第十二讲形位公差的选择

机械设计中形位公差的确定及选择摘要：在进行机械设计时，如何保证机械产品零件的精度，是设计人员必须要考虑的问题。

形位公差是控制机械产品零件几何精度技术的条件。

正确选择形位公差项目和合理确定其公差等级及公差值，能保证零件的使用要求，提高经济效果。

文章就机械设计过程中如何合理选用形位公差进行了一些探讨。

关键词：机械设计；形状公差；位置公差；标注公差；选择；控制在机械与仪器仪表设计及制造工艺的设计中，公差配合与技术测量与设计、制造及质量控制等方面密切相关，其精度的要求是靠尺寸公差、形状公差、位置公差来保证的，是优化产品质量的可靠保障。

在现代工业飞速发展、产品换代频繁的新形势下，其重要性尤为明显。

如何合理并正确地确定被测要素的形状位置公差公差值，是一项十分慎重的工作。

1 形位公差和位置公差的关系及选择经过加工的机械零件表面，不但会有尺寸偏差，而且会有形状和相对位置的误差，这些误差会影响零件的互换性。

为此，国家标准规定了形状和位置的允许变动量。

位置公差是关联实际要素的方向或位置对基准所允许的变动全量，形状公差是单一实际要素的形状所允许的变动全量，位置公差的公差带包容整个被测要素，因此，在很多情况下，位置公差是能够控制形状误差的。

如在定位公差中，同轴度可以控制轴线的形状误差，对称度和位置度可以控制平面度误差。

又如在跳动公差中，端面全跳动可以控制平面度误差，径向跳动可以控制圆度误差，径向全跳动可以控制圆度、直线度，圆柱度误差。

所以.在确定形状公差和位置公差过程中，一旦位置公差给定后，当作用上已能够控制相应的形状误差，且能满足使用要求时，就不必再提形状公差的要求了。

2 形位公差值的确定正确选择形位公差项目和合理确定其公差等级及公差值，能保证零件的使用要求，提高经济效果。

确定形位公差值的方法，有类比法和计算法两种。

常用的是类比法。

计算法一般很少使用.只有在高精度要求的场合才用。

在零件加工中，由于受到机床精度的限制，故在己加工完成的零件上，所有要素都存在形位误差，但不是所有要素都要在图纸上规定形位公差。

形位公差的关系及合理设计与选择[摘要] 形状位置公差的设计与选择是零件尺寸精度设计的重要组成部分，但由于形位公差项目多，且个项目之间的关系错中复杂，容易混淆和设计出错，本文就易混淆形状位置公差的设计与选择做一探讨研究。

[关键词] 形位公差设计与选择在机械设计中，合理地选择形位公差，是保证零件使用要求，提高产品经济效益的重要方面，但实际生产中往往见到一些图纸上形位公差选择不合理，直接影响产品的性能与制造成本，这类问题主要是设计者对形位公差的关系不够明确，对有些形位公差项目认识不清所造成。

本文就几种易混的形位公差关系及合理选择作如下论述，仅供参考。

由于位置公差是关联实际要素的方向或位置对基准所允许的变动全量，而形状公差是单一实际要素的形状所允许的变动全量，位置公差的公差带包容整个被测要素。

因此，在很多情况下，位置公差是能够控制形状误差的。

如在形位公差中，同轴度可以控制轴线的形状误差;对称度和位置度可以控制平面度误差;径向跳动可以控制圆度误差;径向全跳动可以控制圆度、直线度、圆柱度误差，所以在确定形位公差时，一旦位置公差给定，能控制相应的形状误差，且能满足使用要求时，就不必再提形状公差的要求。

一、圆柱度与圆度、直线度圆度公差控制回转体垂直于轴线正截面内的形状误差;素线直线度公差控制圆柱体轴线方向截面内的形状误差;圆柱度公差控制任一正截面和轴线方向截面的形状误差。

因此，圆柱度公差完全能控制圆度和素线直线度公差。

当回转体给定了圆柱度公差后，一般就不必再给出圆度或素线直线度公差要求。

当然，从检测的角度来考虑，圆柱度的检测比圆度与直线度困难。

所以，对于一般精度的圆柱体零件，还是用圆度与直线度来控制为好。

二、圆柱体素线直线度与轴线直线度圆柱体素线直线度公差控制圆柱面上素线的形状误差;轴线直线度公差控制圆柱体轴线的形状误差，尽管两者控制的被测要素不同，但它们之间是有联系的，即当圆柱体轴线存在直线度误差时，一定存在素线直线度误差，且素线直线度误差大于轴线直线度误差。

