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形位公差-公差帶Zone
本章目的：了解14個形位公差的公差帶形狀，其從屬關系。
1.定義
公差帶-實際被測要素容許變動的區域。
它彰顯了對被測要素的設計要求，也是加工和檢驗的按照。
2.公差帶四大特點-形狀、大小、方向、位置2.1形狀Form
公差帶形狀主要有：兩平行直線、兩同心圓、兩等距曲線、兩平行平面、兩同軸圓錐、兩等距曲面、一個圓錐、一個球。
不同的公差特點項目通常具有不同形狀的公差帶。其中有些項目只有惟一形狀的公差帶；有些項目按照不同的設計要求具有數種形狀的公差帶。
下邊按公差特點項目逐一進行介紹。
2.1.1直線度公差帶
//當直線度標明于輪廓線上（與規格線顯著分開時），表示的是外輪廓線的直線度。
//當直線度標明與規格線對齊，表示的是中軸線的直線度。
//所謂任意方向，指公差帶為圓錐形，沒有方向的要求。
2.1.2平面度公差帶
2.1.3圓度公差帶
2.1.4圓錐度公差帶
//圓錐度的檢測是有般配技巧的，但現有的檢測方式能不能抒發形位公差的公差帶確是有一定異議。
2.1.5線輪廓度公差帶
2.1.6面輪廓度公差帶
面輪廓度公差帶（無基準）
面輪廓度公差帶（有基準）
2.1.7垂直度公差帶
//軸線公差帶通常要加φ，表示圓錐形公差帶，甚少用圓形的公差帶。
2.1.8平行度公差帶
2.1.9傾斜度公差帶
2.1.10同軸度和對稱度
//在國外圖紙中，同軸度還是一個比較常用的形位公差。
2.1.11位置度公差帶
2.1.12圓跳動
2.1.13全跳動
2.2公差帶大小Size
2.3方向和位置&
//注：公差帶浮動其實標明上不算錯誤。但在實際設計中，工程師設計意圖常是希望公差帶的位置為固定的，但沒有理論值標明的知識（就是不曉得50還可以不帶公差帶框框），所以導致公差帶浮動，這時侯標明就是錯誤的。
形位公差的公差帶浮動與否，在實際使用中遇到的還是蠻多的。
3.形位公差從屬關系
3.1綜合性的公差應小于雙向公差；（如圓錐表面的圓錐度公差可小于或等于圓度、素線和軸線的直線度公差）
3.2位置公差可同時控制位置偏差，方向偏差，形狀偏差；
3.3方向公差可同時控制方向偏差，形狀偏差；
3.4形狀公差只控制形狀偏差；
3.5圓跳動：控制圓度、同軸度、圓周要素的平面情況等；
3.6全跳動：控制圓度、直線度、同軸度、傾斜度、錐度及面輪廓度。
//除非是公司要求，否則作者不會用跳動去取代別的形位公差。緣由是①設計意圖抒發不明晰；②檢測方式存在一定爭議，跳動實際上未必真的能代替其他形位公差。
小解：
形位公差的從屬關系就像意大利套娃一樣，如右圖：
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狀偏差；
②多個行為公差同時標明時要注意公差帶的形狀，假如相同，通常公差帶大小為：位置偏差>方向偏差>形狀偏差；
③多個行為公差同時標明前須要注意標明的緣由（我為何須要如此多的形位公差來控制？）。
形位公差-檢查方式
本章目的：了解行為公差的測量方式，簡單評估公司和制做方的測量能力。
1.形位公差檢查規定
形狀和位置公差檢查規定GB/T1958-2004
2.形位公差的種類
3.形位公差的檢測儀器
人工檢測儀器：卡尺，光學平面度檢測儀，卡尺，高度尺等等。
精準檢測儀器：三座標檢測儀，投影儀，數據采集儀。
4.基準形體模擬體（Datum）
一個基準形體模擬體（Datum）是測量或加工設備（如：檢測或沖床臺面），它們的質量好到被覺得是完美的，拿來模擬構建基準，被覺得就是基準。它是基準形體（Real）和基準（）之間的橋梁。
4.1基準平面（Datum）
4.2基準中平面（DatumPlane）
4.3基準軸心線（DatumAxis）
4.4基準目標（Datum）
4.5基準目標應用柔性件（Part）
