机械零件设计中形位公差的确定性方法研究正式版
机械精度设计与检测4——形位公差
机械精度设计与检测4——形位公差形位公差是机械零件设计与制造中非常重要的一项内容，它描述了零件中各个几何要素之间的位置关系和运动关系，对于确保零件的互换性、装配性和运动精度具有重要作用。
形位公差包括位置公差和运动公差两部分。
位置公差是描述零件中各个几何要素之间位置关系的公差。
它是通过与基准坐标系统相对比确定的，在机械设计中常常使用基准平面、基准轴线、基准轴和基准孔等作为基准。
位置公差可以分为平面位置公差、轴向位置公差、轴向倾斜位置公差等多种形式，根据各个几何要素之间的位置关系来确定。
运动公差是描述零件中各个几何要素之间运动关系的公差。
它主要应用于机械装置中需要传递运动的部件，对于保证装置的运动精度和工作正常具有重要意义。
运动公差包括对称公差、垂直公差、平行公差等多种形式，用于描述零件之间的平移、旋转、逆时针等运动关系。
形位公差的设计和检测是确保零件几何要素的精度和运动特性的重要手段。
在设计过程中，需要根据零件的功能和使用要求，合理选择适当的形位公差，确保零件满足要求的运动精度和互换性。
同时还需要考虑到材料的特性和制造工艺的限制，合理设计零件的形位公差。
在形位公差的检测中，可以采用多种方法和工具来进行。
其中常用的方法包括投影仪测量、三坐标测量、光学仪器测量等。
通过这些方法可以非常精确地测量出零件几何要素之间的位置关系和运动关系，确保零件的精度和装配性。
形位公差的设计与检测是机械精度设计与检测中非常重要的一环，它对于确保零件的运动精度和互换性具有重要意义。
通过合理选择适当的形位公差，并采用适当的检测方法和工具，可以确保零件满足要求的运动精度和互换性，提高机械装置的工作效率和可靠性。
因此，在机械精度设计与检测中，形位公差是一个不可忽视的重要内容。
机械设计中形位公差的重要性及选择
机械设计中形位公差的重要性及选择形位公差和尺寸公差、表面粗糙度一样都是评定产品质量的重要技术指标。
形位公差对机器、仪表等各种产品的性能―工作精度、连接强度、密封性、运动平稳性、耐磨性、噪声等都有一定影响。
对于在高速、高温、重载条件下工作的精密机器与仪器提出合理的形位公差要求就更为重要。
形位公差在机械设计中起着举足轻重的作用，作为一名优秀的机械设计师必须能够灵活运用形位公差在自己的设计中，以此来提高产品的性价比，满足企业现代化生产的要求。
1、形位公差标准简介我国最新的国家标准是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》，等同采用ISO1101：2004《产品几何技术规范（GPS）几何公差形状、方向、位臂和跳动公差标注》（英文版）。
该标准对形位公差的标注及应用进行了规范性的要求。
检测标准是GB/T1958-2004《产品几何技术规范（GPS）形状和位置公差检测规定》。
形状、方向、位置和跳动公差一般统称为形位公差。
2、形位公差形成原因及原理从设计图样到零件的形成，必须经过加工的过程、无论设备的精度和操作工人的技术水平多么高，要使加工的零件达到理想的形状和完全准确的位置，仍然是不可能的，零件的实际形状和位置与理想形状和位置总是存在一定的偏离量，该偏离量就是该零件的形状和位置误差，即形位公差。
形位公差包括要素、公差带和基准（形状公差没有基准，位置公差一般都有基准）三部分。
要素由点、线、面组成，形位公差就是对这些要素在形状和其相互间方向或位置的精度要求。
限制实际要素的变动范围是公差带，公差带之间的间距便是公差值，设计时确定公差值后，其零件的被测实际要素则必须在规定的公差带里。
凡是要确定两个（或多个）要素的方向、位置关系时，都要涉及到基准，当基准确定后，被测要素的要求也就确定下来了。
3、形位公差的选择原则选择形位公差应充分保证零件的品质要求，尽可能方便生产，同时获得最佳经济效益。
03_形位公差
J、L、M、O、P和R等九个字母。 等九个字母。
一、公差框格
如要求在公差带内进一步限定被测要素的形状， 如要求在公差带内进一步限定被测要素的形状，则 应在公差值后面加注符号。 应在公差值后面加注符号。
形位公差带的标注
二、框格指引线
标注时指引线可由公差框格的一端引出， 标注时指引线可 由公差框格的一端引出，并 与框格端 由公差框格的一端引出 线垂直，箭头指向被测要素，箭头的方向是公差带宽度方 线垂直，箭头指向被测要素，箭头的方向是 向或直径方向。 向或直径方向。
A B
A
轮廓基准要素的标注
五、基准要素的标注方法
