《机加检验工》 | 第三章 认识零件图上的技术要求 第三节 形位公差

本节要回答形位公差的问题（见图1.1）。零件在加工过程中，会产生或大或小的形状和位置误差，简称形位误差。形位误差，是零件实际的形状和位置，与零件理想的形状和位置之间的误差。

形位误差过大，会影响机器、仪器、仪表、刀具、量具等各种机械产品的工作精度、联结强度、运动平稳性、密封性、耐磨性和使用寿命等，甚至还与机器在工作时的噪声大小有关。因此，为了保证机械产品的质量，保证零部件的互换性，作为零件的设计者，应把形位误差限制在一定的范围内，即给定一定的形位误差，并标在零件的图样上，这给定的形位误差就叫形状公差和位置公差（简称形位公差）；作为零件的加工者，在加工过程中，应把形位公差控制在给定的范围内；作为零件的检验者，应能判断加工完毕的零件的形位公差，是否在给定的范围之内。

作为机加工检验，就是要能判断加工完毕的零件的形位公差，是否在给定的范围之内。如在给定的范围之内，则该零件是合格的；如不在给定的范围之内，则该零件是不合格的。如能对不合格的零件，提出整改措施，就更好。

一、形位公差常用的几个术语及其含义

以图1.1为例来讲述。

1.零件的几何要素

各种零件尽管几何特征不同，但都是由称为几何要素的点、线、面所组成。形位公差的研究对象是构成零件几何特征的点、线、面等几何要素。

2.零件的理想要素

具有几何意义上的要素。理想状态下的要素。

3.零件的实际要素

零件上实际存在的要素。零件的形位公差，实际上就是实际要素对理想要素的差异。

4.零件的被测要素

图样上给出的形状或（和）位置公差的要素。

5.零件的基准要素

用来确定被测要素方向或（和）位置的要素。理想基准要素简称为基准。

二、形状公差的项目及符号

1.形状公差的项目及符号

形状公差的项目及符号见表3.2。

2.直线度

用以限制被测实际直线对其理想直线变动量的一项指标。如图3.3所示。被限制的直线有：平面内的直线，回转体的母线，平面与平面交线和轴线等。

图3.3 直线度示意图

（a）圆柱轴线的直线度是Φ0.01（b）圆柱母线的直线度是0.01

3.平面度

用以限制实际表面对其理想平面变动量的一项指标。公差带是距离为公差值的两平行平面之间的区域。

如图3.4所示。该零件上面的平面度是0.1毫米，也就是说该零件的上面，在距离为0.1毫米的两平行平面之间的区域内，否则，该零件上面的平面度就不合格，该零件也就不合格。

图3.4 平面度示意图

４.圆度

用以限制实际圆对其理想圆变动量的一项指标。它的公差带是指在同一正截面上，半径差为公差值的两同心圆之间的区域。

如图3.5所示。该零件侧面的圆柱是0.02毫米，也就是说该零件的每个圆的截面，都要在距离为0.02毫米的两同心圆之间的区域内。否则，该零件侧面的圆度就不合格，该零件也就不合格。

图3.5 圆度示意图

在图1.1中，Φ32侧面的圆度是0.06毫米。

5.圆柱度

限制实际圆柱面对其理想圆柱面变动量的一项指标。它的公差带是指半径差为ｔ的两同轴圆柱面之间的区域。

如图3.６所示。圆柱侧面的圆柱度是0.05毫米，也就是说该零件的侧面在半径差为0.05毫米的两同轴圆柱面之间的区域内。否则，该零件侧面的圆柱度就不合格，该零件也就不合格。

图3.6 圆柱度示意图

6.线轮廓度

限制实际曲线对其理想曲线变动量的一项指标。公差带是包络一系列直径为公差值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。

如图3.7所示。该零件上方曲线的线轮廓度是0.04毫米，也就是说该零件上方曲线在包络一系列直径为0.04毫米的圆的两包络线之间的区域内，否则，该零件上面的线轮廓度就不合格，该零件也就不合格。

