机械零件设计中形位公差的合理选择
机械产品制造中公差配合的选用
机械产品制造中公差配合的选用摘要：机械产品制造中使用公差配合手段能够在各个机械产品零件生产期间都存在属于自己的尺寸和标准。
因为在实际生产过程中，受到多个因素的影响导致各个同行零件尺寸无法保证一致，所以，要处理机械产品的公差配合问题，予以科学选择，保证实现正确方法的利用和推广。
关键词：机械；产品；制造；公差配合；选用在对机械制造工业进行运行过程中，需要明确机械工业中的具体概念，因为机械产品涉及行业广泛，如：矿山设备、冶金设备、动力设备和化工设备等。
且很多的机器制造行业都开始实现技术创新，保证能提升自身的机器制造工业建设水平，为我国经济水平提升提供重要条件。
但是，在机器产品实际制造期间，其存在的零部件比较多，具有的技术性较强，机械产品结构也比较复杂，所以要保证生产具备一定的专业化和标准化，需要实现机器制造行业的创新。
一、公差和配合在计算公差的实际参数数值变动量期间，要利用机械加工中的几何参数，将其作为主要参考的数据。
尤其是化学、物理或者电学方面的参数，在实际应用期间，都要确保计算更准确。
在机械制造工作中，分析公差能够确定出产品的参数，也能将变动量控制在合理范围内，以促使其满足互换与配合的要求。
公差与配合是人们在机械设计、生产制造工作中获得的学科，公差与配合的优劣与机器的质量、寿命存在很大关系，所以，在制造产品和机械设计工作中，公差与配合为其中的主要内容。
例如：对机械产品的不同位置部件设计期间，如果其形状和尺寸未在前期做出标准的公差，则在后期的配合和安装期间要单独进行，加强对公差的分析[1]。
第一，机械设计和公差配合的关系是对精度与产品质量的有效控制。
在控制精度方面，是在相同条件下进行零件的生产，但是，受到加工因素的影响，导致给产品大小、尺寸和形状等带来影响，所以对公差的合理选择十分重要。
对于加工精度，要控制好产品的加工表面之间基准误差。
对于相互位置精度，需要对加工表面、基准间的位置差进行控制。
对于几何形状精度，需要对加工表面形状误差进行控制。
产品设计中形位公差的合理选用与标注
理 的要求 ， 图样 中正 确 的进行标 注 。本文 着重 对各 种公 差之 间 的关 系加 以分析论 述 ， 在 依据 机械零 件 的
功能要 求 ， 考虑 其使 用性 、 并 工艺 性 和经济 性 的综合效 果 ， 详细 分析 确定 形位公 差 时公 差项 目 、 准和 公 基
第２ ９卷 第 １期 ２１ ０ １年 ２月
青 海 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） Ｊｕｎｌ ｆ ｉｇ ａ Ｕ ｉ ｒｉ （ ａ ｒ Ｓｉｎｅ ｏ ｒａ ｏ ｎｈ ｉ ｎｖ ｓｙ Ｎ ｔ ｅ ｃ ｃ ） Ｑ ｅ ｔ ｕ ｅ
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差数 值 的选 择方法 ， 供设 计 者参 考 。
１ 形 位 公 差 项 目 的 合 理 选 用
