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1、第四章第四章 几何公差与几何误差检测几何公差与几何误差检测（2） 4 公差原则公差原则 确定同一要素几何公差与尺寸公差之间的相互关系应确定同一要素几何公差与尺寸公差之间的相互关系应遵循的原则称为公差原则。遵循的原则称为公差原则。 公差原则分为独立原则和相关要求。公差原则分为独立原则和相关要求。 一、有关公差原则的一些术语及定义一、有关公差原则的一些术语及定义 1. 体外作用尺寸体外作用尺寸 外表面（轴）的体外作用尺寸外表面（轴）的体外作用尺寸 dfe 与实际外表面体外与实际外表面体外相接的最小理想面的直径（或宽度），图相接的最小理想面的直径（或宽度），图4-35a。 内表面（孔）的体外作用尺寸
2、内表面（孔）的体外作用尺寸 dfi 与实际内表面体外与实际内表面体外相接的最大理想面的直径（或宽度），图相接的最大理想面的直径（或宽度），图4-35b。 图图4-35（a ） （b） 对于关联要素孔、轴，该理想面的轴线（或中心平对于关联要素孔、轴，该理想面的轴线（或中心平面）必须与基准保持图样上给定的几何关系（图面）必须与基准保持图样上给定的几何关系（图4-36）。）。 图图4-36（a ）、（）、（b） 2. 最大实体状态最大实体状态MMC和最大实体尺寸和最大实体尺寸MMS MMC 实际要素在尺寸公差带内并具有实体最大的实际要素在尺寸公差带内并具有实体最大的状态。状态。 MMS 轴的轴的MM
3、SdM轴的上极限尺寸轴的上极限尺寸dmax 孔的孔的MMSDM孔的下极限尺寸孔的下极限尺寸Dmin 3. 最小实体状态最小实体状态LMC和最小实体尺寸和最小实体尺寸LMS LMC 实际要素在尺寸公差带内并具有实体最小的实际要素在尺寸公差带内并具有实体最小的状态。状态。 LMS 轴的轴的LMSdL轴的下极限尺寸轴的下极限尺寸dmin 孔的孔的LMSDL孔的上极限尺寸孔的上极限尺寸Dmax 4. 最大实体实效状态最大实体实效状态MMVC和最大实体实效尺和最大实体实效尺 寸寸MMVS MMVC 实际要素处于最大实体状态，且其对应导出实际要素处于最大实体状态，且其对应导出要素的几何误差等于图样上标注的
4、几何公差时的综合极限状要素的几何误差等于图样上标注的几何公差时的综合极限状态（图样上该几何公差的数值态（图样上该几何公差的数值t的后面标注了符号的后面标注了符号 M ）。）。 MMVS 此综合极限状态的体外作用尺寸。此综合极限状态的体外作用尺寸。 轴的轴的MMVSdMV轴的上极限尺寸轴的上极限尺寸dmin +t 孔的孔的MMVSDMV孔的下极限尺寸孔的下极限尺寸Dmin - t 5. 边界边界 设计时给出边界，用于控制被测要素实际尺寸和几何误设计时给出边界，用于控制被测要素实际尺寸和几何误差的综合结果。边界的形状是被测要素的反形，是具有理差的综合结果。边界的形状是被测要素的反形，是具有理想形状
5、的极限包容面（图想形状的极限包容面（图4-37， BSs 、BSh为轴、孔边界尺为轴、孔边界尺寸寸）。 单一要素的边界没有方位的约束。而关联要素的边界应单一要素的边界没有方位的约束。而关联要素的边界应与基准保持图样上给定的几何关系。与基准保持图样上给定的几何关系。 图图4-37（模拟边界）（模拟边界）二、独立原则二、独立原则 1. 独立原则的含义和在图样上的表示方法独立原则的含义和在图样上的表示方法 独立原则是指图样上对某要素注出或未注出的尺寸公独立原则是指图样上对某要素注出或未注出的尺寸公差与几何公差各自独立，彼此无关，分别满足各自要的差与几何公差各自独立，彼此无关，分别满足各自要的公差原则