5.14個形位公差檢測方式5.1直線度
①百分表檢測：卡尺的支座弄成倒V形，且直接置于V形滑軌上。卡尺的測頭與作為檢測其準的平尺直接接觸。將V形表架從滑軌的一端移至另一端，卡尺測頭在平尺上掠過，其最大與最小讀數之差即為直線度偏差；
②塞規檢測：塞規檢測先借助一個寬度較短的極限塞規檢測合格后,再用直線度綜合塞規檢測,由塞規通過與否判定孔軸線直線度合格與否；
③氣動量儀檢測：氣動量儀檢測是將被測規格的變化轉化成二氧化碳流動壓力的變化或流量的變化；
④杠桿法：檢測時,孔管在工作臺上聯通,檢測器件感知被測截面圓心位置的變化,并通過杠桿反映給千分尺進行讀數；
⑤校正望遠鏡（該方式只能檢測已加工好的大孔。檢測時,在孔內安放與孔大小相適應的測標）；
⑥準直光管法：準直光管以"節距法"分段檢測斜率變化,再通過數據處理求得實際表面的直線度偏差,最后按規定條件評定直線度偏差的數值；
⑦三座標檢測法。
5.2平面度
①百分表檢測：將千分尺固定，將型腔待檢面放于平板上，將固定好的表頭在非力狀態下接觸待件面一端，取一點調零，聯通型腔記錄讀數，取最大值與最小值，相加為檢測值，平板和錐面一定要清潔，所有平面都可以這樣測量；
②平晶干涉法：平晶干涉法用光學平晶的工作面彰顯理想平面，直接以干涉白色的彎曲程度確定被測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進行，可以把干涉紋樣作為被檢驗表面的等高線，因而可以畫出該表面的形狀；
④打表檢測法：打表檢測法是將被測零件和測微計置于標準平板上，以標準平板作為檢測基準面，用測微計沿實際表面逐點或沿幾條直線方向進行檢測；
⑤液平面法液平面法是用液平面作為檢測基準面，液平面由“連通罐”內的液面構成，之后用傳感進行檢測；
⑥三座標檢測法（高精度）。
5.3圓度
①圓度儀檢測：圓度儀是借助回轉軸法檢測圓度的檢測工具。檢測時,被測件與精密軸系同心安裝,精密軸綁帶著電感式寬度傳感或工作臺作精確的圓周運動。當被測圓有圓度偏差時，便會導致寬度傳感的測頭位移。寬度傳感把位移量轉換為電量，經過放大、濾波、運算等程序處理后即由顯示儀表指示出圓度偏差；
②千分尺、比較儀檢測以被測圓某一截面上各半徑間最大差值之半作為此截面的圓度偏差；
③投影儀檢測：投影儀檢測是將被測圓的輪廓影像與勾畫在投影屏上的兩極限同心圓比較；
④三座標檢測機。
5.4圓錐度
①內徑卡尺檢測：檢測外徑數值，將表頭在非力狀態下接觸該截面，旋轉外徑卡尺，分別記錄其最大值與最小值，最大值乘以最小值即是圓錐度；
②圓度圓錐度檢測儀：圓度圓錐度檢測儀是以氣浮主軸和立柱滑軌為基準，采用計算機檢測系統的轉臺式圓錐度儀；
③三座標檢測機。
5.5線輪廓度
①輪廓檢測儀（功能單一不能滿足全規格檢測）；
②三座標檢測機；
5.6面輪廓度
①輪廓檢測儀（功能單一不能滿足全規格檢測）；
②三座標檢測機；
5.7傾斜度
①百分表檢測：檢測時將被測零件放置在定角座上，沒有合適的定角座時，可以用置于余弦或精密轉臺來取代。調整被測零件，使整個被測表面的讀數差為最小，取指示表的最大值Mmax與最小示值Mmin之差作為傾斜度偏差值。即f=Mmax-Mmin；
②三座標檢測機：傾斜度屬于三維檢測，目前檢測傾斜度最常用的工具就是便攜式三座標檢測機。
5.8垂直度
①百分表檢測：要檢測零件的基準面A靠在一個已知垂直度比較好的靠鐵上，例如劃線的方箱側面，之后用卡尺打在要檢測的平面上，聯通卡尺，就可以檢測出零件的垂直度。或則把零件壓在機床的工作臺面上，把卡尺打在要檢測的平面上，上下聯通機床，也可以檢測出零件的垂直度；
②垂直度檢測儀；
③三座標檢測機。
5.9平行度
①圓度檢測儀；
②平行度測量儀；
③三座標檢測機；
④百分表檢測：面與面之間平行度的檢測圖所示的是檢測被測型腔I的上平面(被測平面)對下平面(基準平面)2的平行度。檢測時，將被測型腔的基準平面放在平板2上，用卡尺在給定范圍內進行檢測，千分尺的最大讀數差即為平行度偏差。為了清除被測表面局部形狀偏差的影響，可在千分尺測頭和被測表面之間墊一千分尺。