选用 形 位公差 项 目的总 原则 是经 济地 满足 零件 的 功能 要求 。零件 的功 能 要求 ， 般 指 零件 的配 合 一 性 质 、 配互 换性 、 装 工作 精度 、 可靠 性 、 经济 性 、 动平 衡性 等 。设 计 时 ， 先必 须 明确所 设计 的零 件要 素 运 首 的功能 ， 能确定 为保 证这 些功 能必 须选 用 的形位公 差 项 目 ， 争 取 以选 用 最 少 的形 位 公 差项 目， 大 才 并 最 限度地 满 足功能 上所 必需 的设 计要求 。保 证零 件 的功 能要 求 是选 用 形位 公 差 的 目的 ， 同时 还要 考 虑 但
形位公差的选择及未注形位公差值的规定
二、几何公差基准的选择
1、基准统一原则，即设计基准、定位基 准和装配基准为同一要素。
轴颈的圆柱度 和轴肩端面圆 跳动影响轴承 装配精度
设计、加工、 测量基准
几何公差基准的选择
2、选用三基面体系 时，应选对被测要 素影响最大或定位 最稳定的平面为第 一基准，依次选择 第二、第三基准。
三、公差原则的选择
公差原则
1
应用场合
示
例
独 立 原 则
尺寸 齿轮箱体孔的尺寸精度与 精度与几 两孔轴线的平行度；连杆活 何精度需 塞销孔的尺寸精度与圆柱度； 分别满足 滚动轴承内、外圈滚道的尺 要求
寸精度与形状的精度
公差原则的选择.1
公差原则
应用场合
示
例
独 立 原 则
滚筒类零件尺寸精度要求很 尺寸精 低，形状精度要求较高； 平板的形状精度要求很高， 度与几何 尺寸精度要求不高； 精度要求 冲模架的下模座尺寸精度要 相差较大 求不高，平行度要求较高； 通油孔的尺寸精度有一定要 求，形状精度无要求。
公差原则的选择.2
公差原则
应用场合
示
例
独 立 原 则
滚子链条套筒或滚子内、外 圆柱面的轴线同轴度与尺寸精度
尺寸精度 齿轮箱体孔的尺寸精度与孔 与几何精 轴线间的位置精度； 度无联系 发动机连杆上的尺寸精度与 孔轴线间的位置精度。
公差原则的选择.3
公差原则
应用场合
示
例
独 立 原 则
保证 导轨的形状精度要求严格，尺 运动精度 寸精度要求次高 保证 汽缸套的形状精度要求严格， 密封性 尺寸精度要求次高 凡未注尺寸公差与未注几何公 未注公差 差都采用独立原则，例如退刀槽 倒角、圆角等非功能要素
机械设计中公差配合选择及尺寸标注
公差等级的选择依据是不同用途对产品所提出的精度 要求和保证使用要求的配合特性。无论是过盈配合还 是间隙配合，配合公差等于根据配合要求所确定的过 盈量或间隙量的变动范围。
对于<500mm的基本尺寸，当公差等级在IT8以上 时，推荐轴比孔高一级，如H7/g6。对>500mm的基 本尺寸，一般采用同级孔、轴配合。下面是配合尺寸 公差等级一般的应用情况，可供选择时参考。
3）平行度公差值应小于其应的距离公差值（见上图）。 2.对于下列情况，考虑到加工的难易程度和主参数外其它参
数的影响，在满足零件功能的要求下，适当降低1-2级精 度使用： A)孔相对位于轴； B)细长较大的轴或孔； C)距离较大的轴或孔 D)宽度较大（一般>1/2长度）的零件表面；
如下图，轴长412，外径Φ10 0-0.015,h7
(1)公差等级IT5：使用得比较少，用于间隙或过盈 的一致性要求比较高的特别精密的配合，目前在 缝纫机上主要用于测量工具和刀具。
(2)公差等级IT6和IT7 ：用于机构的重要配合。这是 缝纫机上最常用的公差等级。在这种联结中，为 了保证零件的机械强度、精确位移、平稳运行、 联结的密封和其他性能，以及保证零件装配的需 要，在间隙或过盈方面对配合提出了高要求.
