差壳球心位置度公差基准选择研究

董恒波 林业球 黄祖思

摘 要：形位公差和尺寸公差一样都是评定产品质量的重要技术指标，形位公差对装配体零件性能影响至关重要。对于有方向和位置要求的关联被测要素，它的方向和位置是由基准要素来确定的，如果没有基准，被测要素的方向和位置就无法确定，因此形位公差的基准选择就十分重要。形位公差基准选择应考虑零件功能需求，加工工艺，装配及检测。

关键词：差壳;位置度基准;检测

1 位置度公差简介

位置度公差是以带方框的理论正确尺寸和基准来给定被测要素的理想位置，并对每一个被测要素给定位置度公差，以此限制被测要素的实际位置对其理想位置的变动（偏离）。理论正确尺寸是不附带公差的，理论正确尺寸是用来确定被测要素的理想位置和理想方向。给出的位置度公差带相对于理论正确位置对称分布，对隐含的0°、90°、180°或零距离的理论确尺寸可省略标注。

位置度的标注和检测必须明确被测要素相对基准要素的理论位置，如果被测要素的理论基准位置无法确定，位置度公差带就无法确定，及标注的位置度公差是毫无意义的。图1是孔的位置度公差标注示例及公差带解释，被测孔的提取轴线应落在公差带为φ0.1的圆柱体内，该圆柱轴线理论由基准A、B、C和理论正确尺寸30和50确定。

2 位置度基準选择

在评价位置误差时，无论是定向，还是定位误差都涉及到一个重要关键因素，那就是基准要素。基准要素选择应考虑零件设计，加工工艺，装配关系，以及测量检测，即零件的设计基准应统一于零件的加工基准，满足装配要求，且检测方便。某差壳位置度球心位置度设计如图2是所示，位置度公差带如图3所示。假设基准的选择满足加工工艺和装配关系要求，位置度公差带也满足设计要求，下面讨论球心位置度要求按照图2中①和②两种不同的基准标注时对测量影响。

2.1 球心位置度按照图2序号①标注方式时位置度测量分析：

如图3所示，差壳球心位置度的理论位置是提取要素基准轴线A-B和C-D交点，如若提取要素基准轴线C-D对A-B的对称度和垂直度为零时，E1点为球心的理论位置，则球心的位置度公差带是以E1为基准Sφ0.1球内。

考虑提取要素基准轴线C-D对A-B有对称度0.04和垂直度0.08的要求，提取要素基准轴线C-D投影到截面S1的长方形上，且投影落在截面S1内。如若提取要素基准轴线C-D和A-B不相交，即球心理论位置不能确定。如若用提取要素基准轴线A-B和C-D投影确定球心的理论位置，则理论球心在S1区域内变动，S3围成的区域是理论球心在S1区域内变动时，提取要素球心的位置度公差的在S3截面的投影。

三坐标按照序号①的标注测量球心位置度时，球心的理论位置只能用提取要素基准轴线A-B和C-D的投影的交点确定，假设E2点为提取要素基准轴线C-D在S2平面的投影，E3点为提取要素球心的位置，投影法确定球心理论位置导致测量结果有一下两种结果：

a.当提取要素基准轴线A-B投影到C-D确定理论球心为E2，此时球心提取点E3距离理论球心位置E2点的距离为0.04，即位置度公差为φ0.08，测量结果是满足位置度要求φ0.1。

b.当提取要素基准轴线C-D投影到A-B确定理论球心点为E1时，此时球心提取点E3距离理论球心位置E1点的距离为0.06，即位置度公差为φ0.12，测量结果是不满足位置度要求φ0.1。

同样的提取要素球心，因为基准要素不确定，用投影法确定基准导致的测量结果矛盾，基准的选择决定了测量的基准，显然这种标注方法是不合理的。

2.2 球心位置度按照图3序号②标注时位置度测量分析：

图2序号②差壳球心位置度标注，提取要素球心分别按照提取要基准素轴线A-B和C-D分别做同轴度要求，两个方向的同轴度的公差带相交的部分就是球心位置度的公差带，虽然球心理论位置没有唯一确定，但是两个圆柱相交区域限制了球心的位置度公差带，即使提取要素基准轴线A-B和C-D不相交，也不会影响测量的结果。如图3所示，当球心提取点是E3点时，E3点是不满足相对于提取要素基准轴线A-B的同轴度φ0.1要求，不管E3点相对于提取要素轴线C-D是否满足同轴度要求，E3点的位置度都是不满足要求的。

虽然图2序号②位置度标注方法国标中没有明确的事例和说明，但是两个方向的同轴度的交集就是位置度公差带，理论上是可行的，测量结果也是唯一的，安照序号②位置度标注方法显然更合理。

3 结束语

通过对差壳球心位置度两种不同的基准选择和测量结果的对比分析，加深对位置度公差的理解，位置度公差基准选择必须考虑检测可行性和准确性，基准的选择就决定了测量的方法。

参考文献：

[1]GB/T 13319-2003产品几何技术规范（GPS）几何公差、位置度公差标注法.