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形位公差-公差带Zone
本章目的：了解14个形位公差的公差带形状，其从属关系。
1.定义
公差带-实际被测要素容许变动的区域。
它彰显了对被测要素的设计要求，也是加工和检验的按照。
2.公差带四大特点-形状、大小、方向、位置2.1形状Form
公差带形状主要有：两平行直线、两同心圆、两等距曲线、两平行平面、两同轴圆锥、两等距曲面、一个圆锥、一个球。
不同的公差特点项目通常具有不同形状的公差带。其中有些项目只有惟一形状的公差带；有些项目按照不同的设计要求具有数种形状的公差带。
下边按公差特点项目逐一进行介绍。
2.1.1直线度公差带
//当直线度标明于轮廓线上（与规格线显著分开时），表示的是外轮廓线的直线度。
//当直线度标明与规格线对齐，表示的是中轴线的直线度。
//所谓任意方向，指公差带为圆锥形，没有方向的要求。
2.1.2平面度公差带
2.1.3圆度公差带
2.1.4圆锥度公差带
//圆锥度的检测是有般配技巧的，但现有的检测方式能不能抒发形位公差的公差带确是有一定异议。
2.1.5线轮廓度公差带
2.1.6面轮廓度公差带
面轮廓度公差带（无基准）
面轮廓度公差带（有基准）
2.1.7垂直度公差带
//轴线公差带通常要加φ，表示圆锥形公差带，甚少用圆形的公差带。
2.1.8平行度公差带
2.1.9倾斜度公差带
2.1.10同轴度和对称度
//在国外图纸中，同轴度还是一个比较常用的形位公差。
2.1.11位置度公差带
2.1.12圆跳动
2.1.13全跳动
2.2公差带大小Size
2.3方向和位置&
//注：公差带浮动其实标明上不算错误。但在实际设计中，工程师设计意图常是希望公差带的位置为固定的，但没有理论值标明的知识（就是不晓得50还可以不带公差带框框），所以导致公差带浮动，这时侯标明就是错误的。
形位公差的公差带浮动与否，在实际使用中遇到的还是蛮多的。
3.形位公差从属关系
3.1综合性的公差应小于双向公差；（如圆锥表面的圆锥度公差可小于或等于圆度、素线和轴线的直线度公差）
3.2位置公差可同时控制位置偏差，方向偏差，形状偏差；
3.3方向公差可同时控制方向偏差，形状偏差；
3.4形状公差只控制形状偏差；
3.5圆跳动：控制圆度、同轴度、圆周要素的平面情况等；
3.6全跳动：控制圆度、直线度、同轴度、倾斜度、锥度及面轮廓度。
//除非是公司要求，否则作者不会用跳动去取代别的形位公差。缘由是①设计意图抒发不明晰；②检测方式存在一定争议，跳动实际上未必真的能代替其他形位公差。
小解：
形位公差的从属关系就像意大利套娃一样，如右图：
但也要注意：
①并非所有的位置偏差能控制方向偏差，并非所有的方向偏差能控制形状偏差；
②多个行为公差同时标明时要注意公差带的形状，假如相同，通常公差带大小为：位置偏差>方向偏差>形状偏差；
③多个行为公差同时标明前须要注意标明的缘由（我为何须要如此多的形位公差来控制？）。
形位公差-检查方式
本章目的：了解行为公差的测量方式，简单评估公司和制做方的测量能力。
1.形位公差检查规定
形状和位置公差检查规定GB/T1958-2004
2.形位公差的种类
3.形位公差的检测仪器
人工检测仪器：卡尺，光学平面度检测仪，卡尺，高度尺等等。
精准检测仪器：三座标检测仪，投影仪，数据采集仪。
4.基准形体模拟体（Datum）
一个基准形体模拟体（Datum）是测量或加工设备（如：检测或冲床台面），它们的质量好到被觉得是完美的，拿来模拟构建基准，被觉得就是基准。它是基准形体（Real）和基准（）之间的桥梁。
4.1基准平面（Datum）
4.2基准中平面（DatumPlane）
4.3基准轴心线（DatumAxis）
4.4基准目标（Datum）
4.5基准目标应用柔性件（Part）