5）被测要素为单一要素的轴线时，指示箭头不 允许直接指向轴线，应与尺寸线相连。
旧标准
新标准
6）任选基准应注出基准代号，并在框格中注出 基准代号。
旧标准
新标准
8.剖面线注意点： 1）一个零件同一个实体的剖面线方向和比例要一致。
2）特别是局部放大时，注意剖面线的方向一至且比例 不能放大。
9.基准的选择
c)采用按基轴制生产的标准零部件，如滚动轴承外圈与机 座孔的配合及结合轴或轴套的键和槽的结合等情况。
机械设计中形位公差的确定及选择
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。
机械零件形位精度设计的研究
机械零件形位精度设计的研究【摘要】正确合理地进行形位精度设计，对保证机器的功能要求、提高经济效益十分重要。
本文文详细阐述了形位精度设计即形位公差项目，形位公差值，基准要素的选用考虑的因素与方法。
【关键词】形位公差项目；形位公差值；基准要素零件的形位误差对机器、仪器的正常使用有很大的影响，同时也会直接影响到产品质量、生产效率与制造成本。
因此正确合理地形位精度设计，对保证机器的功能要求、提高经济效益十分重要。
形位精度设计的主要内容包括：选择形位公差项目，确定形位公差值，基准要素的选用，按标准规定进行图样标注。
1 形位公差项目的选用选择形位公差项目可根据以下几个方面：1.1 零件的几何特征零件加工误差出现的形式与零件的几何特征有密切联系。
如圆柱形零件会出现圆柱度误差，平面零件会出现平面度误差，凸轮类零件会出现轮廓度误差，阶梯轴、孔会出现同轴度误差，键槽会出现对称度误差等。
1.2 零件的功能要求形位误差对零件的功能有不同的影响，一般只对零件功能有显著影响才规定合理的形位公差。
1.2.1 保证零件的工作精度例如，机床导轨的直线度误差会影响导轨的导向精度，使刀架在滑板的带动下作不规则的直线运动，应该对机床导轨规定直线度公差；滚动轴承内、外圈及滚动体的形状误差，会影响轴承的回转精度，应对其给出圆度或圆柱度公差；在齿轮箱体中，安装齿轮副的两孔轴线如果不平行，会影响齿轮副的接触精度和齿侧间隙的均匀性，降低承载能力，应对其规定轴线的平行度公差；机床工作台面和夹具定位面都是定位基准面，应规定平面度公差等。
1.2.2 保证联结强度和密封性例如，气缸盖与缸体之间要求有较好的联结强度和很好的密封性，应对这两个相互贴合的平面给出平面度公差；在孔、轴过盈配合中，圆柱面的形状误差会影响整个结合面上的过盈量，降低联结强度，应规定圆度或圆柱度公差等。
1.2.3 减少磨损，延长零件的使用寿命例如，在有相对运动的孔、轴间隙配合中，内、外圆柱面的形状误差会影响两者的接触面积，造成零件早期磨损失效，降低零件使用寿命，应对圆柱面规定圆度、圆柱度公差；对滑块等作相对运动的平面，则应给出平面度公差要求等。
零件设计中形位公差的正确选用
要求前提下 ， 应优先选用端面全跳动以代替垂直度 ， 标注
对于刚性较差 的零件（ 如细长轴 、 薄壁件等 ） 或具有
时一般不再标注垂直度与平 面度 ， 除非有更高要求 ， 即垂 某种结构特点 的要素（ 如跨距较远的孔 、 ）因工艺性不 轴 ， 直度 、 平面度公差要求 比端面全跳动公差值小时 ， 则将其 好 ， 加工精度会受到影响 ， 因此要根据情况选取较大的公 标注出来。
形位公差值的确定原则是在满 足零件使用要求的前
提 下选 取 最 经 济 的公 差值 。确定 的方 法 有类 比法 和计 算 法 。通 常 用 类 比法 确定 公 差值 ， 即根 据 现有 经 验 和资 料 ， 比分 析确 定 公 差值 。采用 类 比法确 定 公差 值 时 应 注意 以
下 问题 。 ２ ． 形状 公 差 与位 置公 差 和尺 寸公 差 的 关 系
于加 工 后 所 产 生
从使用要求和结构特点看 ，必须 明确限制轴线的偏 参照经过生产验证 的同类产品类似零件 的要求 ，通过对
确定 同一要素 的各种不同公差时 ，应注意它们之间
