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形位公差及检测

形位公差是几何公差的核心，用于控制零件实际形状、位置与理想几何状态的偏差，是保障零件装配精度和使用性能的关键指标。

一、形位公差的核心概念与分类

  • 定义：零件实际几何要素（点、线、面）相对于理想几何要素的允许变动量，包括形状公差和位置公差两类。
  • 几何要素：构成零件几何特征的点（如球心）、线（如轴线）、面（如平面、圆柱面），分为被测要素（需控制公差的要素）和基准要素（作为测量基准的要素）。
  • 公差带：限制实际要素变动的区域，其形状由公差类型决定（如圆、圆柱、两平行平面等）。
二、形位公差的具体类型与符号（一）形状公差（6 种，控制单一要素的形状精度）

公差类型

符号

核心含义

应用场景

直线度

∥（直线符号）

控制直线要素的实际形状与理想直线的偏差

轴类零件的轴线、导轨的导向面

平面度

□（平面符号）

控制平面要素的实际形状与理想平面的偏差

机床工作台、零件的安装面

圆度

控制圆柱面 / 球面的横截面轮廓与理想圆的偏差

轴承内圈、轴的配合圆柱面

圆柱度

○（加斜线）

同时控制圆柱面的圆度、直线度、母线平行度

高精度轴类、孔类零件

线轮廓度

控制曲线轮廓的实际形状与理想曲线的偏差

凸轮、异形零件的曲面

面轮廓度

⌒（加横线）

控制曲面轮廓的实际形状与理想曲面的偏差

汽车覆盖件、模具型腔

（二）位置公差（8 种，控制要素间的位置关系精度）

公差类型

符号

核心含义

应用场景

平行度

控制被测要素与基准要素的平行程度

导轨与滑块的配合面、齿轮的端面

垂直度

控制被测要素与基准要素的垂直程度

轴与端面、孔与底面的垂直

倾斜度

控制被测要素与基准要素的倾斜角度偏差

斜齿轮的齿面、倾斜的安装面

同轴度

○（加十字线）

控制多轴线 / 圆心的重合程度

阶梯轴的各段轴线、齿轮与轴的配合

对称度

控制被测要素与基准中心平面的对称程度

对称零件的两侧面、键槽

位置度

控制被测要素（点 / 线 / 面）的实际位置与理想位置的偏差

孔组的定位、螺栓安装孔

圆跳动

↗（箭头绕圆）

控制回转零件表面的圆跳动量（径向 / 端面）

轴的径向跳动、齿轮端面跳动

全跳动

↗（双箭头绕圆）

同时控制径向圆跳动和端面圆跳动，相当于综合公差

高精度回转零件的整体精度

三、形位公差的标注规则

  1. 公差框格：采用矩形框格，分为 2-3 格，第一格填公差类型符号，第二格填公差值（带单位，如 mm），第三格填基准字母（位置公差需标注）。
  2. 基准标注：基准要素用大写字母表示，标注在基准框格中，基准符号（粗短横线 + 圆圈 + 字母）贴附在基准要素上。
  3. 公差值标注：公差值前加 “Φ” 表示公差带为圆柱面，加 “SΦ” 表示球面；无符号时为两平行平面或直线间的区域。
  4. 被测要素标注：公差框格用指引线（带箭头）指向被测要素，箭头垂直于被测要素轮廓线。
四、形位公差的检测方法（一）形状公差检测
  1. 直线度 / 平面度：简易法：用平尺、刀口尺靠紧被测要素，观察间隙，配合塞尺测量。精密法：用水平仪、自准直仪或三坐标测量机扫描测量，输出偏差值。
  2. 圆度 / 圆柱度：用圆度仪测量横截面轮廓，自动计算圆度误差；圆柱度需测量多个横截面和纵截面，综合评定。
  3. 轮廓度：用投影仪投射轮廓，与标准样板对比；或用三坐标测量机采集轮廓点，与理论轮廓比对。
（二）位置公差检测
  1. 平行度 / 垂直度 / 倾斜度：用百分表 + 平尺 / 直角尺，以基准要素为基准，测量被测要素各点的偏差值。精密测量用三坐标测量机，建立基准坐标系后，计算被测要素与基准的角度偏差。
  2. 同轴度 / 对称度：同轴度：用 V 形块支撑基准轴，用百分表测量被测轴的径向跳动，间接评定同轴度；或用三坐标测量机测量两轴线的距离。对称度：以基准中心平面为基准，用百分表测量被测要素两侧的距离，计算对称偏差。
  3. 位置度：用位置量规（如孔组量规）直接检验，量规能插入则合格。用三坐标测量机测量被测要素的实际位置坐标，与理想坐标对比，计算位置偏差。
  4. 圆跳动 / 全跳动：用 V 形块支撑零件，将零件固定在偏摆仪上旋转，用百分表测量被测表面的跳动量，全跳动需测量被测表面的全部范围。
五、关键应用要点
  • 形位公差需与尺寸公差配合使用，避免 “尺寸合格但形位超差” 导致装配失败。
  • 基准选择需优先考虑零件的装配基准和工作基准，确保公差控制与使用需求一致。
  • 检测时需避免测量器具的系统误差，定期校准测量设备（如三坐标测量机、百分表）。

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