GB／T 16671-2009》时，要着重理解相关要求中尺寸公差与几何公差之间关系转变的关键点，但重中之重的是掌握最重要的基本术语（最大、最小实体状态；体内、体外作用尺寸；最大、最小实体实效状态）。由于相关要求允许几何误差可以超出其给定的公差值，可逆要求还允许相应的尺寸公差可以增大，因此又最大限度地提高了产品的合格率。但要真正理解最新国家标准对公差原则的规定，还要仔细研究国际标准ISO2692:2006在这方面的变化。

参考文献：

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[4]杨好学.互换性与技术测量（第二版）[M].西安：西安电子科技大学出版社,2010：108 -117.

作者单位：西安航空技术高等专科学校机械工程系陕西西安