几何公差：全面了解

任务描述与要求

图4 - 1 所示为轴类零件的几何要素标注，试分析图中几何公差项目及其符号的含义。

图4-1　轴类零件的几何要素标注　

任务分析

要完成此任务，学生需掌握几何公差中几何要素的概念及其分类、几何公差的项目及其符号等。

任务知识准备

在机械加工过程中，工件、刀具机床的变形，相对运动的关系不准确，各种频率的振动以及定位不准确等原因，都会使零件几何要素的形状和相对位置产生误差（即形位误差）。形位误差不仅会影响该零件的互换性，而且还会影响整个产品的质量，使产品的寿命降低，因此必须对工件予以合理限制，即规定几何公差。

几何公差由形状公差、方向公差、位置公差和跳动公差组成，它是针对构成零件几何特征的点、线、面的几何形状和相互位置的误差所规定的公差。

一、几何要素的概念及其分类

1. 几何要素的概念

几何公差的研究对象是零件的几何要素（简称为“要素”），即构成零件几何特征的点（圆心、球心、中心点和交点等）、线（素线、轴线、中心线和曲线等）、面（平面、中心平面、圆柱面、圆锥面、球面和曲面等），如图4 - 2 所示。

图4-2　零件的几何要素　

1—球面；2—圆锥面；3—平面（端面）；4—圆柱面； 5—顶点；6—素线；7—中心线；8—球心

零件的几何要素

几何公差就是研究这些要素在形状及其相互间方向或位置方面的精度问题。

2. 几何要素的分类

几何要素可按不同的角度分类如下。

1）按存在的状态分为理想要素和实际要素

（1） 理想要素（公称要素）是具有几何学意义的要素，它们不存在任何误差。机械零件图样上表示的要素均为理想要素。

（2） 实际要素是零件上实际存在的要素，通常都以测得（提取）要素来代替。(www.xing528.com)

2）按结构特征分为中心要素和轮廓要素

（1） 轮廓（组成）要素是零件轮廓上的点、线、面，即可触及的要素。组成要素还分为提取组成要素和拟合组成要素。如图4 - 3 所示的a、b、c、d1、e、d2。

（2） 中心要素是可由轮廓要素导出的要素，如中心点、中心面或回转表面的轴线。标准规定：“轴线”和“中心平面”用于表述理想形状的中心要素，“中心线”和“中心面”用于表述非理想形状的中心要素，即导出要素分为提取导出要素和拟合导出要素。如图4 - 3 所示的h、g、f。

3）按所处地位分为基准要素和被测要素

（1） 基准要素是用来确定理想被测要素的方向和位置的要素。基准要素在图样中都标有基准符号或基准代号。如图4 - 4（a）中φ 30h6 的轴线和图4 - 4（b）中的下平面。

（2） 被测要素是在图样上给出了形状或（和）位置公差要求的要素，是检测的对象。如图4-4（a）中φ 16H7 孔的轴线和图4-4（b）中的上平面。

图4-3　轮廓要素和中心要素　

图4-4　基准要素和被测要素　

4）按功能关系分为单一要素和关联要素

（1） 单一要素是仅对要素本身给出形状公差要求的要素。

（2） 关联要素是对基准要素有功能关系要求而给出方向、位置和跳动公差要求的要素。如图4 - 4（a）中φ 16H7 孔的轴线相对于φ 30h6 的轴线有同轴度要求，此时φ 16H7 的轴线属于关联要素。同理，图4 - 4（b）中的上平面相对于下平面有平行度要求，故上平面属于关联要素。

二、几何公差的特征项目及其符号

GB/T 1182—2008 规定了14 种形状、方向和位置等公差的特征项目符号，其中形状公差有4 个项目，轮廓公差有2 个项目，定向公差有3 个项目，定位公差有3 个项目，跳动公差有2 个项目。几何公差的每一个项目都规定了专门的符号，见表4 - 1。

表4-1　几何公差的特征项目及其符号

单一要素与关联要素

任务实施

对图4 - 1 中的几何公差项目及其符号含义的解释如图4 - 5 所示。

图4-5　几何公差项目及其符号含义的解释