当基准要素是轴线或中心平面 轴线或中心平面或由带尺寸的要素确定 2、 当基准要素是轴线或中心平面或由带尺寸的要素确定 的点时，基准符号的连线应与该要素的尺寸线对齐； 的点时，基准符号的连线应与该要素的尺寸线对齐； 当基准符号与尺寸线的箭头重叠时， 当基准符号与尺寸线的箭头重叠时，可代替尺寸线的一个箭 头；
第三章
形状和位置公差
3.1 形位公差概述
形位公差的研究对象 形位公差的特征项目及其符号 形位公差的标注方法 形位公差带
经过机械加工后的零件，由于机床夹具、 经过机械加工后的零件，由于机床夹具、刀具及 工艺操作水平等因素的影响， 工艺操作水平等因素的影响，零件的尺寸和形状及表 面质量均不能做到完全理想而会出现加工误差 。
共面
0.03
A-B
0.10
A
B
多要素同要求的简化标注
多处要素用同一公差带时的标注
四、被测要素的标注方法
当同一个被测要素有多项形位公差要求， 5、 当同一个被测要素有多项形位公差要求， 其标注方法又是一致时， 其标注方法又是一致时，可以将这些框格绘制 在一起，并引用一根指引线。 在一起，并引用一根指引线。
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。
机械零件设计中形位公差的合理选择
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。
轴类零件形位公差的确定
轴类零件形位公差的确定摘要：形位公差是评定机械零件的一项重要的技术经济指标，文章从形位公差特征项目的选择、形位公差值（公差等级）的选择、公差原则的选择3个方面探讨机械零件形位公差的选择方法。
关键词：轴类零件；形位公差；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。
本文以减速器输出轴为例，探讨机械零件形位公差的选择方法。
确定形位公差项目时，需要考虑零件的几何特征、功能要求、检测方便及经济性等因素。
1 形位公差特征项目的选择形位公差特征项目的选择从以下几个方面考虑：1.1 零件的几何特征零件的几何特征不同，会产生不同的形位误差。
例如，对圆柱形零件，可选择圆度、圆柱度、轴心线直线度及素线的直线度等；平面零件可选平面度；阶梯轴、孔可选择同轴度等。
1.2 零件的功能要求根据零件的不同功能要求，给出不同的形位公差项目。
例如，圆柱形零件，当仅需要顺利装配时，可选轴心线的直线度；如果孔、轴之间有相对运动，应均匀接触，或为了保证密封性，应选择圆柱度以综合控制圆度、素线直线度和轴线直线度。
1.3 检测的方便性确定形位公差特征项目时，考虑到检测的方便性与经济性。
例如，对轴类零件，可以用径向全跳动综合控制圆柱度、同轴度；用端面全跳动代替端面对轴线的垂直度，因为跳动误差检测方便，又能较好地控制相应的形位误差。
总的来说，在满足功能要求的前提下，尽量减少项目，以获得较好的经济效益。
2 形位公差值（公差等级）的选择形位精度的高低是用公差等级来表示的。
按照国家标准规定，对14项形位公差特征，除线、面轮廓度和位置度未规定公差等级外，其余11项均有规定。
一般划分为12级，即1～12级，精度依次降低，仅圆度和圆柱度划分为13级，即0～12级；对于位置度，由于被测要素类型繁多，国家标准只规定了公差数系，而未规定公差等级。
机械零件精度设计中形位公差的合理选择
机械零件精度设计中形位公差的合理选择作者：宋欣颖来源：《价值工程》2012年第11期摘要：形位公差项目的合理选择与标注是在设计、制造及质量控制等方面优化机械产品质量的前提保障。
本文详细分析形位公差的关系，结合实例提出确定形位公差时公差项目、基准、公差数值的选择及在图纸上进行合理标注的方法。
Abstract: The reasonable selection and mark of tolerance requirement is the powerful safeguard to optimize mechanical product quality in design, manufacturing and quality control. The paper states the relationship of form and position tolerance, combining with example, puts forward the selection of tolerance project, datum, and tolerance value when determining form and position tolerance, and the method to reasonably mark on the map.关键词：精度设计；形位公差项目；选择；标注Key words: precision design；form and position tolerance project；choice；mark中图分类号：TH6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）11-0053-020 引言形位公差即形状和位置公差，是机械零件加工或装配过程中精度设计的重要技术指标。