6、。公差原则。 GB/T 42492009规定，图样上给定的每一尺寸公差规定，图样上给定的每一尺寸公差要求和几何公差要求均是独立的，应分别满足要求。如要求和几何公差要求均是独立的，应分别满足要求。如果对尺寸公差要求与几何公差要求之间的相互关系有特果对尺寸公差要求与几何公差要求之间的相互关系有特定的要求，应在图样上规定。定的要求，应在图样上规定。 2. 采用独立原则时尺寸公差和几何公差的职能采用独立原则时尺寸公差和几何公差的职能 尺寸公差仅控制被测要素的实际尺寸的变动量，不控尺寸公差仅控制被测要素的实际尺寸的变动量，不控制该要素本身的形状误差。制该要素本身的形状误差。 几何公差控制实际被测要素对其
7、理想形状、方向或位几何公差控制实际被测要素对其理想形状、方向或位置的变动量，而与该要素的实际尺寸的大小无关。置的变动量，而与该要素的实际尺寸的大小无关。 图图4-38 3. 独立原则的主要应用范围独立原则的主要应用范围 尺寸公差与几何公差需要分别满足要求，两者不发尺寸公差与几何公差需要分别满足要求，两者不发生联系（图生联系（图4-39）。）。 图图4-39（a）、）、（b） 要素，对于除配合要求外，还有极高的几何精度要要素，对于除配合要求外，还有极高的几何精度要求求（图（图4-40）。）。 图图4-40 用于未注尺寸公差的要素。用于未注尺寸公差的要素。 三、包容要求三、包容要求 1. 包容包容
8、的标注方法的标注方法 包容要求适用于单一尺寸要素，用最大实体边界包容要求适用于单一尺寸要素，用最大实体边界MMB控控制单一要素的实际尺寸和形状误差的综合结果，并要求实制单一要素的实际尺寸和形状误差的综合结果，并要求实际尺寸不得超出最小实体尺寸。际尺寸不得超出最小实体尺寸。 图图4-41（a）、（）、（b） 按包容要求给出尺寸公差时，需要在公称尺寸的上、按包容要求给出尺寸公差时，需要在公称尺寸的上、下偏差后面或尺寸公差带代号后面标注符号下偏差后面或尺寸公差带代号后面标注符号 E ，如，如 E ， 100H7 E 图样上对孔或轴标注了符号图样上对孔或轴标注了符号 E ，就应满足下列要求：，就应满足
9、下列要求： 对于轴对于轴 dfe dmax 且且 da dmin 对于孔对于孔 Dfe Dmin 且且 Da Dmax 2. 按包容要求标注的图样解释按包容要求标注的图样解释 在最大实体边界范围内，该要素的实际尺寸和形状误在最大实体边界范围内，该要素的实际尺寸和形状误差相互依赖，所允许的形状误差值完全取决于实际尺寸差相互依赖，所允许的形状误差值完全取决于实际尺寸的大小。因此，若轴或孔的实际尺寸处处皆为最大实体的大小。因此，若轴或孔的实际尺寸处处皆为最大实体尺寸，则其形状误差必须为零，才能合格（图尺寸，则其形状误差必须为零，才能合格（图4-42）。）。 3. 包容的主要应用范围包容的主要应用范围
10、 包容要求常用于保证孔与轴的配合性质，特别是配合包容要求常用于保证孔与轴的配合性质，特别是配合公差较小的精密配合要求。公差较小的精密配合要求。 图图4-42 按包容要求给孔、轴尺寸公差后，若对形状精度有更高按包容要求给孔、轴尺寸公差后，若对形状精度有更高的要求，还可以进一步给出形状公差值，这形状公差值必须的要求，还可以进一步给出形状公差值，这形状公差值必须小于给出的尺寸公差值（图小于给出的尺寸公差值（图4-43）。）。 图图4-43 四、最大实体要求四、最大实体要求 最大实体要求适用于尺寸要素的尺寸及其导出要素（轴最大实体要求适用于尺寸要素的尺寸及其导出要素（轴线、中心平面等）几何公差的综合要
11、求。用最大实体实效边线、中心平面等）几何公差的综合要求。用最大实体实效边界界MMVB控制被测尺寸要素的实际尺寸及其导出要素几何控制被测尺寸要素的实际尺寸及其导出要素几何误差的综合结果，并要求实际尺寸不得超出极限尺寸。误差的综合结果，并要求实际尺寸不得超出极限尺寸。 图图4-44 1. 最大实体要求应用于被测要素最大实体要求应用于被测要素 标注方法标注方法 在被测要素几何公差框格中的公差值后面标注符号在被测要素几何公差框格中的公差值后面标注符号 M 。 含义含义 图样上标注的几何公差值是被测要素处于最大实图样上标注的几何公差值是被测要素处于最大实体状态时给出的公差值。体状态时给出的公差值。 给出
