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1、1 位 置 度 2014年8月 形位公差专题宣讲 2 位置度同包容要求、最大实体要求一样，也是形位公差诸项目中 的理解难点，对位置度的认识无论是有多年工作经验的老同志，还 是新同志都有一个反复实践，反复认识的过程。 今天我们就把产品图样设计-形位公差标注中常见的 “位置度”讲 一下，希望能对工作有所帮助。 一、位置度概念 大家知道，形位公差的表达采用的是公差带概念，而不是线性的 尺寸公差概念。所以，在谈位置度之前，先谈谈公差带概念。 1、公差带概念 简单地说，公差带就是图样上对零件的形状或位置要求是通过公 差带来表示的。或说：形位公差带就是限定被测实际要素的一个带 形范围，其形态随零件形态的不
2、同而不同，需据情解释。 3 4 形位公差国家标准GB/T11822008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第18章：“形位公差的定义中 对每项形位公差的定义，其实就是对每项形位公差项目之公差带特征、形 态的具体描述。领阅浏览该标准18章内容 由此可感到形位公差与尺寸公差在形态上 的区别。尺寸公差是线性的，形位公差是带形或圆柱形的，统称为形位公 差带。 举二个例子，先看图1。 图中，形位公差框格标注了被测轴轴线对基准面A的垂直度公差t， 意即要求被测轴的实际轴线必须位于一直径为 t ，且垂直于基准面A的圆 柱区域。这个限定的圆柱区域就是该形位公差的公差带。 5
3、 再看图2。 图中，形位公差框格标注了两孔中界线相对于零件两侧边中心线的对称 度公差 t ，意即要求两被测孔实际轴线的中界线必须位于一对称于基准中心 线，且距离为 t 的两平行平面之间的区域，这个限定的区域就是该形位公 差的公差带。 推而广之，图样上所有形位公差标注所表示的都是某种具体形态的公差带。 当我们看到图样上所标注的形位公差时，联系到零件的形状应能想象出它的形 位公差带形态。 6 2、位置度是典型的公差带概念 为进一步说明公差带概念，我们来看看位置度。熟悉一下位置度，我们会真正 体会到公差带概念的实用性和必要性，因为位置度是典型的公差带概念。下面我 们看看位置的控制是如何由用尺寸公差控
4、制进步到用位置度公差控制的。 看图3（a） 该例中，2孔的位置直接用 L、L1、L2的尺寸公差控制，我们可以想象 出，以尺寸公差控制出来的位置公差带的形状会不合理（呈方形或矩形不如 圆形的可利用面积大），且孔的位置会随孔的位移而产生积累误差。因此人 们有感：位置公差的标注必须摆脱尺寸公差的束缚，建立起自己的独立的形位公 差带才能改变这种状况。这是导致形位公差带概念产生的主要原因。 7 如何摆脱尺寸公差的束缚，建立独立的位置公差带？ 以该例来说，若把L、L1、L2 改为 L 、 L1 、 L2 ，使其摆脱尺寸公差 的束缚，然后再单独给出位置公差t，不就解决了吗？伟大的位置度公差概 念由此诞生！见
5、图（b） 这样就消除了尺寸公差，建立起了自己单独的位置度公差体系也即将用 尺寸公差控制孔位置误差的做法改为了用位置度公差来控制孔位置误差。这样 就可按需要设定位置公差带的形状、位置、大小，做到最大限度的合理。由此 可见，位置度与公差带概念的关系是何等密切，没有公差带概念就没有位置 度。位置度是最具代表性的公差带概念项目，学习位置度有助于对公差带的理 解。 8 二、位置度的优点 位置度的优点，也就是公差带概念的优点，主要是指位置度与尺寸公差相比较而言。 1、扩大了公差带的面积 如图4 a）所示，孔的位置是通过尺寸公差控制的，其由尺寸公差形成的公差带是 2t2t的方形。而图4 b）所示孔的位置是用