5.14个形位公差检测方式5.1直线度
①百分表检测：卡尺的支座弄成倒V形，且直接置于V形滑轨上。卡尺的测头与作为检测其准的平尺直接接触。将V形表架从滑轨的一端移至另一端，卡尺测头在平尺上掠过，其最大与最小读数之差即为直线度偏差；
②塞规检测：塞规检测先借助一个宽度较短的极限塞规检测合格后,再用直线度综合塞规检测,由塞规通过与否判定孔轴线直线度合格与否；
③气动量仪检测：气动量仪检测是将被测规格的变化转化成二氧化碳流动压力的变化或流量的变化；
④杠杆法：检测时,孔管在工作台上联通,检测器件感知被测截面圆心位置的变化,并通过杠杆反映给千分尺进行读数；
⑤校正望远镜（该方式只能检测已加工好的大孔。检测时,在孔内安放与孔大小相适应的测标）；
⑥准直光管法：准直光管以"节距法"分段检测斜率变化,再通过数据处理求得实际表面的直线度偏差,最后按规定条件评定直线度偏差的数值；
⑦三座标检测法。
5.2平面度
①百分表检测：将千分尺固定，将型腔待检面放于平板上，将固定好的表头在非力状态下接触待件面一端，取一点调零，联通型腔记录读数，取最大值与最小值，相加为检测值，平板和锥面一定要清洁，所有平面都可以这样测量；
②平晶干涉法：平晶干涉法用光学平晶的工作面彰显理想平面，直接以干涉白色的弯曲程度确定被测表面的平面度偏差值；
③光波干涉法：光波干涉法常借助平晶进行，可以把干涉纹样作为被检验表面的等高线，因而可以画出该表面的形状；
④打表检测法：打表检测法是将被测零件和测微计置于标准平板上，以标准平板作为检测基准面，用测微计沿实际表面逐点或沿几条直线方向进行检测；
⑤液平面法液平面法是用液平面作为检测基准面，液平面由“连通罐”内的液面构成，之后用传感进行检测；
⑥三座标检测法（高精度）。
5.3圆度
①圆度仪检测：圆度仪是借助回转轴法检测圆度的检测工具。检测时,被测件与精密轴系同心安装,精密轴绑带着电感式宽度传感或工作台作精确的圆周运动。当被测圆有圆度偏差时，便会导致宽度传感的测头位移。宽度传感把位移量转换为电量，经过放大、滤波、运算等程序处理后即由显示仪表指示出圆度偏差；
②千分尺、比较仪检测以被测圆某一截面上各半径间最大差值之半作为此截面的圆度偏差；
③投影仪检测：投影仪检测是将被测圆的轮廓影像与勾画在投影屏上的两极限同心圆比较；
④三座标检测机。
5.4圆锥度
①内径卡尺检测：检测外径数值，将表头在非力状态下接触该截面，旋转外径卡尺，分别记录其最大值与最小值，最大值乘以最小值即是圆锥度；
②圆度圆锥度检测仪：圆度圆锥度检测仪是以气浮主轴和立柱滑轨为基准，采用计算机检测系统的转台式圆锥度仪；
③三座标检测机。
5.5线轮廓度
①轮廓检测仪（功能单一不能满足全规格检测）；
②三座标检测机；
5.6面轮廓度
①轮廓检测仪（功能单一不能满足全规格检测）；
②三座标检测机；
5.7倾斜度
①百分表检测：检测时将被测零件放置在定角座上，没有合适的定角座时，可以用置于余弦或精密转台来取代。调整被测零件，使整个被测表面的读数差为最小，取指示表的最大值Mmax与最小示值Mmin之差作为倾斜度偏差值。即f=Mmax-Mmin；
②三座标检测机：倾斜度属于三维检测，目前检测倾斜度最常用的工具就是便携式三座标检测机。
5.8垂直度
①百分表检测：要检测零件的基准面A靠在一个已知垂直度比较好的靠铁上，例如划线的方箱侧面，之后用卡尺打在要检测的平面上，联通卡尺，就可以检测出零件的垂直度。或则把零件压在机床的工作台面上，把卡尺打在要检测的平面上，上下联通机床，也可以检测出零件的垂直度；
②垂直度检测仪；
③三座标检测机。
5.9平行度
①圆度检测仪；
②平行度测量仪；
③三座标检测机；
④百分表检测：面与面之间平行度的检测图所示的是检测被测型腔I的上平面(被测平面)对下平面(基准平面)2的平行度。检测时，将被测型腔的基准平面放在平板2上，用卡尺在给定范围内进行检测，千分尺的最大读数差即为平行度偏差。为了清除被测表面局部形状偏差的影响，可在千分尺测头和被测表面之间垫一千分尺。