零件上任何一个几何要素的误差都会以不同的方式影响其功能，如何合理确定零件上被测要素和形位公差项目，将是一项十分谨慎的工作，例如，曲柄-连杆-滑块机构中的连杆长度尺寸的误差，会最终影响它的使用功能，因为它将导致滑块的位置和位移误差，设计过程中，形位公差项目的选择确定及在图纸中的正确标注，将直接影响到零件的加工难易程度和产品的质量，而且关系到零件的制造成本。
机械零件设计中形位公差的确定研究
公差 项 目之间还 存 在着 从 属 和包 容 等 关 系 。因 此 ， 机 械零 件 的形 位 公 差 设 计 一 直 是 机 械 零 件设 计 中 的难
点 。本 文将 根 据 形 位 公 差 的理 论 与 多 年 的机 械 零 件
设计经 验 ， 析形 位公 差 项 目及 公 差值 大 小 等 公 差 内 分
性与所 需 的公 差 项 目： １ 在 圆柱 形 零 部 件 的 运 动 配 （）
用性 能一般指零件的配合性质 、 装配互换 性、 工作精 求 ， 应小 于综 合 公 差 ， 且 合 注 于 其 下 方 。如 对 圆 则 并
合 中， 如果 圆柱面 接触 不 良 ， 就会 造 成 局 部 过早 磨 损 ，
（） ２ 由位 置公 差控 制形 状 公差 。 由于位 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， 而形 状公 差是单 一实 际要 素 的形 状 所允 许 的变 动 全 量 ， 置公 差 的公 差带 包 容 整个 被 测 要 素 。 因此 在 位 很 多情况 下 ， 位置 公差 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 ， 称度 对 和 位置度 可 以控 制 平面 度 的误差 。 （） ３ 由综合 公差控 制 项公 差 。综 合 公 差 能够 控 制 单项 公差 。所 以 同一表 面 上标 注 了综 合 公 差 ， 般不 一 必再 标 注单 项 公 差 ， 单 项 形 位 公 差 有 进 一 步 的要 若 度 、 线直 线度及 圆柱 度 的选 择 。 圆度 公 差 控 制 回旋 素 体 垂直 于 轴线整 截 面 内 的形 状误 差 ； 线 直 线 度公 差 素 控 制 圆柱体 轴线 方 向截 面 内的形 状 误 差 ； 柱 度公 差 圆 用 来控 制 任 一 正 截 面 和 轴 线 方 向 截 面 的 形 状 误 差 。 因此 圆柱 度 公差 为综 合 公 差 ， 全能 控 制 圆柱 度 和素 完 线 直线度 公差 。当 回转 体 给 定 了圆柱 度 公 差 后 ， 般 一
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机械零件设计中形位公差的确定性方法研究正式版
机械零件设计中形位公差的确定性方
法研究正式版
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随着正确地选择和确定形位公差的项目、基准及数值对机械零件的设计是十分重要的。
依据机械零件的功能要求。
并考虑其使用性、工艺性和经济性的综合效果,详细分析了确定形位公差时公差项目、基准和公差数值的选择方法。
零件的功能特性是选择形位公差项目、基准和公差数值的基础;公差间的关系可作为进一步精选它们的依据;同时还应兼顾经济性和测量的方便性。
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,不仅直接影响到机器的使用性能和质量,而且关系到零件加工的难易程度和成本高低。
形位公差的国家标准规定了l4项并列的形位公差,项目较多,而且有些公差项目之间还存在着从属和包容等关系。
因此,机械零件的形位公差设计一直是机械零件设计中的难点。
本文将根据形位公差的理论与多年的机械零件设计经验,分析形位公差项目及公差值大小等公差内容的选择依据。
为设计者提供参考。
