位置度公差的理論與應(yīng)用(二)

位置度公差的理論與應(yīng)用（二） 論基本標(biāo)注原理與方法全國(guó)產(chǎn)品尺寸和幾何技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)李曉沛在產(chǎn)品幾何精度設(shè)計(jì)中常有位置度的要求。位置度是形位公差標(biāo)準(zhǔn)給出的14個(gè)項(xiàng)目中應(yīng)用難度最大、變化最多且應(yīng)用最廣的項(xiàng)目之一。不少工程技術(shù)人員認(rèn)為它的常用方法太靈活多樣，不知如何運(yùn)用其基本概念去解決生產(chǎn)中各式各樣的具體問(wèn)題。針對(duì)位置度公差應(yīng)用中的典型問(wèn)題，從本期起將分幾部分論述位置度公差的理論與應(yīng)用，以幫助廣大工程技術(shù)人員正確應(yīng)用位置度公差。本文是第一部分，主要論述標(biāo)注原理與方法。位置度公差是指各實(shí)際要素相互之間或它們相對(duì)一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)位置所允許的變動(dòng)全量，也就是加工后實(shí)際存在的位置相對(duì)設(shè)計(jì)上規(guī)定的理想位置所允許偏離的極限范圍。在位置度公差標(biāo)注中，理想位置由理論正確尺寸和基準(zhǔn)來(lái)確定，位置度公差帶相對(duì)于理想位置為對(duì)稱(chēng)分布，用以限定各實(shí)際要素相互之間和（或）它們相對(duì)基準(zhǔn)的位置。在位置度公差標(biāo)注中，理論正確尺寸的標(biāo)注、位置度公差的給定及基準(zhǔn)的正確選擇和應(yīng)用是三個(gè)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)抓住這三個(gè)環(huán)節(jié)。1．理論正確尺寸的注法理論正確尺寸的方法與一般的定位尺寸標(biāo)注相似，可以采用直角坐標(biāo)注法、極坐標(biāo)注法或者混合注法，也可以采用表格的形式標(biāo)注。理論正確尺寸的標(biāo)注主要用于確定成組要素中各要素之間的理想位置關(guān)系（見(jiàn)圖1）和各要素相對(duì)基準(zhǔn)的理想位置關(guān)系（見(jiàn)圖2）。設(shè)計(jì)選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件功能要求選取。O□□廠十四□口卜（b）極坐標(biāo)注法（O□□廠十四□口卜（b）極坐標(biāo)注法（c）混合注法（a）直角坐標(biāo)注法圖1