如 同一 平 面 的平 面度 公 差 值应 小 于 有超出公差要求。 如图 １ 所示 ， 一薄壁同轴 的协调 ， 一般应符合如下关系 ： 形 ＜ 向 定 ＜ 寸 Ｔ 状 定 ＜ 位 尺 面的平行度公差值 ； 圆柱形零件的形状公差值 （ 轴线的直 线度除外 ） 小于其尺寸公差值 ； 圆度 、 圆柱度的公差值小 公差值小于其相应的距离公差值。
１４ 位 置度 与直 线度 、 ． 垂直 度 、 行度 平
差值 。
简析形位公差选择的合理性
１ 前 言
通 常 在 机 械 零 件 的设 计 过程 中 ， 考 虑 形 位 需 公差项 目的合 理 选择 ， 不 仅 是 设 计 工 作 的 要求 ， 这 同时也是 保 证 零 件 使 用 的 要 求 ， 提 高 产 品 经 济 是 效益的一个重要方 面。形位公差选择 不合理 ， 对 机械零 件 的性 能 和生 产 成 本 造 成不 利 的影 响 。鉴 于工 程 图样上 和 个别 教 材上 对 形 位 公 差 项 目之 间 的关 系 和概 念 的理 解 上 存 在 的 问题 ， 合 教 学 和 结 科研 工作 实 际 ， 这些 问题 作 如 下 分 析 ， 而 合 理 对 从 选择 形位 公差 项 目。 ２ 形状公 差 与位 置公 差 的关 系 形状 公差 是 指单 一实 际要 素 的形 状 所 允许 的 变动全 量 ， 置 公 差 是 指关 联 实 际要 素 的方 向 或 位 位置 对基 准 所 允 许 的变 动全 量 ， 于 对 同 由 素 给定 的位 置 公 差 包 容 了形 状 公 差 ， 果 对 ㈨ ・ 如 要 素给定 的形 状 公 差 大 于位 置 公 差 ， 会 出现 保 证 将 了形状 公 差 的 要 求 ， 不 能 保 证 位 置 公 差 要 求 的 却 矛盾 现象 ， 以对 同 要 素 给 定 的形 状 公 差 应 小 所 于给定 位 置 公 差 数 值 。如 给 定 平 行 度 公 差 的要 素 ， 直线 度或 平 面度 公 差 小 于平 行 度 公 差 ； 其 给定 垂直度 公差 要 素 ， 给定 的 直 线 度 或 平 面 度 公 差 其 值小 于垂 直度公 差 值 ； 定 跳 动公 差 的 圆柱 面 ， 给 其 给定 的 圆度或 圆柱 度公 差 小 于 圆跳 动 公差 等 ¨ 。 ｊ 在一 般情况 下 ， 置 公 差 能 够控 制 形 状 误 差 。 位 如定位 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 ； 跳 动 公 在 差 中 ， 面全 跳 动 可 以 控 制 圆度 、 线 度 、 端 直 圆柱 度 误差 ， 径向全跳动可 以控制 圆度 、 直线度 、 圆柱度 误 差 。 因此 ， 选 择形 状公 差 和位 置 公 差 时 ， 在 当位 置 公差 选定 后 ， 能够 控 制 相应 的形 状 误 差 ， 能 且 并
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机械零件设计中形位公差的合理选择
形位公差是评定机械零件的一项重要的技术经济指标。
在机械零件的设计过程中正确地选择形位公差项目以及合理地确定形位公差数值，对提高产品的质量和降低制造成本，具有十分重要的意义。
标签：机械零件；设计；形位公差；合理选择
1.引言
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。
2.形位公差项目的选择
2.1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。
2.2根据零件的功能要求来考虑。
机器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。
若阶梯轴两轴承位置明确要求限制轴线问的偏差，应采用同轴度。
但如果阶梯轴对形位精度有要求，而无需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。