6、位置度表示的，其公差带是为2 2 t的 圆。比较两公差带（见图4 c），可以看出位置度公差带2 2 t正好是尺寸公差带 2t2t的外接圆。一般来说，孔的实际位置如果处在方形四个顶点处能够满足使用要求 的话，则其位置处在2 2 t的圆上也应能满足要求，因此圆形公差带更为合理，而且比 方形公差带面积扩大了57。 2、避免了积累误差 大家知道，成组要素的位置用尺寸公差控制，不可避免地要产生积累误差。如 图所示。当孔距孔的距离为- t，孔距孔的距离为1t 时，B-C两 孔之间的距离将达到22t；当孔距孔的距离为 t，孔距孔的距离 为1 - t 时，B-C两孔之间的距离将小到22t，也即B-C两孔之间的
7、距离积累 误差将达到2t。 反过来说，如果设计要求A、B、C 三孔中任意两孔间的距离误差允许值是2t ，若用尺寸公差控制，则 L、L1的尺寸公差就只能给定为t，因为有积累误差， B与C之间的误差即可达到2t。这无形中缩小了B与A、C与A之间的公差值。 位置度的出现，积累误差的问题才得以解决。（见下述） 9 图 2 积累误差将 达到2t 10 根据上述设计要求，若把上图改用位置度标注（ 如图所示）。 这时，其位置公差带是3个2t的圆柱，各孔实际轴线位置都落在各自2t的 圆形公差带内即合格。此时，A、B、C 三孔中任意两孔的距离误差均可达到2t ，即控制在2t之内。 从设计的角度看，位置度真正表达
8、了设计要求，且其公差分布合理，在保证零 件功能的情况下，能最大限度地将所有能用的零件都判合格，从而使零件容易制 造。 图 11 以上我们从公差带的形状和积累误差两个方面谈了位置度的优点。当然位置度 的优点远不止这些，有些需要在实践中慢慢体会。当然位置度的使用，也并不意 味着尺寸公差的注法就不能用了，只不过它为我们提供了一种更新的标注方法而 已，使用中还需据情确定。 至此，我们似乎对位置度有了一点感觉，但还不够，我们还需对其做进一步了 解： 三、位置度公差带的确定 位置度是形位公差诸项目中应用与解释需据情灵活掌握的一个项目。其公差带 的形状和位置各种各样，与基准的关系也千变万化，必须根据具体情形
9、作具体分 析。 1、单个要素位置度的公差带 再次引导浏览GB/T11822008 尺寸。 12 例，见图，被测孔D的位置公差带是一与基准面垂直，与基准面的 距离为L1，与基准面C的距离为，直径为t，高度等于板厚的一圆柱空间。 例2，见图8，被测斜面的位置公差带是一与基准轴的中心线成夹角，公 差带中心线与轴线交点到基准面的距离为，宽度为公差值的两平行面之间 的区域。 图 图8 13 再如图，个被测孔孔的公差带各自是一与基准孔中心线的距离为， 与基准面的距离为L1，直径为t的一圆柱空间。 再如图10，被测孔的位置公差带是一与基准孔的垂直中心线的距离为 L， 与键槽中心线的距离为 L1，直径为 t
10、的一圆柱区域。 图 图10 14 2、成组要素位置度的公差带 1） 什么是成组要素？ 成组要素从数量上看是2个或2个以上的要素同时作为被测或基准的一组要素 ，它们在功能上表现为是一组不可分割的整体。 下图11上的8个孔是不是孔组呢？/ 是不是成组要素？这不能简单地回答。 这要看8个孔在功能上的关系。 图11 15 如果该零件的使用情况如图12所示，其8个孔的作用都是用于把盖紧固到缸体 上，即作用是一致的，则这8个孔便是一组是成组要素。 成组要素在功能上应视为一个整体，它们之间没有基准与被测的关系，但它们 之间有较为严格的位置要求。如果其中有一个位置超出了规定的范围，就会导致 整体无法装配。 图
11、12 16 如果该零件的用途变了，如图13所示，8个孔是分成三组的。左边3个，右边3 个分别与两个零件联接，上.下两孔与主体联接。很明显，这时这8个孔就不是一 组，而是三组。左3孔为一组，右3孔为一组，上.下两孔为一组。 因此，我们应认识到，成组要素是从功能角度出发，根据各要素在功能上的关 系而划分的，并非是纯几何概念。 图13 17 2） 成组要素位置度公差带不是一个而是一组 看图14左图 8孔的位置度t的公差带我们应意识到这个孔的位置 度公差带是一组整体，见其公差带几何图框。 在这个公差带组中，8个个体的直径各是小t，8个个体带必须位于直径为大 的公共轨道圆上，且系均布。 图14 公差带几