5.10位置度
①专用检具（人工检测，费时吃力）；
②三座标检测机。
5.11同轴度
①百分表检测：将表头在非力状态下接触该截面，将打算好的刃口状V形块放置在平板上，并调整水平。将被测零件基准轮廓要素的中截面（两端圆锥的中间位置）放置在两个等高的刃口状V形块上，基准轴线由V形块模拟。安装好卡尺、表座、表架，调节卡尺，使测头与型腔被测外表面接触，并有1～2圈的压缩量。平缓而均匀地转动型腔一周，并观察卡尺表针的波动，取最大读数与最小读数的差值之半，作为该截面的同轴度偏差。转动被测零件，按上述方式检测四个不同截面（截面A、B、C、D），取各截面测得的最大读数与最小读数差值之半中的最大值（绝对值）作为该零件的同轴度偏差；
②圆度检测仪；
③三座标检测机。
5.12对称度
①百分表检测：图示是用检测距离的方式检测零件中心平面相对于基准对称中心平面的对称偏差。检测时，将被测型腔置于平板上，以平板表面作为检测基准，用卡尺测出图中表面Ⅰ于平板表面间的距离，之后将被测型腔翻转180°，按同样方式测出表面Ⅱ与平板表面间的距离。被测两表面对应点最大读数差的绝对值即为被测的对称度偏差。
②指示表；
③专用检具；
④三座标检测机（主流形式）。
5.13圆跳动
被测提取要素绕基准轴线做无轴向联通回转一周时，由位置固定的指示计在给定方向上测得的最大与最小示值之差。
5.14全跳动
被测提取要素绕基准轴线做无轴向联通回转，同时指示计沿给定方向的理想直线连续联通(或被测提取要素每回转一周，指示计沿给定方向的理想直线做间断联通)，由指示计在给定方向上测得的最大与最小示值之差。
6.检测工具使用举例-卡尺的使用
1）卡尺在使用时，要把卡尺装夹在专用表架或其他牢固的支架上
2）为了使卡尺才能在各类场合下顺利地进行检测，比如在机床上检测径向跳动、端面跳动，在专用检验工具上检验型腔精度(图13-26)时，应把卡尺装夹在磁性表架或万能表架上来使用。表架应置于平板、工作台或某一平整位置上。卡尺在表架上的上、下、前、后位置可以任意调节。使用时注意，卡尺的触头应垂直于被测量的螺孔表面。
3）把卡尺装夹套筒夹在表架紧固套内时，夹紧力不要过大，夹紧后测杆应能平稳、灵活地联通，无卡住现象。
4）卡尺装夹后，在未抬起紧固套之前不要转动表体，如需转动表的方向时应先握紧紧固套
5）检测时，应轻轻提起测I杆，把型腔移至测头下边，平缓增长，测头与型腔接触，不准把型腔逼迫推人至测头下，也不得大幅增长测头，以免形成瞬时冲击测力，给检测带来检测偏差。
6）用卡尺校准或检测型腔时，应该使检测杆有一定的初始检测压力。即在测头与型腔表面接触时，检测杆应有0.3~1mm的压缩量，使表针转过半圈左右，之后转动表圈，使表盘的零值刻线对准表针。轻轻地带动手提检测杆的尖头，拉起和放松几次，检测表针所指零值有无改变。
7）当表针零值稳定后，再开始检测或校准型腔的工作。假如是校准型腔，此时开始改变型腔的相对位置，读出表针的偏摆值，就是锥面安装的误差数值。
形位公差-宽容原则与可逆原则的标明步骤全解
本章目的：怎样在实际设计中标明宽容与可逆原则。
1.序言
关于形位公差的运用，通常分两个阶段。
一是弄懂。
二是自己设计时运用上，疗效比没有好！（不能为了耍帅而去搞它）
其实这有些屁话。
但过了第一个阶段后，结构工程师在第二个阶段的路上有很长的路要走。
多问问自己标明的形位公差“whydoneit”，多总结一些套路，会对标明困难的形位公差好好多。
作者这儿就介绍自己总结的一个反例，作为小引。
2.宽容原则与可逆原则的标明步骤全解2.1形位公差标明的题面
一直以上面的题目为反例，题面如下：
如右图所示，零件A通过零件B的a，b两个导出面，保证零件B的圆锥插入零件A的孔中。勾画零件A、B的图纸，标明公差。
