几何公差与公差带的意义与应用

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：这一用来限制实际要素变动的区域就是几何公差带。在多数情况下，除被测要素的特征外，设计要求对公差带形状起决定作用。

1.几何公差带基本概念

几何公差标注是图样中对几何要素的形状、位置提出精度要求时作出的表示。一旦有了这一标注，也就明确了被控制的对象（要素）是谁，允许它有何种误差，允许的变动量（即公差值）多大，范围在哪里，实际要素只要做到在这个范围之内就为合格。在此前提下，被测要素可以具有任意形状，也可以占有任何位置。这使几何要素（点、线、面）在整个被测范围内均受其控制。这一用来限制实际要素变动的区域就是几何公差带。既然是一个区域，则一定具有形状、大小、方向和位置四个特征要素。

为讨论方便，可以用图形来描绘允许提取（实际）要素变动的区域，这就是公差带图，它必须表明形状、大小、方向和位置关系。

2.几何公差带的要素

几何公差带的4个要素是公差带形状、大小、方向和位置关系。

1）公差带的形状

公差带的形状是由要素本身的特征和设计要求确定的。常用的公差带有以下11种形状：两平行直线之间的区域、两等距曲线之间的区域、两平行平面之间的区域、两等距曲面间的区域、圆柱内区域、两同心圆间的区域、圆内区域、球内区域、两同轴圆柱面间的区域、一段圆柱面、一段圆锥面，如图4-28所示。

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图4-26　几何公差带的形状

（a）两平行直线间的区域；（b）两等距曲线间的区域；（c）两平行平面间的区域；（d）两等距曲面间的区域；（e）圆柱内区域；（f）两同心圆间的区域；（g）圆内区域；（h）球面区域；（i）两同轴圆柱面间的区域；（j）一段圆柱面；（k）一段圆锥面

公差带呈何种形状，取决于被测要素的形状特征、公差项目和设计时表达的要求。在某些情况下，被测要素的形状特征就确定了公差带形状。如被测要素是平面，则其公差带只能是两平行平面；被测要素是非圆曲面或曲线，其公差带只能是两等距曲面或两等距曲线。必须指出。被测要素要由所检测的公差项目确定，如在平面、圆柱面上要求的是直线度公差项目，则要作一截面得到被测要素，被测要素此时呈现为平面（截面）内的直线。在多数情况下，除被测要素的特征外，设计要求对公差带形状起决定作用。如对于轴线，其公差带可以是两平行直线、两平行平面或圆柱面，视设计给出的是给定平面内、给定方向上或是任意方向上的要求而定。有时，几何公差的项目就已决定了几何公差带的形状。如同轴度，由于零件孔或轴的轴线是空间直线，同轴要求必是指任意方向的，其公差带只有圆柱形一种。又如圆度公差带只可能是两同心圆，而圆柱度公差带则只有两同轴圆柱面一种。

2）公差带的大小

公差带的大小是指公差标注中公差值的大小，它是指允许实际要素变动的全量，它的大小表明形状位置精度的高低，按上述公差带的形状不同，可以是指公差带的宽度或直径，这取决于被测要素的形状和设计的要求，设计时可通过在公差值前加或不加符号φ加以区别。

对于同轴度和任意方向上的轴线直线度、平行度、垂直度、倾斜度和位置度等要求，所给出的公差值应是直径值，公差值前必须加符号φ。对于空间点的位置控制，有时要求任意方向控制，则用到球状公差带，则符号为Sφ。

对于圆度、圆柱度、轮廓度（包括线和面）、平面度、对称度和跳动等公差项目，公差值只可能是宽度值。对于在一个方向上、两个方向上或一个给定平面内的直线度、平行度、垂直度、倾斜度和位置度所给出的一个或两个互相垂直方向的公差值也均为宽度值。

公差带的宽度或直径值是控制零件几何精度的重要指标。一般情况下，应根据GB/T 1184—1996来选择标准数值，如有特殊需要，也可另行规定。

3）公差带的方向

在评定几何误差时，形状公差带和位置公差带的放置方向直接影响到误差评定的正确性。

对于形状公差带，其放置方向应符合最小条件。

对于方向位置公差带，由于控制的是正方向，故其放置方向要与基准要素成绝对理想的方向关系，即平行、垂直或理论正确的其他角度关系。

对于定位位置公差带，除点的位置度公差外，其他控制位置的公差带都有方向问题，其放置方向由相对于基准的理论正确尺寸来确定。

4）公差带的位置

形状公差带只是用来限制被测要素的形状误差，其本身不作位置方面的要求，如圆度公差带限制被测的截面圆实际轮廓圆度误差，至于该圆轮廓在哪个位置上、直径多大都不属于圆度公差控制之列，它们是由相应的尺寸公差控制的。实际上，只要求形状公差带在尺寸公差带内便可，允许形状公差在尺寸公差带范围内任意浮动。

方向公差带强调的是相对于基准的方向关系，其对实际要素的位置是不作控制的，实际要素的位置由相对于基准的尺寸公差或理论正确尺寸控制。如机床导轨面对床脚底面的平行度要求，它只控制实际导轨面对床脚底面的平行性是否合格，至于导轨面离地面的高度，由其对床脚底面的尺寸公差控制，被测导轨面只要位于尺寸公差内，且不超过给定的平行度公差带，就视为合格。因此，依被测要素离基准的距离不同，平行度公差可以在尺寸公差带内上或下浮动变化。

定位公差带强调的是相对于基准的位置（其必包含方向）关系，公差带的位置由相对于基准的理论正确尺寸确定，公差带的位置是完全固定的。其中同轴度、对称度的公差带位置与基准（或其延伸线）位置重合，即理论正确尺寸为0，而位置度则应在x、y、z坐标上分别给出理论正确尺寸。

几何公差与公差带的意义与应用

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