形位公差的标注及公差原则形位公差是指用于表达零件形状和位置相对关系的一种公差，常用于机械制造领域中。

在进行形位公差标注时，需要遵循一定的公差原则。

1.标注应清晰、准确、简洁。

标注应该尽量简洁明了，以便于技术人员的理解和使用。

标注的内容应该尽可能地覆盖全部的形位公差要求，同时避免出现重复或冗余的标注。

2.具有优先原则。

形位公差的标注应当按照优先级的原则进行，即先标注定位公差，再标注尺寸公差。

这样有利于确保零件在组装和使用中的相对位置关系，同时保证尺寸公差的可接受范围内。

3.采用统一的标准。

形位公差的标注应当采用统一的标准，以确保各个工作环节的一致性和标准化。

常用的标准有ISO、GB等，选择合适的标注标准有助于降低误差和提高工作效率。

4.标注应符合设计要求。

形位公差的标注应当符合设计要求，保证零件的功能和性能要求得到满足。

标注时应考虑到零件的实际用途和功能，避免标注过多或过少的公差要求。

6.标注应遵循通用的规则。

形位公差的标注应当遵循通用的标注规则，以便于各个环节的交流和理解。

标注时应注意统一标注符号、标注位置和标注方式，确保标注的清晰明了和一致性。

形位公差的标注和公差原则对于机械制造领域中的工程师和技术人员来说，具有非常重要的意义。

标注的准确性和清晰性直接影响到零件的质量和性能，同时也对于工艺的控制和生产的效率有着重要的影响。

因此，在进行形位公差标注时，需要认真遵循上述的原则，以确保标注的准确性和可理解性。

机械设计中形位公差的重要性及选择形位公差和尺寸公差、表面粗糙度一样都是评定产品质量的重要技术指标。

形位公差对机器、仪表等各种产品的性能―工作精度、连接强度、密封性、运动平稳性、耐磨性、噪声等都有一定影响。

对于在高速、高温、重载条件下工作的精密机器与仪器提出合理的形位公差要求就更为重要。

形位公差在机械设计中起着举足轻重的作用，作为一名优秀的机械设计师必须能够灵活运用形位公差在自己的设计中，以此来提高产品的性价比，满足企业现代化生产的要求。

1、形位公差标准简介我国最新的国家标准是GB/T1182-2008《产品几何技术规范（GPS）几何公差形状、方向、位置和跳动公差标注》，等同采用ISO1101：2004《产品几何技术规范（GPS）几何公差形状、方向、位臂和跳动公差标注》（英文版）。

该标准对形位公差的标注及应用进行了规范性的要求。

检测标准是GB/T1958-2004《产品几何技术规范（GPS）形状和位置公差检测规定》。

形状、方向、位置和跳动公差一般统称为形位公差。

2、形位公差形成原因及原理从设计图样到零件的形成，必须经过加工的过程、无论设备的精度和操作工人的技术水平多么高，要使加工的零件达到理想的形状和完全准确的位置，仍然是不可能的，零件的实际形状和位置与理想形状和位置总是存在一定的偏离量，该偏离量就是该零件的形状和位置误差，即形位公差。

形位公差包括要素、公差带和基准（形状公差没有基准，位置公差一般都有基准）三部分。

要素由点、线、面组成，形位公差就是对这些要素在形状和其相互间方向或位置的精度要求。

限制实际要素的变动范围是公差带，公差带之间的间距便是公差值，设计时确定公差值后，其零件的被测实际要素则必须在规定的公差带里。

凡是要确定两个（或多个）要素的方向、位置关系时，都要涉及到基准，当基准确定后，被测要素的要求也就确定下来了。

3、形位公差的选择原则选择形位公差应充分保证零件的品质要求，尽可能方便生产，同时获得最佳经济效益。

【摘要】形位公差项目的选择在机械产品的设计与制造中非常重要，它直接影响产品的使用性能和加工成本。

因此，在选择形位公差项目时，必须使产品既有较好的使用功能，又有较好的加工经济性。

【关键词】零件加工；形位公差的选择；满足使用要求；技术经济效益最大化零件在加工过程中不仅有尺寸误差，同时由于机床精度、加工方法等多种原因，使得零件的加工表面、轴线对称中心平面等的实际形状和位置相对于设计所要求的理想形状和位置，也不可避免地存在着误差，我们称它为形状和位置误差（简称形位误差）。