图3.7 线轮廓度示意图

7.面轮廓度

限制实际曲面对其理想曲面变动量的一项指标。公差带是包络一系列直径为公差值ｔ的球的两包络面之间的区域，诸球球心位于理想轮廓面上。

如图3.8所示。该零件上方曲面的面轮廓度是0.02毫米，也就是说该零件上方曲面在包络一系列直径为0.02毫米的球的两包络面之间的区域内。

图3.8 面轮廓度示意图

三、位置公差的项目及符号

1.位置公差的项目及符号

位置公差的项目及符号见表3.2。

2.平行度

限制实际要素对基准，在平行方向上变动量的一项指标，如图3.9所示。

图3.9 平行度示意图

（a）上面对下面的平行度（b）孔的轴线对下面的平行度

图3.9（a）中，基准要素是下面，被测要素是上面，上面对下面的平行度是0.05毫米，也就是说零件的上面要在距离为0.05毫米，并且平行于下面的两平行平面的区域内。否则，该零件上面对下面的平行度就不合格，该零件也就不合格。

图3.9（b）中，基准要素是下面，被测要素是孔的轴线，孔的轴线对下面的平行度是0.05毫米，也就是说零件孔的轴线件要在距离为0.05毫米，并且平行于下面的两平行平面的区域内。否则，该零件孔的轴线对下面的平行度就不合格，该零件也就不合格。

3.垂直度

限制实际要素对基准，在垂直方向上变动量的一项指标，如图3.10所示。

图3.10 垂直度示意图

图3.10中，基准要素是底面，被测要素是Φｄ的轴线，Φｄ的轴线对底面的垂直度是0.05毫米，也就是说零件Φｄ的轴线要在直径为0.05毫米，并且垂直于底面的圆柱面内的区域，否则，该零件孔Φｄ的轴线对底面的垂直度就不合格，该零件也就不合格。

4.倾斜度

限制实际要素对基准，在倾斜方向上变动量的一项指标。可以把平行度、垂直度理解为倾斜度的特殊情况。

5.同轴度

限制被测轴线偏离基准轴线的一项指标，它的公差带是直径为公差值ｔ，且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域，如图3.11所示。

图3.11 同轴度示意图

在图3.11中，基准要素是Φｄ2的轴线，被测要素是Φｄ1的轴线，Φｄ1的轴线对Φｄ2的轴线的同轴度是0.1毫米，也就是说零件Φｄ1的轴线要在直径为0.1毫米，并且与Φｄ2的轴线同轴的圆柱面的区域内，否则，该零件Φｄ1的轴线对Φｄ2的轴线的同轴度就不合格，该零件也就不合格。

6.对称度

限制被测线、面，偏离基准直线、平面的一项指标。被测要素的理想位置由理论正确尺寸和基准所确定，如图3.12所示。

图3.12 对称度示意图

在图3.12中，基准要素是零件的中心线（面），被测要素是槽的两个面，零件槽的两个面对零件中心线的对称度是0.1毫米，也就是说零件槽的两个面要在距离为0.1毫米，并且与中心线（面）对称的两个平行平面的区域内，否则，该零件就不合格。

7.位置度

限制被测要素实际位置对其理想位置变动量的一项指标。被测要素的理想位置由理论正确尺寸和基准所确定，如图3.13所示。

图3.13 位置度示意图

在图3.13中，基准要素是零件的右面和底面，被测要素是四个孔的轴线，四个孔的轴线对零件右面和底面的位置度是0.1毫米，也就是说零件四个孔的轴线，要在直径为0.1毫米，并且以四个孔各自轴线的理想位置为轴线的圆柱面内。否则，该零件就不合格。

8.圆跳动

关联实际要素绕基准回转一周时，可允许的最大跳动量（最大与最小尺寸之差），为圆跳动公差。跳动量是指示器（常用百分表），在绕着基准轴线回转的被测表面上测得的值。它分为三种类型：

