通俗解读公差原则.pdf

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1、通俗解读《公差原则》上汽商用车技术中心朱光辉开场白现在从事机械产品设计开发的工程师们，往往对具体工件（设计的零部件）图样采用几何公差（以前习惯称“形位公差”）的理念来进行标注。确实，用几何公差的基本概念及其标注方法比以往（指还没有“几何公差”之前，大家都知道，我国首次颁布有关“形位公差”的标准是在1974年，即GB1182-1974等）单纯用尺寸公差标注的图样，加工完毕的工件，会很好满足工件之间的装配要求，实现其功能。下面，笔者想用一个很简单的例子加以说明：（1）（2）注：图样尺寸是不完整的，下同。图一上图一表示：由于装配的需要，图（1）所示的带4个

2、通孔的工件要安装到图（2）所示的工件上。其装配要求是：图（1）所示工件的a面、b面、c面，分别与图（2）所示工件的a′、b′、c′面相贴合，用4个M10螺栓将件（1）固定于件（2）上。在没有颁布GB1184-1974之前，只能用尺寸公差来表达（如图一所示）。为了将工件（1）按上述要求安装到工件（2）上，工件（1）的通孔直径确定为多少？笔者以为，对于承担这类图样设计的工程师来说，这个问题似乎太简单了„„。但是，笔者主要想表达如下想法：工件（1）所示尺寸标注，如从b面测量到右侧的2个孔，由尺寸链基本概念，不难得到是（Y1+Y2）±0.5。同样，工件（2）

3、b′面至右侧2孔的距离为（Y1+Y2）±0.5。这样，在满足装配的前提下，似乎左、右两侧孔的尺寸或许就不一致了。当然，你也可以将4个孔的大小都按右侧2个孔的大小来加工。可是，下一步的疑问又来了：如工件（1）与（2）都有三排孔与M10螺纹孔，那工件（1）的三排孔的大小又该是多少？有四排孔„„又如何？这时，或许醒悟了，你不要看这类装配连接方式很简单，但用尺寸公差的标注，太成问题„„。于是，人们就创造了另一种形式的标注方法，这就是大家熟悉的“几何公差”中的位置度。用此方法，上述工件（1）、（2）的标注形式就演变为图二所示。（1）（2）图二1图二中，工件(1

4、)有基准符号、尺寸及其的标注。几何公差基本概念中，称为基准，称为理论正确尺寸。何谓理论正确尺寸？用通俗的话来说，就是不含尺寸公差的，绝对正确的尺寸。那么，用什么方法给出该4个孔位的加工误差呢？奥，原来的标注，意味着用位置度来限定孔位的加工区域，即孔加工完毕后，该孔的中心线位于以理论正确位置的轴线为中心线，直径为φ0.5的圆柱面内。（请注意，这个圆柱面的长度限定在工件（1）的厚度H内。为此笔者以为，GB/T1182-2008标准中说，此类位置度的公差带是圆柱面，笔者以为是不完整的。因为所谓“圆柱面”是可以无限延伸的。准确的说法是“圆柱体内”）。用此种基

5、准加几何公差的标注形式，大家不难发现，不管工件（1）左、右方向有多少排孔，“公差”是不累积的。这给满足装配要求带来很大的方便。所谓“基准”，用句最通俗的话来说，“基准”用来“确定”工件的位置（即限制其在空间的六个自由度），便于加工„„最终满足装配，符合其功能要求（即工件的“用途”）。笔者想，大家一定能够清楚，上述图二中，A面、B面、C面称为基准要素，而4个孔（对基准体系，标注有位置度要求），成为被测要素。大家也明白，用位置度标注的工件的检测，在试制时，往往用“三坐标”测量仪。但在批量生产时，必然用检具。如做检具，上图二的工件（1），如何设计检具？先留

6、下一个悬念，笔者将在后面文章中加以分析。言归正传上面“开场白”中用一个简单的例子引出了“几何公差”的理念。涉及几何公差的国家标准主要有：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GB/T4249-2009产品几何技术规范（GPS）公差原则GB/T16671-2009产品几何技术规范（GPS）几何公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求上述GB/T1182-2008是几何公差的基础，表达了几何公差的基本原理，同时阐述了几何公差的内涵（形状、方向、位置和跳动公差）及其公差带。最终落实到在工件的图样上如何进行

7、标注的基本要求和方法。从此点出发，笔者以为GB/T1182-2008标准的名称很不“标准”，将名称缩小到“„„标注”，笔者怀疑，ISO1101-2004不会是这样的。后来查了ISO标准的原文，确定该中文标准名称中的最后两字“标注”是添加的。这一“添加”，令人遗憾。上述GB/T4249-2009，规定了确定尺寸（线性尺寸和角度尺寸）公差和几何公差之间相互关系的原则，适用于技术制图和有关文件中所标注的尺寸、尺寸公差和几何公差，以确定零件要素的大小、形状方向和位置特征。上述16671-2009，是对公差原则中“最大实体要求、最小实体要求”及其可逆要求的进一

8、步的说明，规定了三者的术语和定义、基本规定和图样表示方法。在“几何公差”理论中，或许《公差原则》是个重点，也