形位误差对机械产品的制造、机械零部件的使用和工作性能的影响不容忽视。

为保证机械产品的质量和零件的互换性，在对零件的尺寸误差加以控制的同时，必须对形位误差也加以控制，规定合理的形位公差，才能真正的保证产品质量。

国家标准规定形位公差共有14个项目；具体看下表。

形位公差项目及符号在使用过程中，正确地选用形位公差项目，合理地确定形位公差值，对提高产品的质量和降低成本，具有十分重要的意义。

1、形位公差项目的选择形位公差项目选择的基本依据是要素的几何特征、零件的结构特点和使用要求。

因为任何一个机械零件，都是由简单的几何要素组成，机械加工时，零件上的要素总是存在着形位误差的。

形位公差项目就是针对零件上某个要素的形状和要素之间的相互位置的精度要求而确定的。

所以选择形位公差项目的基本依据是要素。

然后，按照零件的几何特征、功能要求、方便检测来选定。

1）根据零件的几何特征来考虑零件的几何特征不同，会产生不同的形位误差。

例如：回转类（轴类、套类）零件中的阶梯轴，它的轮廓要素是圆柱面、端面、中心要素是轴线。

圆柱面选择圆柱度是理想项目，因为它能综合控制径向的圆度误差、轴向的直线度误差和素线的平行度误差。

也可选用圆度和素线的平行度。

从项目特征看，同轴度主要用于轴线，是为了限制轴线的偏离。

跳动能综合限制要素的形状和跳动公差。

其他诸如平面零件，选用平面度项目，槽类零件选用对称度项目，均基于零件存在不同的几何特征的原因。

浅析零件设计中形位公差的选取【摘要】在零件设计中,形位公差的选取不但是设计的难点,亦是设计的关键。

正确、合理地选择形位公差,对提高产品的质量和降低成本,具有十分重要的意义,本文就零件设计中选择形位公差项目、形位公差数值以及公差基准时值得注意的一些问题进行了分析。

【关键词】形位公差项目特征尺寸公差表面粗糙度基准在零件设计中,形位公差的恰当选取不但是设计的难点,亦是设计的关键,对保证设计的合理性、可靠性,对提高产品质量、降低成本具有重大意义。

本文就零件设计中选择形位公差项目、确定形位公差数值以及基准选择应注意的问题进行了分析。

1 形位公差项目的选取选取形位公差项目总原则:在保证零件功能要求的前提下,应尽量使形位公差项目减少。

具体设计中值得注意的有以下几点:(1)考虑零件的使用功能对零件不同功能的要求,决定零件需选用不同的形位公差项目。

例如:阶梯轴两轴承位置明确要求限制轴线间的偏差,则应采用同轴度。

但如果阶梯轴对形位精度有要求,而无须区分轴线的位置误差与圆柱面的形状误差,则可选择跳动项目;在设计中机床导轨应规定直线度和平面度公差以保证轴的运转精度,与滚动轴承相配合的轴颈应规定圆柱度公差,对其轴肩应规定端面跳动公差。

箱体类零件,为保证运动件之间的正常啮合、提高承载能力轴承孔轴线之间需要满足平行度要求都是,给定结合面的平面度要求则是为保证平面的良好密封性。

(2)考虑零件的几何特征要素零件的几何特征不同,会产生不同的形位误差。

例如回转类零件中的阶梯轴,它的轮廓要素是圆柱面、端面,中心要素是轴线。

同轴度主要用于轴线,是为了限制轴线的偏离的。

圆柱度无疑是圆柱面形状公差理想项目,能综合控制径向的圆度误差、轴向的直线度误差和素线的平行度误差。

但需注意:当选定为圆柱度,而对圆度无进一步要求时,就不必再选择圆度,以免重复。

(3)考虑检测的方便性以及加工条件在满足功能要求的前提下,确定公差项目必须考虑现有条件检测的方便性、可行性与经济性,应该选用测量简便的项目,可将所需的公差项目用控制效果相同或相近的公差项目来代替。

形位公差的选择与应用【摘要】分析了零件在加工过程中产生误差的原因及如何控制误差的大小；以及在机械合理使用中，形位公差所充当的重要角色以及其存在的重要作用。

基准的选择及形位公差等级，公差值的确定原则。

【关键词】形位公差；基准；公差等级；公差值一般按产品图纸加工的产品零件，由于使用的机床、工夹具以及工艺操作等方面的原因的影响，不可能做得是图纸设计的理想尺寸，其几何参数不可避免地总会产生一些加工误差，这样的误差称为几何量误差。