（1）径向圆跳动。检测方向垂直于基准轴线。公差带是垂直于基准轴线的，任意一测量平面内，半径差为公差值t，且圆心在基准轴线上的两个同心圆之间的区域，如图3.14所示。图3.1４中，基准要素是左右端Φｄ1的公共轴线，被测要素是Φｄ2的侧面，零件Φｄ2的侧面对Φｄ1的公共轴线的径向圆跳动是0.05毫米，也就是说，该零件以Φｄ1的公共轴线为旋转轴线，旋转一周时，Φｄ2任意一圆截面的最大跳动量，不能超过0.05毫米。否则，该零件就不合格。

图3.1４径向圆跳动示意图

图1.1中，Φ32的侧面对左端的Φ3０和Φ2７的公共轴线的圆跳动是0.015毫米。

（2）端面圆跳动。检测方向平行于基准轴线。公差带是在与基准轴线同轴的，任意一直径位置的测量圆柱面上，沿母线方向宽度为ｔ的圆柱面区域，如图3.15所示。

图3.15 端面跳动示意图

图3.15中，基准要素是Φｄ的轴线，被测要素是左端面，零件左端面对Φｄ轴线端面的圆跳动是0.05毫米，也就是说，该零件以Φｄ的轴线为旋转轴线，旋转一周时，左端面的最大跳动量，不能超过0.05毫米。否则，该零件就不合格。

（3）斜向圆跳动。检测方向既不平行，也不垂直于基准轴线，但一般应为被测表面的法线方向。公差带是在与基准轴线同轴的，任意一测量圆锥面上，沿母线方向宽度为ｔ的圆锥面区域，如图3.16所示。

图3.16 斜向跳动示意图

图3.16中，基准要素是Φｄ的轴线，被测要素是圆锥的侧面，该零件圆锥的侧面对Φｄ轴线的斜向圆跳动是0.05毫米，也就是说，该零件以Φｄ的轴线为旋转轴线，旋转一周时，圆锥侧面的任意一圆截面的最大跳动量，不能超过0.05毫米。否则，该零件就不合格。

9.全跳动

关联实际要素绕基准连续回转时，可允许的最大跳动量

（最大与最小尺寸之差），为全跳动公差。跳动量是指示器（常用百分表）在绕着基准轴线，连续回转时，被测表面上测得的值（最大与最小尺寸之差）。它分为两种类型：

（1）径向全跳动公差，如图3.17所示。基准要素是左右端Φｄ1的公共轴线，被测要素是Φｄ2的侧面，零件Φｄ2的侧面对Φｄ1的公共轴线的径向全跳动是0.05毫米。其含义是：零件不仅绕Φｄ1的公共轴线连续回转，而且百分表要沿轴向运动，这时，百分表读数值的变动量不能超过0.05毫米。否则，该零件就不合格。

图3.17径向全跳动示意图

（a）径向全跳动标注示意图（b）径向全跳动测量示意图

（2）端面全跳动公差。如图3.18所示，基准要素是Φｄ的轴线，被测要素是左端面，零件左端面对Φｄ的轴线的全跳动公差为0.05毫米。其含义是：

零件不仅绕基准连续回转，而且百分表在端面，沿图示的方向运动，这时，百分表读数值的变动量不能超过0.05毫米。否则，该零件就不合格。

图3.18 端面全跳动示意图

（a）端面全跳动标注示意图（b）端面全跳动测量示意图

四、形位未注公差值的规定

为简化制图，对一般机床加工就能保证的形位精度，不必在图样上标注出形位公差。

五、图样上的其他标注

图样上除了尺寸及形位公差要求以外，还有其他一些技术要求。如图1.1表中：C0.5代表倒角，（配作，用CAD画）代表Φ3的孔要与其轴配合加工。

当然，限于篇幅，还有一些技术要求：如零件力学性能方面、热处理方面、铸造方面等要求，本书没有讲到。

但是，图样上主要的技术要求是尺寸及形位公差。至于其他方面的技术要求，读者朋友可在实践工作中学习。

（作者：董代进 饶传锋 胡云翔）