5.10位置度
①專用檢具（人工檢測，費時吃力）；
②三座標檢測機。
5.11同軸度
①百分表檢測：將表頭在非力狀態下接觸該截面，將打算好的刃口狀V形塊放置在平板上，并調整水平。將被測零件基準輪廓要素的中截面（兩端圓錐的中間位置）放置在兩個等高的刃口狀V形塊上，基準軸線由V形塊模擬。安裝好卡尺、表座、表架，調節卡尺，使測頭與型腔被測外表面接觸，并有1～2圈的壓縮量。平緩而均勻地轉動型腔一周，并觀察卡尺表針的波動，取最大讀數與最小讀數的差值之半，作為該截面的同軸度偏差。轉動被測零件，按上述方式檢測四個不同截面（截面A、B、C、D），取各截面測得的最大讀數與最小讀數差值之半中的最大值（絕對值）作為該零件的同軸度偏差；
②圓度檢測儀；
③三座標檢測機。
5.12對稱度
①百分表檢測：圖示是用檢測距離的方式檢測零件中心平面相對于基準對稱中心平面的對稱偏差。檢測時，將被測型腔置于平板上，以平板表面作為檢測基準，用卡尺測出圖中表面Ⅰ于平板表面間的距離，之后將被測型腔翻轉180°，按同樣方式測出表面Ⅱ與平板表面間的距離。被測兩表面對應點最大讀數差的絕對值即為被測的對稱度偏差。
②指示表；
③專用檢具；
④三座標檢測機（主流形式）。
5.13圓跳動
被測提取要素繞基準軸線做無軸向聯通回轉一周時，由位置固定的指示計在給定方向上測得的最大與最小示值之差。
5.14全跳動
被測提取要素繞基準軸線做無軸向聯通回轉，同時指示計沿給定方向的理想直線連續聯通(或被測提取要素每回轉一周，指示計沿給定方向的理想直線做間斷聯通)，由指示計在給定方向上測得的最大與最小示值之差。
6.檢測工具使用舉例-卡尺的使用
1）卡尺在使用時，要把卡尺裝夾在專用表架或其他牢固的支架上
2）為了使卡尺才能在各類場合下順利地進行檢測，比如在機床上檢測徑向跳動、端面跳動，在專用檢驗工具上檢驗型腔精度(圖13-26)時，應把卡尺裝夾在磁性表架或萬能表架上來使用。表架應置于平板、工作臺或某一平整位置上。卡尺在表架上的上、下、前、后位置可以任意調節。使用時注意，卡尺的觸頭應垂直于被測量的螺孔表面。
3）把卡尺裝夾套筒夾在表架緊固套內時，夾緊力不要過大，夾緊后測桿應能平穩、靈活地聯通，無卡住現象。
4）卡尺裝夾后，在未抬起緊固套之前不要轉動表體，如需轉動表的方向時應先握緊緊固套
5）檢測時，應輕輕提起測I桿，把型腔移至測頭下邊，平緩增長，測頭與型腔接觸，不準把型腔逼迫推人至測頭下，也不得大幅增長測頭，以免形成瞬時沖擊測力，給檢測帶來檢測偏差。
6）用卡尺校準或檢測型腔時，應該使檢測桿有一定的初始檢測壓力。即在測頭與型腔表面接觸時，檢測桿應有0.3~1mm的壓縮量，使表針轉過半圈左右，之后轉動表圈，使表盤的零值刻線對準表針。輕輕地帶動手提檢測桿的尖頭，拉起和放松幾次，檢測表針所指零值有無改變。
7）當表針零值穩定后，再開始檢測或校準型腔的工作。假如是校準型腔，此時開始改變型腔的相對位置，讀出表針的偏擺值，就是錐面安裝的誤差數值。
形位公差-寬容原則與可逆原則的標明步驟全解
本章目的：怎樣在實際設計中標明寬容與可逆原則。
1.序言
關于形位公差的運用，通常分兩個階段。
一是弄懂。
二是自己設計時運用上，療效比沒有好！（不能為了耍帥而去搞它）
其實這有些屁話。
但過了第一個階段后，結構工程師在第二個階段的路上有很長的路要走。
多問問自己標明的形位公差“whydoneit”，多總結一些套路，會對標明困難的形位公差好好多。
作者這兒就介紹自己總結的一個反例，作為小引。
2.寬容原則與可逆原則的標明步驟全解2.1形位公差標明的題面
一直以上面的題目為反例，題面如下：
如右圖所示，零件A通過零件B的a，b兩個導出面，保證零件B的圓錐插入零件A的孔中。勾畫零件A、B的圖紙，標明公差。
