形位公差相互关系和取代应用

徐勤军 李宏波

摘要：论述了形位公差各项之间的关系、单项公差和综合公差之间的关系及取代应用方法。

关键词：形位公差；取代应用

1、引言

国家标准《形状和位置公差》包括形状公差——直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度；定向位置公差——平行度、垂直度、倾斜度；定位位置公差——同轴度、对称度、位置度；跳动——径向、斜向、端面圆跳动，径向、端面全跳动。这些项目虽然概念不同，但却有密切联系，有些项目比较相似或受其他项目控制，有些是单项公差，有些属于综合公差，在一定的条件下可以互相取代应用。有时由于技术人员对它的理解不同，造成应用上的混乱，给零件的制造和检测带来困难，因此，有必要深刻了解形状和位置公差之间的关系，熟练掌握它们的各种取代用法，这样，在标注零件的形位公差時，在满足要求的情况下做到最简洁、最明确、最实用，加工最经济，检测最方便。

2、形状公差相互取代

2.1.圆柱度、直线度、圆度

圆柱度是限制实际圆柱面对理想圆柱面变动量的一项指标。它的公差带是以公差值t为半径差的两个同轴圆柱面之间的区域。它控制了圆柱体横剖面和轴剖面内的各项形状公差，诸如圆度、轴线直线度，素线直线度等。应用时，一般标注了圆柱度就没有必要再标注圆度，直线度。如果一定要单独标注圆度、直线度，则其公差值必须小于圆柱度公差值以表示设计上对径向或轴向形状公差提出进一步要求。

一般圆柱度误差用圆度仪或三坐标测量装置检测，如果没有这些装置，建议不要使用圆柱度，可分别用圆度和圆柱面素线的平行度来代替使用。

用圆度和平行度来代替圆柱度时，应根据圆柱体的长径比确定圆度公差值与平行度公差值。

1）当圆柱体长度大于其直径时，素线平行度公差值必须相应大于其圆度公差值（见图1a）。

2）当圆柱体长度等于其直径时，素线平行度公差值与其圆度公差值也应相等（见图1b）。

3）当圆柱体长度小于其直径时，素线平行度公差值必须相应小于其圆度公差值（见图1c）。

2.2.圆度、线轮廓度

圆度是限制实际圆对理想圆变动量的一项指标，其公差带是以公差值t为半径差的两同心圆之间的区域。

线轮廓度是限制实际曲线对理想曲线变动量的一项指标，其公差带是包络一系列直径为公差t的圆的两包络线之间的区域，诸圆圆心应位于理想轮廓线上。从线轮廓度公差带可见，线轮廓度不仅要求它的轮廓形状正确，还有一定的尺寸要求，即它的理想形状与尺寸有关，类似于尺寸偏差。而圆度则不然，它只限制两同心圆的半径之差，至于两同心圆的直径大小没有要求，两同心圆的位置不确定。所以，标注了线轮廓度可以得到类似于采用包容原则的效果。

3、位置公差与形状公差

零件被测要素的实际位置、方向总是和它的实际形状紧密联系在一起的。所以关联要素的理想边界控制了要素的实际位置和方向，也必然控制了该要素的形状误差。为了操作方便起见，不论用综合量规检验还是用指示式量仪测量，一般都直接在被测量要素的轮廓表面进行。所以位置误差是实际位置和实际形状所产生的综合效果，即测得的位置误差中包含了形状误差。所以通常同一要素给出的形状公差值应小于位置公差值（见图2）。

4、定向位置公差与定位位置公差相互取代

定向公差与定位公差的关系如同位置公差与形状公差关系一样，通常定位公差可以控制定向要求，因为被测实际要素在定位公差带内不仅其位置公差变化（平移）受到控制，同时方向变化（角位移）亦受到控制。

4.1.同轴度、平行度

如图3中两孔轴线同轴度公差完全可以控制两轴线的平行度要求，因其控制了被测轴线对基准的平移、倾斜或弯曲，所以不必再标注两孔轴线平行度。

4.2.位置度与垂直度

位置度是一项综合公差。如图4所示，两孔轴线的直线度及两孔轴线对基准面的垂直度可由位置度综合控制，没有必要再重复标注。

4.3.定位公差（位置度、同轴度、对称度）

所有定位公差的项目可由位置度来取代标注（见图5）。

5、结束语

本文介绍了形位公差相互关系和取代应用，形状公差、定向位置公差与定位位置公差之间可以相互取代，有利于产品研发，给生产制造带来方便。

参考文献：

[1]杨黎明，黄凯，李恩至，陈士贤编 机械零件设计手册 1986

[2]汪恺.新编形位公差标准讲解 中国标准出版社（北京）1997，97-98