(a)直角坐標(biāo)注法圖2 (a)直角坐標(biāo)注法圖2 (b)極坐標(biāo)注法理論正確尺寸標(biāo)注時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：理想位置不受理論正確尺寸形式的影響，無(wú)論采用鏈?zhǔn)綐?biāo)注還是采用同一基準(zhǔn)式標(biāo)注，其理想位置都是一樣的(見(jiàn)圖3)。采用哪種形式標(biāo)注，取決于加工檢驗(yàn)的方式。如圖3中鏈?zhǔn)綐?biāo)注有利于逐個(gè)孔依相鄰距離確定位置的加工方式，而同一基準(zhǔn)式標(biāo)注有利于坐標(biāo)法加工與測(cè)量，免去了坐標(biāo)尺寸累加計(jì)算的繁雜過(guò)程，避免計(jì)算出錯(cuò)造成廢品。(a)鏈?zhǔn)綐?biāo)注(b)同一基準(zhǔn)式標(biāo)注圖(a)鏈?zhǔn)綐?biāo)注(b)同一基準(zhǔn)式標(biāo)注圖3對(duì)于僅用來(lái)確定要素之間位置關(guān)系的理論正確尺寸標(biāo)注可以不必給出基準(zhǔn)，但當(dāng)要素之間的位置關(guān)系還需要由其它要素來(lái)定位，或無(wú)原則建立尺寸坐標(biāo)系時(shí)，就應(yīng)加注基準(zhǔn)。這是因?yàn)閼?yīng)用基準(zhǔn)概念能夠建立起排除形狀和誤差的理想坐標(biāo)系，準(zhǔn)確唯一地確定理想位置關(guān)系。加工檢驗(yàn)時(shí)也應(yīng)盡可能以注出的基準(zhǔn)作為定位部位。注出基準(zhǔn)后的理論正確尺寸標(biāo)注所得到的幾何圖框是個(gè)相對(duì)基準(zhǔn)浮動(dòng)的框架，而沒(méi)給出基準(zhǔn)的理論正確尺寸標(biāo)注得到的幾何圖形框則是可以整體浮動(dòng)的。注不注出基準(zhǔn)，其幾何圖框的位置有所不同，不同的標(biāo)注方法反映的設(shè)計(jì)意圖不同。實(shí)際應(yīng)用中有些理論正確尺寸被省略沒(méi)有注出，如有共面、共線要求的要素之間，其定位尺寸應(yīng)為零，由于圖樣繪制的關(guān)系已經(jīng)很明確，故將該尺寸“□”。另外，如垂直相交的軸線之間的定位尺寸“□”和“□”均被省略。理論正確尺寸在生產(chǎn)實(shí)際中的體現(xiàn)是個(gè)相對(duì)準(zhǔn)確的概念，體現(xiàn)的準(zhǔn)確程度與相應(yīng)的公差值大小有關(guān)，公差越小越準(zhǔn)確，但體現(xiàn)的準(zhǔn)確程度只要在允許的誤差范圍之內(nèi)，就足以滿(mǎn)足要求。2．公差注法給定理論正確尺寸之后，只能確定出要素的理想位置，公差注法是對(duì)實(shí)際要素偏離其理想位置的允許變動(dòng)區(qū)域(即公差帶)的規(guī)定。公差注法是確定公差帶大小、方向和形狀的重要步驟。根據(jù)被控制對(duì)象不同、功能不同等因素，公差注法可分為給定方向上的公差注法和任意方向上的公差注法。給定方向的公差注法當(dāng)僅需要控制實(shí)際要素在某個(gè)方向上的變化時(shí)，應(yīng)用給定方向上的位置度公差注法，公差帶是距離為公差值t,且以理想位置為中心對(duì)稱(chēng)配置的兩平行直線(或兩平行平面)之間的區(qū)域，公差帶的寬度方向是框格指引線箭頭所指的方向(圖4)。 圖4任意方向上的公差注法當(dāng)需要控制實(shí)際要素在任意方向上變化時(shí)，應(yīng)用任意方向上的位置度公差注法，公差帶是直徑為公差值t,且以理想位置為中心的圓、球或圓柱的區(qū)域。圖5a所示為平面點(diǎn)的任意方向上的位置度公差注法，其公差帶為圓形區(qū)域；圖5b所示為窨點(diǎn)的任意方向上的位置度公差注法，其公差帶為球形區(qū)域。(a)平面點(diǎn)的注法圖5(b)(a)平面點(diǎn)的注法圖5(b)空間點(diǎn)的注法（3） 給定位置度公差時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題9當(dāng)應(yīng)用給定旗幟的位置度公差注法時(shí)，一定要注意公差框格指引線箭頭的標(biāo)注方向應(yīng)為公差帶的寬度方向，否則會(huì)引起誤解，從而造成不必要的損失。對(duì)圓柱形相配要素的位置關(guān)系，多數(shù)采用控制任意方向位置誤差的圓柱形公差帶。因?yàn)閳A柱形相配要素裝配或配合間隙是在圓柱上均勻分布的，不具有特定的方向性，最適合采用圓柱形公差帶。位置度公差注法中，各種公差帶均是對(duì)稱(chēng)配置在理想位置的兩側(cè)。給出的公差數(shù)值是指公差帶的總寬度或直徑，而不是單側(cè)寬度或半徑。3．基準(zhǔn)注法在位置度公差注法中，基準(zhǔn)是用來(lái)確定理想要素的方向或（和）位置。若僅確定一組要素內(nèi)部各要素相互之間的理想位置關(guān)系，用理論正確尺寸就可以滿(mǎn)足要求，此時(shí)可不注基準(zhǔn)。但要確定一個(gè)要素相對(duì)其它要素（不同組的要素）的位置關(guān)系，則必須指明基準(zhǔn)要素?；鶞?zhǔn)的注法可分為注出一個(gè)基準(zhǔn)、注出三基面體系和注出成組要素基準(zhǔn)三種情況。（1）注出一個(gè)基準(zhǔn)注出一個(gè)基準(zhǔn)通常有兩種作用，一是確定理想要素的方向（垂直或平行關(guān)系）；二是確定理想要素的位置。系）；二是確定理想要素的位置。圖6圖7圖6所示為注出一個(gè)基準(zhǔn)確定與理想要素垂直關(guān)系的圖例，這是在位置度公差注法中較常用的基準(zhǔn)標(biāo)注形式，它反映了一組要素除位置尺寸有一定要求外，還有與一個(gè)基準(zhǔn)要素保持垂直關(guān)系的設(shè)計(jì)意圖。此時(shí)的位置度公差能在控制位置的同時(shí)控制與基準(zhǔn)的垂直誤差。一般情況下，用為基準(zhǔn)的要素是個(gè)裝配定位面，與其垂直的各要素具有直接的裝配關(guān)系。圖7所示為注出一個(gè)基準(zhǔn)確定與理想要素平行關(guān)系的圖例。在位置度公差注法時(shí)，為了

反映有位置關(guān)系的一組要素除了需要保證組內(nèi)各要素之間的位置外，還要求整組要素相對(duì)其它要素(指有裝配或功能關(guān)系的組外要素)保持一定的平行關(guān)系，但又不必嚴(yán)格控制它們之間的距離尺寸，此時(shí)最宜采用這樣的標(biāo)注。(2)注出基準(zhǔn)確定的位置在標(biāo)注位置公差時(shí)有相互位置要求的一組要素一般不是孤立地存在于零件之上，它們與相鄰要素存在關(guān)一定的聯(lián)系。當(dāng)這種聯(lián)系較緊密，甚至對(duì)成組要素之間的關(guān)系造成某種影響時(shí)，就必須指明與相鄰要素之間的關(guān)系，既給出基準(zhǔn)，建立確定理想位置關(guān)系的坐標(biāo)系，作為設(shè)計(jì)、工藝和檢測(cè)共同遵守的理想尺寸起始基準(zhǔn)。H(a)輪廓要素基準(zhǔn)圖8 (b)中心要素基準(zhǔn)實(shí)際需要基準(zhǔn)的個(gè)數(shù)，取決于零件上確定要素理想位置的需求，可給定一個(gè)基準(zhǔn)，兩個(gè)基準(zhǔn)或三基準(zhǔn)體系。注出的基準(zhǔn)可以是輪廓表面基準(zhǔn)、中心要素基準(zhǔn)和圓周方向基準(zhǔn)。一個(gè)基準(zhǔn)一般至少可建立一個(gè)坐標(biāo)方向的理論正確尺寸的起始面，而一根圓柱軸線則可確定兩個(gè)坐標(biāo)方向的位置，三基面體系的理論正確尺寸起始面。圖H(a)