2.2形位公差標明步驟全解
這一次，我們從一個結構設計師的角度出發，從零開始標明圖紙的形位公差。
2.2.1DFMA流程優化完畢確認
DFMA的優化更優先與公差的優化，這是第一步要做的。假如放在這個題面上，我們就應當把面與面的導向配合改為軸孔導向配合，這么公差標明就完全不一樣了。
但這兒作者就暫時不優化了，先這樣。
2.2.2圖紙的全規格標明
全規格標明的方式和緣由請查看基礎篇，工程出圖章節，這兒也不多礙眼。
假定這時侯軸孔的半徑都是φ18。
這么零件A的圖紙標明為：
零件B的圖紙標明為：
2.2.3確然裝配的設計要求，弄清楚為何須要形位公差的標明，須要如何的形位公差
標明公差時首先要分清楚公差標明的目的，之后能進行標明。有對應的設計要求才能選用對應的形位公差。
這兒從題面可知，是為了：保證零件B的圓錐插入零件A的孔中。
但還有一個隱藏要求，就是給與兩個零件最高領的制造要求。
這么，這兒形位公差標明的完整設計要求是：保證零件B的圓錐插入零件A的孔中時，給與零件A與零件B最高領的制造要求（即最寬的公差帶，而最寬的公差帶只有形位公差能給與）。
從上述的設計要求中，我們可以得出，裝配的須要對孔與木柱的中軸線提出了位置控制的需求，所以須要位置度公差。
2.2.4保證理想狀態下的導出裝配，確認基準。
理想狀態時，零件A通過零件B的a，b兩個導出面，軸剛才插入孔中（即零零配合）。
//其實實際設計中還要考慮留a，b兩個導出面的平面度和粗糙度等，這時侯公差標明必須加上余量，但這兒還是先放過。
這么，零件A、B的基準面為兩個裝配面（怎樣確定形位公差標明的基準，請查看上面的基準datum章節）
理想狀態下位置度均為0。
此時，
零件A的圖紙標明為：
零件B的圖紙標明為：
2.2.5確認工藝能力值a
零件A、B的工藝能力值
工藝能力值a=|線性規格極限誤差|+|位置度|=|上公差|+|下公差|+|位置度|。
線性規格的極限誤差和位置度請查詢對應的標準。
這兒假定，線性規格18查標準得到其極限誤差為2，而位置度查詢標準得到其容許值為1.
則零件A、B的工藝能力值a=2+1=3；
2.2.6后置工作的完畢，寬容原則的追加。
后置工作早已完畢，這樣就可以追加寬容原則相關的符號。
寬容原則是最大實體原則MMC的一種特殊方式,最大實體原則應用中形位公差為0時，即為寬容原則。
這么,
零件A的圖紙標明為：
零件B的圖紙標明為：
2.2.7優化調整：為了后期樣品等考慮，調整為對稱公差（改3d圖）
關于調整為對稱公差的作用，作者在上面章節早已重復指出了。這兒省略。
零件A的圖紙標明為：
零件B的圖紙標明為：
此時的3d裝配圖顯示如下：
2.2.8改為可逆原則圖紙
假如公司有具體的要求，或為了愈發清晰地抒發對工藝制造能力的約束，可以改為可逆原則。
而經過上述步驟的剖析，再改成可逆原則就很便捷了。
零件A的圖紙標明為：
零件B的圖紙標明為：
此時的3d裝配圖顯示如下：
這時有一個t形工件，依照軸孔的標明，兩種極限裝配的情況為：
①零件A：孔規格18，位置度為0；零件B：軸規格18，位置度為0；這時侯是正好的零零配合。
②零件B：孔規格21，位置度為3；零件B：軸規格15有一個t形工件，位置度為3；裝配情況就如右圖所示：
到這一步，也該明白上面6.1章節最后一張圖紙的意義了吧。
3.小結
這些極限剖析的方式，是明白補償作用本質的好方式，對應多重補償，例如補償基準那個，可以嘗試一下。
還有，不要太迷信國外公司曾經的人標明的形位公差。
作者以前頭鐵去問他人為何要標明如此復雜的行為公差（車用行業，多重基準的補償）。
得到的答案竟然是：“隨！便！標！注！的!”.
其實，復雜的形位公差對坑一些外行的人很有用。雖然理解kiss原則，明晰精簡設計師最難的人甚少。
但有時侯真的是把國外的設計氣氛搞得烏煙瘴氣的。
例如公差標明的很小，制造人員壓根不看。形位公差也一樣。
不多說了，就這樣。