12、何图框 18 3） 成组要素位置度的有或无基准 单个要素的位置度，一定是有基准的，如前面的图7、图8、图9、图10，而成组要素却 分无基准和有基准两种情形。 成组要素位置度无基准之情形 仍以图14为例， 图14 这里，8个孔各孔的位置只要位于大的公共轨道圆上 ，且系均布，也即在组系内的位置保证了，就能保证与缸 体上8个孔对上，就能插拧入螺栓。而这个8孔组系在圆盖 上的位置（如相对于圆盖中心的位置，再如相对于圆盖周 边的位置）要求却不是很严，有些许错移不要紧，故无需 特别规定其相对于圆盖中心的位置或相对于圆盖圆周边的 位置度要求。【其在圆盖上的位置误差由孔组中心相对于 圆盖外圆中心的对称度未注公
13、差控制即可。】（对称度未 注公差值见Q/LDJ01.061-12005表6） 这种情形即是无基准之情形。 19 成组要素位置度有基准之情形 以图15为例， 这里，缸体上设有止口，缸盖需放入止口内再与缸体紧固连接，这时，8D孔组相对于 缸盖外圆的位置度误差就要求比较严，因若错移量过大，会致缸盖放不进去，或放进去了 ，但8个孔对不上。因此需特别注出8D孔组的位置度公差的给定前提8D孔组的中 心线必须位于圆盘的中心（即与外圆同轴）也即需注出基准。另外还应要求8D 孔需与基准面B垂直，故再加注出基准。 这种情形即为有基准之情形。 图15 公差带几何图框中心应位 于圆盘中心且垂直于平面 20 3）成组要
14、素位置度的标注 成组要素位置度标注时，必须把该组要素的数量明确地表注在公差框格的上方，其定位 尺寸必须用理论正确尺寸表示即矩形框框起来，如图16所示 再如图17，如果位置度是对8孔中的某6孔而言的，则应明确表示清楚： 如标注出“6D均布（按8孔）”（至于涂有黑色标记的两孔之尺寸及形位公差应据情 另行标注）。 图16 图17 21 3、复合位置度 图17是常见的位置度标注方法。 这里，孔与孔之间的位置用位置度表示，孔组在零件上的位置用尺寸公差表示，一般来 说这两种位置公差的精度是不同的尺寸公差一般都给定的大于位置度公差。也即两个 公差大小不一样。 想，孔组在零件上的位置能不能也用位置度控制呢？如
15、何区分两个不同的位置度呢？ 我们说可以，用复合位置度就可以。 就该图而言，可改为下图18所示的复合位置度标注形式 。 图17 22 这里，把尺寸 L 也用理论正确尺寸框框起来，把其尺寸公差改用位置度标注为t1。 也即对3D 孔组给出了两个位置度公差带，各孔要同时受两个公差带的约束，故称之为 复合位置度。 复合位置度的标注由上、下两排公差框格组成。规定：上排框格用以标注整组要素的 定位公差；下排框格用以标注成组要素内各要素之间的位置公差。 也即：上面的 公差带 3t1，系要求整组要素相对于基准面要垂直、相对于面 的距离要为，相对于面距离要为，孔与孔之间的距离分别应为L1、L2。它实际是代 替了原
16、来的尺寸公差。 下面的公差带3t，要求孔组内各孔的实际位置应处在3个t公差带之内，三个孔 的间距分别为L1、L2 。因其只要求垂直于基准面，没提及基准B、C，故不受基准面和 的约束，也即孔组在平面上可以漂移。 在两个公差带的共同约束下，其控制效果如下图19所示 图18 23 图19 复合位置度的检测要麻烦，需用两套量规： 这里，白圈是3t孔距公差带（仅要求垂直于平面，因而可以面上漂移）， 黑圈是3t1孔组的定位公差带（它不仅要求与基准面A垂直，而且相对于B 侧面和C 侧面有距离要求，故其在平面坐标系中是固定的）。在这双公差带中，被测要素的实 际位置只有处在两个公差带的重叠部分才是合格的。 24 一套不涉及基准，只模拟三个孔的最大实体实 效边界及其孔距，以控制实际孔的最大实体实 效状态及孔距，如
