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第8章 形状和位置公差 零件在加工过程中不仅有尺寸误差，而且还会产生形状和位置误差（简称形位误差）。形位误差对机械产品寿命和工作性能有很大的影响，为保证零件的互换性和使用要求，必须对形位误差加以控制，规定形状和位置公差。 8.1 概述 8.1.1 零件的要素 几何要素（简称要素）是指构成零件几何特征的点、线、面。 1．按结构特征分类 （1）轮廓要素 构成零件外形的、能直接为人们所感觉到的点、线、面要素称为轮廓要素。 （2）中心要素 对称要素的中心点、线、面或回转表面的轴线称为中心要素。 2．按在形状和位置公差中所处的地位分类 （1）被测要素 图样上给出了形状或（和）位置公差的要素称为被测要素。 （2）基准要素 它是用来确定被测要素的方向或（和）位置的要素。 3．按存在的状态分类 （1）实际要素 它是零件上实际存在的要素，通常以测得的要素来代替。 （2）理想要素 它是具有几何学意义的要素，即图样设计给定的、不存在任何误差的要素。 8.1.2 形位公差的项目及符号 按国家标准GB/T1182—1996《形状和位置公差 通则、定义、符号和图样表示方法》的规定，形位公差特征项目共有14个，各项目的名称及符号如表8-1所列。 8.1.3 形位公差带的形状 形位公差带是限制被测实际要素变动的区域，就是被测的实际要素应在给定的公差带内，否则就是不合格。形位公差带有一定的大小、形状、方向和位置。 （1）形位公差带的大小用形位公差值t确定，它表示了公差带的宽度或直径。 （2）公差带的形状由被测要素的理想形状和给定的公差特征项目所确定。 （3）公差带的方向即评定被测要素误差的方向。对于位置公差带，其方向由设计给出，应与基准保持设计给定的关系。对于形状公差带，设计不作出规定，其方向应遵守评定形状误差的基本原则——最小条件原则。 （4）公差带的位置，对于定位公差，以及多数跳动公差，一般由设计确定，与被测要素的实际状况无关，可以称为位置固定的公差带；对于形状公差、定向公差和少数跳动公差，项目本身并不规定公差带位置，其位置随被测实际要素的形状和有关尺寸的大小而改变，可以称为位置浮动的公差带。 8.1.4 基准 基准是用来确定被测要素的理想方向或位置的。 1．基准的三种类型 （1）单一基准 是仅由一个要素构成的基准。 （2）组合基准 是由两个或两个以上的要素构成而作为单一基准使用的一组要素。 （3）基准体系（三基面体系） 是由三个相互垂直的基准平面组成的基准体系。 2．基准代号 基准代号由基准符号、圆圈、连线和字母组成，无论基准代号在图样上的方向如何，圆圈内的字母都应水平书写。基准代号的字母应与公差框格第三格及以后各格内填写的字母相同，基准代号的字母不得采用E，I、J、M、O和P。 8.2 形状公差和位置公差 8.2.1 形状误差与形状公差 1．形状误差 被测实际要素对其理想要素在形状上的变动量称为形状误差。 2．形状公差 单一实际要素的形状所允许的变动全量称为形状公差。 形状公差（包括没有基准要求的线、面轮廓度）共有6项，随被测要素的结构特征和对被测要素的要求而不同，其中，直线度、线轮廓度、面轮廓度都有多种类型。 8.2.2 位置误差和位置公差 1．位置误差 被测实际要素对其理想要素在方向或位置上的变动量称为位置误差。 2．位置公差 关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量称为位置公差。 8.2.3 定向公差 定向公差有平行度、垂直度和倾斜度三个项目。随被测要素和基准要素为直线或平面之分，可有“线对线”、“线对面”、“面对线”和“面对面”四种形式。 8.2.4 定位公差 定位公差有同轴度、对称度和位置度三个项目。 8.2.5 跳动公差 跳动公差分为圆跳动和全跳动。 8.2.6 形位公差标注举例 图8.5所示为减速器的输出轴，根据对该轴的功能要求，给出了有关形位公差。 8.3 表面粗糙度 零件经过加工所获得的表面，总会存在几何形状误差。几何形状误差分为宏观几何形状误差（形状公差）、表面波纹度（波度）和微观几何形状误差（表面粗糙度）三类。目前通常是按波距的大小来划分的。波距小于1mm的属于表面粗糙度，波距在1～10mm的属于表面波度，波距大于10mm的属于形状误差。 8.3.1 表面粗糙度的基本术语及参数 1．基本术语 2．评定表面粗糙度的基本参数 为了评定实际轮廓，常需要在高度方向规定适当的参数。 8.3.2 表面粗糙度的选用和标注 表面粗糙度的选用主要是确定评定参数。确定时，首先应满足零件表面的工作条件和使用要求，同时，还要考虑工艺的可行性及经济性。表面粗糙度的选择方法有类比法、计算法、试验法。一般选用类比法，以经过实践证明是合理的类似零件为依据，经分析比较具体使用性能和工作条件后，确定评定参数值