1.形位公差项目的选择
1.依据零件的功能特性初选形位公差项目
选择形位公差项目首先应满足零件的功能要求，主要考虑形位误差对零件使用
性能的影响。
这种使用性能一般指零件的配合性质、装配互换性、工作精度、可靠性及运动平衡性等。
设计时了解和明确所设计零件的使用性能,才能确定为保证这些性能必须选用的形位公差项目。
以下为一些常见的零件功能特性与所需的公差项目：（1）在圆柱形零部件的运动配合中,如果圆柱面接触不良,就会造成局部过早磨损,扩大了配合间隙,降低定心精度，这就需要选择圆度和圆柱度等形状公差限制形状误差，以避免过大的形状误差带来的危害。
（2）在移动配合中,形状误差会降低导向精度或破坏密封性；在过盈定位配合中,形状误差会降低连接强度和可靠性；曲面形状误差直接影响机械的工作
性能,如汽轮机叶片的曲面等；这些都需要选择相应的形状公差加以限定。
（3）位置误差直接影响机器的装配精度和运转精度。
例如,发动机中的曲轴和变速器中的齿轮轴,为了保证它们的装配精度和工作性能,就要规定它们的两端支承孔的同轴度，否则就会影响齿轮的啮合精度,产生振动和噪声。
2.依据公差间的关系精选形位公差项目
（1）由尺寸公差控制形位公差。
形位公差与尺寸公差具有一定的关联性，有些形位误差可自然地控制在尺寸公差内，就不必再给出形位公差要求。
（2）由位置公差控制形状公差。
由于
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，而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的误差。
（3）由综合公差控制单项公差。
综合公差能够控制单项公差。
所以，同一表面上标注了综合公差，一般不必再标注单项公差，若单项形位公差有进一步的要求，则应小于综合公差，并且合注于其下方。
2.形位公差基准的选择
形位公差基准是理想基准要素的简称,
是设计者根据零件的功能即零件的结构、使用及装配性能的要求来选择和确定的。
能否正确合理地选择基准,将直接影响零件的质量和成本。
因此,在满足功能要求的前提下,应尽可能使加工、测量和装配用的基准统一,基准过多,将增加测量中的积累误差:同一零件的各项位置公差应采用同一基准;应选择各零件间相互配合、接触的表面作各自的基准,以保证零件的正确装配;应选择加工比较精确的表面,或接触面积大,工件以此表面定位重心不偏移,使工件稳定、刚性好的一些要素作为基准,以保证基准的稳定可靠以及可重复使用。
3.形位公差数值的确定
在选用公差值时,同样应以满足零件的
功能要求为前提,兼顾经济性和测量条件等因素。
1.形位公差等级的选择
确定形位公差的等级是决定给定公差值的依据。
所谓形位公差等级是指形状和位置精度的等级。
一般规定了12个公差等级，其精度由1-12级依次降低。
确定形位公差的等级时，应考虑零件的结构和刚性。
零件结构复杂、刚性差、表面尺寸大则加工困难,容易产生较大的形位误差，在满足零件的功能要求为前提下，可考虑降低1-2级公差精度。
如以下几种情况：（1）孔（可低于轴）；（2）细长的轴与孔（孔与轴的长径比大于8～10 以上）（3）间距较大的孔与轴；（4）宽度较
大(一般大于长度一半)的零件表面。
2.形状、位置、尺寸公差值及表面粗糙度间的关系
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:
（1）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
（2）单项形状公差值应小于综合形状公差值；
（3）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。
形位公差对机械零件的精度、生产成本与经济效益有着重要的影响。
本文对其项目、基准及公差值范围等内容的分析希望对从事机械设计的有关人员有所帮助。
4.结语：
通过以上分析和生产实践得知：对于尺寸精度和形位精度要求都较严的零件，既要保证配合性质，又要保证装配性，同时又是中、大批量生产时，采用最大实体要求零形位公差标注同轴度公差较合理。
这样，既可以保证产品设计要求（即装配
安全生产系列| Production Template 编号：SMP-WJ01-77中保证装配互换和最小间隙），又能采用功能量规检测零件，从而提高生产效率和经济效益，从而保证产品质量和检验效率，使得经济效益最大化。
——此位置可填写公司或团队名字——
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