12、最大实体实效边界给出最大实体实效边界MMVB：对于轴对于轴 dfe dMV 且且 dmax da dmin对于孔于孔 Dfe DMV 且且 Dmax Da Dmin 允许允许尺寸公差补偿尺寸公差补偿几何公差几何公差。 被测要素按最大实体要求标注的图样解释被测要素按最大实体要求标注的图样解释 单一要素示例单一要素示例（图（图4-45） 图图4-45 关联要素示例关联要素示例（图（图4-46） 图图4-46 2. 最大实体要求应用于被测要素而标注的几何公最大实体要求应用于被测要素而标注的几何公差值为零差值为零 可以给出被测要素处于最大实体状态下的几何公差值可以给出被测要素处于最大实体状态下的几何公
13、差值为零，用为零，用“0 M ”的形式注出（如图的形式注出（如图4-48和图和图4-49所示）。所示）。在这种情况下，被测要素的在这种情况下，被测要素的MMVB边界就是边界就是MMB边边界，这边界尺寸等于界，这边界尺寸等于MMS。达到包容要求的效果。达到包容要求的效果。 标注的形状公差值为零的示例（图标注的形状公差值为零的示例（图4-48） 图图4-48（a）、（）、（b） 标注的方向或位置公差值为零的示例（图标注的方向或位置公差值为零的示例（图4-49） 图图4-493. 最大实体要求应用于基准要素最大实体要求应用于基准要素 基准要素尺寸公差与被测要素方向、位置公差的关系基准要素尺寸公差与被
14、测要素方向、位置公差的关系可以是彼此无关而独立的，或者是相关的。基准要素本可以是彼此无关而独立的，或者是相关的。基准要素本身可以采用独立原则、包容要求或最大实体要求。身可以采用独立原则、包容要求或最大实体要求。 基准要素尺寸公差与被测要素方向、位置公差的关系基准要素尺寸公差与被测要素方向、位置公差的关系采用最大实体要求时，必须在被测要素几何公差框格中采用最大实体要求时，必须在被测要素几何公差框格中的基准字母后面标注符号的基准字母后面标注符号 M 。 最大实体要求应用于基准要素的含义如下：最大实体要求应用于基准要素的含义如下： （1）基淮要素的实际轮廓也受相应的边界控制。）基淮要素的实际轮廓也受
15、相应的边界控制。 （2）在一定条件下，允许基准要素的尺寸公差补偿被）在一定条件下，允许基准要素的尺寸公差补偿被测要素的方向、位置公差。测要素的方向、位置公差。 4. 最大实体要求附加采用可逆要求最大实体要求附加采用可逆要求标注方法标注方法 在被测要素几何公差框格中的公差值后面标注双重符在被测要素几何公差框格中的公差值后面标注双重符号号 M R 。含义含义 允许尺寸公差与几何公差相互补偿。允许尺寸公差与几何公差相互补偿。 图图4-50 5. 最大实体要求的主要应用范围最大实体要求的主要应用范围 只要求装配互换的要素，通常采用最大实体要求。例只要求装配互换的要素，通常采用最大实体要求。例如，用螺栓
16、或螺钉连接的盘形零件上圆周布置的通孔的如，用螺栓或螺钉连接的盘形零件上圆周布置的通孔的位置度公差广泛采用最大实体要求，以充分利用图样上位置度公差广泛采用最大实体要求，以充分利用图样上给出的通孔的尺寸公差。给出的通孔的尺寸公差。 此外，此外，“0 M ”的应用，对于单一要素可以获得包容的应用，对于单一要素可以获得包容要求的效果要求的效果；对于关联要素可以在获得包容要求效果的对于关联要素可以在获得包容要求效果的同时，保证方向、位置精度。同时，保证方向、位置精度。 具体应用举例（图具体应用举例（图4-52，图，图4-53）：）： 图图5-52 图图5-535 几何公差的选择几何公差的选择 零件上仅少