其他诸如箱体类零件，轴承孔轴线之间平行度的要求都是基于保证运动件之间的正常啮合，提高承载能力的性能要求而确定的，给定结合面的平面度要求是为保证平面的良好密封性。
2.3从方便检测来考虑。
在满足功能要求的前提下，为了方便检测，应该选用测量简便的项目代替难于测量的项目，有时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。
如与滚动轴承内孔相配合的轴颈位置公差的确定，为了保证可装配性和运动精度，应控制两轴颈的同轴度误差，但考虑到两轴颈的同轴度在生产中不便于检测，可用径向圆跳动公差来控制同轴度误差。
不过应注意，径向跳动是同轴度误差与圆柱面形状误差的综合结果，故当同轴度用径向跳动代替时，给出的跳动公差应略大于同轴度公差值，否则要求过严。
3.依据公差间的关系精选形位公差项目
3.1充分考虑尺寸公差、形位公差问的关系。
3.1.1形状公差和位置公差的关系。
形状公差是单一实际要素的形状所允许的变动全量，位置公差则是关联实际要素的方向或位置对基准所允许的变动全量，关联要素的理想边界控制要素的实际位置和方同，位置误差是实际位置和实际形状所产生的综合效果，即测得的位置误差中包含了形状误差。
在确定形状公差和位置公差过程中，一旦位置公差给定后，就不必再给出形状公差的要求，在很多情况下，位置公差是能够控制形状误差的。
只要已能够控制相应的形状公差，并能满足使用要求就行。
如果一定要标注形状公差，通常形状公差值应小于位置公差。
3.1.2尺寸公差和形状公差的关系。
有些尺寸公差可控制形状误差，就不必再给出形位公差要求。
尺寸公差遵守包容原则时，实际要素不得超出直径为最大实体尺寸的理想圆柱面，因而可以控制圆柱度及轴线同轴度。
尺寸公差也可以对位置公差进行控制。
当零件结构中的位置公差能够被定位尺寸的公差控制时，则不必给出位置公差。
如果需要进一步控制其位置公差，则其位置公差值应小于尺寸公差。
3.1.3综合公差与单项公差的关系。
同一表面上标注了综合公差，一般不必再标注单项公差，若单项公差有进一步的要求，则应小于综合公差，并且应注于其下方。
例如径向圆跳动是一项综合性公差项目，它不仅包括被测线对基准轴线的平行和倾斜等同轴度误差的检测，还包括同一横截面的圆度误差检测，所以在选用公差项目时有了径向圆跳动就不必选用同轴度了。
又如，定位公差的被测要素总是同时存在位置、方向和形状误差，因此被测要素的位置、方向和形状的误差总是同时受到定位公差带的约束。
因此，在保证功能要求的前提下，对被测要素给定了定位公差，通常对该被测要素不再给出定向和形状公差。
3.2形状、位置、尺寸公差值及表面粗糙度问的关系。
在一般情况下，尺寸、位置、形状及表面粗糙度的加工误差值依次递减，所以在选择尺寸、位置、形状公差值及表面粗糙度时应协调以下关系：
一是同一要素上形状公差值应小于位置公差值，位置公差值应小于尺寸公差值。
在常用尺寸段及尺寸公差为IT5～IT18的范围内，形状公差值通常取尺寸公差值的0.25-0.6；
二是单项形状公差值应小于综合形状公差值；
三是对中等尺寸和中等精度的零件，表面粗糙度一般占形状误差的1/4-1/5。
形状精度越高则要求表面粗糙度越低，为保证形状精度应限制其最高表面粗糙度等级。
4.基准的选择
形位公差基准是理想要素的简称。
能否合理选择基准，将直接影响到零件的加工、装配工艺和成本。
基准的选择应根据零件的功能要求、结构及装配要求来确定，把零件放到整个机械系统的实际装配环境之中去考虑，根据零件在机器中的作用，零件与零件之间的装配关系，选择设计基准，分清主要尺寸和自由尺寸，其次确定满足零件加工和测量要求的工艺基准。
在选择基准时还应注意，同一零件的各项位置公差应采用同一基准；应选择加工比较精确的表面或接触面积大，能使工件稳定、刚性好的一些要素做为基准。
选择基准标注尺寸时，在满足设计要求的前提下，還应尽量考虑使用通用测量工具进行测量，避免或减少使用专用工具。