这些误差归纳起来分为四类：尺寸误差、表面光洁度误差、形状误差、位置误差。

虽然零件上的几何量误差会影响零件的使用功能和互换性，但实践证明，只要将这些误差控制在一定范围内，则零件的使用功能和互换性都能得到保证。

零件几何参数允许的变动量和几何参数公差主要包括：尺寸公差、形状公差、位置公差等。

而形状公差与位公差的合理使用是评定零件质量的重要指标之一。

1 公差项目的选择在保证零件功能要求的前提下，应尽量使形位公差项目减少，检测方法简便。

以获得较好的经济性。

因此，公差项目的选择应从以下几个方面考虑；1）应考虑零件的几何特征；2）零件的使用功能；3）同时需要关注的是形位公差所具备的控制功能，由于形位公差所具有的差异性，因此其表现出来的控制功能也是具有显著的差异性的，所以在公差项目选择的过程中，还应该注重各自功能的发挥和控制；4）检测的方便性。

2 基准部位的选择在评定位置误差时，无论是定向误差、定位误差，还是跳动都涉及到一个重要的关键性因素，那就是基准要素，所谓基准，它是理想基准要素的简称，其主要作用就是为了确定基本的被测要素的。

所以对于基准的选择应该尤为注意，注意的内容主要包括以下几个方面：1）从零件设计的角度来看，基准的确定应该和零件的基本结构特点以及各要素的协调关系紧密联系在一起。

如图1为我矿索道下破碎机二轴零件图，图中，1处与2外分别与滚动轴承E42620相配合，所以基准Aφ100（即图示1处）作为2处同轴度要求的定位基准。

形位公差的选择-工程直线度、平面度（摘自GB/T1184-1996）主参数 L /mm 公差等级 6 7 8 9 10 11 12 公差值/um ≤10 3 5 8 12 20 30 60 >10-16 4 6 10 15 25 40 80 >16-25 5 8 12 20 30 50 100 >25-40 6 10 15 25 40 60 120 >40-63 8 12 20 30 50 80 150 >63-100 10 15 25 40 60 100 200 >100-160 12 20 30 50 80 120 250 >160-250 16 25 40 60 100 150 300 >250-400 20 30 50 80 120 200 400 >400-630 25 40 60 100 150 250 500 >630-1000 30 50 80 120 200 300 600 注：棱线和回转表面的轴线、素线以其长度的基本尺寸作为主参数；矩形平面以其较长边、圆平面以其直径的基本尺寸作参数，。

圆度、圆柱度（摘自GB/T1184-1996）主参数 d(D) /mm 公差等级 6 7 8 9 10 11 12 公差值/um ≤3 2 3 4 6 10 14 25 >3-6 2.5 4 5 8 12 18 30 >6-10 2.5 4 6 9 15 22 36 >10-18 3 5 8 11 18 27 43 >18-30 4 6 9 13 21 33 52 >30-50 4 7 11 16 25 39 62 >50-80 5 8 13 198 30 46 74 >80-120 6 10 15 22 35 54 87 >120-180 8 12 18 25 40 63 100 注；回转表面、球、以直径的基本尺寸作为主参数平行度、垂直度、倾斜度（摘自GB/T1184-1996）主参数 L、d(D) /mm 公差等级 6 7 8 9 10 11 12 公差值/um ≤10 8 12 20 30 50 80 120 >10-16 10 15 25 40 60 100 150 >16-25 12 20 30 50 80 120 200 >25-40 15 25 40 60 100 150 250 >40-63 20 30 50 80 120 200 300 >63-100 25 40 60 100 150 250 400 >100-160 30 50 80 120 200 300 500 >160-250 40 60 100 150 250 400 600 >250-400 50 80 120 200 300 500 800 >400-630 60 100 150 250 400 600 1000 >630-1000 80 120 200 300 500 800 1200 注：被测要素以其长度或直径的基本尺寸作为主参数同轴度、对称度、圆跳动和全跳动（摘自GB/T1184-1996）主参数 d(D) /mm 公差等级 6 7 8 9 10 11 12 公差值/um ≤1 4 6 10 15 25 40 60 >1-3 4 6 10 20 40 60 120 >3-6 5 8 12 25 50 80 150 >6-10 6 10 15 30 60 100 200 >10-18 8 12 20 40 80 120 250 >18-30 10 15 25 50 100 150 300 >30-50 12 20 30 60 120 200400 >50-120 15 25 40 80 150 250 500 >120-250 20 30 50 100 200 300 600 >250-500 25 40 60 120 250 400 800 注：被测要素以其直径或宽度的基本尺寸作为主参数位置度公差值数系（摘自GB/T1184-1996） (um) 1 1.2 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 1X10n 1.2x10n 1.5x10n 2x10n 2.5x10n 3x10n 4x10n 5x10n 6x10n 8x10n 注：n为正整数。