17、数要素对尺寸公差和几何公差有特殊要零件上仅少数要素对尺寸公差和几何公差有特殊要求，需要单独注出公差，而大多数要素对尺寸公差和几求，需要单独注出公差，而大多数要素对尺寸公差和几何公差均无特殊要求，按一般公差处理即可，不必注出何公差均无特殊要求，按一般公差处理即可，不必注出公差。公差。 按按GB/T 11841996的规定，直线度公差、平面度公的规定，直线度公差、平面度公差、方向公差、同轴度公差、对称度公差、跳动公差各差、方向公差、同轴度公差、对称度公差、跳动公差各分分1、2、3、12级，圆度、圆柱度公差各分级，圆度、圆柱度公差各分0、1、2、3、12级。级。 按按GB/T 11841996的规定
18、，统一给出一般公差（未注的规定，统一给出一般公差（未注几何公差）分几何公差）分H、K、L三级。三级。几何公差特征项目及基准要素的选择示例（图几何公差特征项目及基准要素的选择示例（图4-59，图，图4-60）：）： 图图4-59 齿轮轴齿轮轴 图图4-60 轴套轴套 6 几何误差的评定与检测原则几何误差的评定与检测原则 一一. 形状误差及其评定形状误差及其评定 形状误差是指单一实际要素对其理想要素的变动量。形状误差是指单一实际要素对其理想要素的变动量。理想要素的位置应符合最小条件。理想要素的位置应符合最小条件。 图图4-61 二、二、 方向方向误差及其差及其评定定 方向方向误差是指差是指实际关关
19、联要素要素对其具有确定方向的理想要其具有确定方向的理想要素的素的变动量，理想要素的方向由基准确定。量，理想要素的方向由基准确定。 （a） （b） （c ） 图4-70 三、三、 位置位置误差及其差及其评定定 位置位置误差是指差是指实际关关联要素要素对其具有确定位置的理想其具有确定位置的理想要素的要素的变动量，理想要素的位置由基准和理量，理想要素的位置由基准和理论正确尺寸正确尺寸确定。确定。 图4-71（a） （b） 四四、几何误差的检测原则、几何误差的检测原则 同一几何同一几何误差可以用不同的差可以用不同的检测方法来方法来检测。从。从检测原理上可以将常用的几何原理上可以将常用的几何误差差检测方
20、法概括方法概括为下列五种下列五种检测原原则。 1. 与理想要素比较原则与理想要素比较原则 将实际被测要素与其理想要素作比较，在比较过程中将实际被测要素与其理想要素作比较，在比较过程中获得测量数据，然后按这些数据评定几何误差值。获得测量数据，然后按这些数据评定几何误差值。 图图4-72 2. 测量坐标值原则测量坐标值原则 利用利用计量器具的坐量器具的坐标系，系，测出出实际被被测要素上各要素上各测点点对该坐坐标系的坐系的坐标值，再，再经计算算评定几何定几何误差差值。 （a）图样标注注 （b ）按）按x、y方向方向测量量 图4-233. 测量特征参数原则测量特征参数原则 测量量实际被被测要素上具有代
21、表性的参数，用它近似表示要素上具有代表性的参数，用它近似表示几何几何误差差值。 例如，在例如，在圆柱同一横截面内的几个方向上，柱同一横截面内的几个方向上，测量相互垂量相互垂直的两直径尺寸直的两直径尺寸dmax 与与dmin的差的差值，取各，取各处差差值中的最大中的最大值之半作之半作为圆度度误差差值。 4. 测量跳动原则测量跳动原则 按按测量区域，跳量区域，跳动分分圆跳跳动和全跳和全跳动。按。按测量方向，量方向，跳跳动分径向跳分径向跳动和和轴向跳向跳动。 图图4-24（a） （b） 5. 边界控制原则边界控制原则 按相关要求按相关要求给出几何公差要求出几何公差要求时，就，就给定了最大定了最大实体体实效效边界或最大界或最大实体体边界（如界（如图4-50b），），这用功能量用功能量规（图4-73）模）模拟该边界来界来检验实际被被测要素。要素。 图4-50（b） 图4-73