2.2形位公差标明步骤全解
这一次，我们从一个结构设计师的角度出发，从零开始标明图纸的形位公差。
2.2.1DFMA流程优化完毕确认
DFMA的优化更优先与公差的优化，这是第一步要做的。假如放在这个题面上，我们就应当把面与面的导向配合改为轴孔导向配合，这么公差标明就完全不一样了。
但这儿作者就暂时不优化了，先这样。
2.2.2图纸的全规格标明
全规格标明的方式和缘由请查看基础篇，工程出图章节，这儿也不多碍眼。
假定这时侯轴孔的半径都是φ18。
这么零件A的图纸标明为：
零件B的图纸标明为：
2.2.3确然装配的设计要求，弄清楚为何须要形位公差的标明，须要如何的形位公差
标明公差时首先要分清楚公差标明的目的，之后能进行标明。有对应的设计要求才能选用对应的形位公差。
这儿从题面可知，是为了：保证零件B的圆锥插入零件A的孔中。
但还有一个隐藏要求，就是给与两个零件最高领的制造要求。
这么，这儿形位公差标明的完整设计要求是：保证零件B的圆锥插入零件A的孔中时，给与零件A与零件B最高领的制造要求（即最宽的公差带，而最宽的公差带只有形位公差能给与）。
从上述的设计要求中，我们可以得出，装配的须要对孔与木柱的中轴线提出了位置控制的需求，所以须要位置度公差。
2.2.4保证理想状态下的导出装配，确认基准。
理想状态时，零件A通过零件B的a，b两个导出面，轴刚才插入孔中（即零零配合）。
//其实实际设计中还要考虑留a，b两个导出面的平面度和粗糙度等，这时侯公差标明必须加上余量，但这儿还是先放过。
这么，零件A、B的基准面为两个装配面（怎样确定形位公差标明的基准，请查看上面的基准datum章节）
理想状态下位置度均为0。
此时，
零件A的图纸标明为：
零件B的图纸标明为：
2.2.5确认工艺能力值a
零件A、B的工艺能力值
工艺能力值a=|线性规格极限误差|+|位置度|=|上公差|+|下公差|+|位置度|。
线性规格的极限误差和位置度请查询对应的标准。
这儿假定，线性规格18查标准得到其极限误差为2，而位置度查询标准得到其容许值为1.
则零件A、B的工艺能力值a=2+1=3；
2.2.6后置工作的完毕，宽容原则的追加。
后置工作早已完毕，这样就可以追加宽容原则相关的符号。
宽容原则是最大实体原则MMC的一种特殊方式,最大实体原则应用中形位公差为0时，即为宽容原则。
这么,
零件A的图纸标明为：
零件B的图纸标明为：
2.2.7优化调整：为了后期样品等考虑，调整为对称公差（改3d图）
关于调整为对称公差的作用，作者在上面章节早已重复指出了。这儿省略。
零件A的图纸标明为：
零件B的图纸标明为：
此时的3d装配图显示如下：
2.2.8改为可逆原则图纸
假如公司有具体的要求，或为了愈发清晰地抒发对工艺制造能力的约束，可以改为可逆原则。
而经过上述步骤的剖析，再改成可逆原则就很便捷了。
零件A的图纸标明为：
零件B的图纸标明为：
此时的3d装配图显示如下：
这时有一个t形工件，依照轴孔的标明，两种极限装配的情况为：
①零件A：孔规格18，位置度为0；零件B：轴规格18，位置度为0；这时侯是正好的零零配合。
②零件B：孔规格21，位置度为3；零件B：轴规格15有一个t形工件，位置度为3；装配情况就如右图所示：
到这一步，也该明白上面6.1章节最后一张图纸的意义了吧。
3.小结
这些极限剖析的方式，是明白补偿作用本质的好方式，对应多重补偿，例如补偿基准那个，可以尝试一下。
还有，不要太迷信国外公司曾经的人标明的形位公差。
作者以前头铁去问他人为何要标明如此复杂的行为公差（车用行业，多重基准的补偿）。
得到的答案竟然是：“随！便！标！注！的!”.
其实，复杂的形位公差对坑一些外行的人很有用。虽然理解kiss原则，明晰精简设计师最难的人甚少。
但有时侯真的是把国外的设计气氛搞得乌烟瘴气的。
例如公差标明的很小，制造人员压根不看。形位公差也一样。
不多说了，就这样。