產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)中公差原則的實(shí)用性分析

[摘 要] 如何選擇和應(yīng)用《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）幾何公差》中的公差原則，在具體生產(chǎn)實(shí)踐中正確理解獨(dú)立原則、相關(guān)要求的實(shí)質(zhì)就顯得尤為重要。隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，產(chǎn)品圖紙上選用的相關(guān)要求就會(huì)越來越多。

[關(guān)鍵詞] GPS公差原則獨(dú)立原則相關(guān)要求

引言

產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（Geometrical Product Specifications 簡(jiǎn)稱GPS）是機(jī)械制造業(yè)的最重要基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)之一，其中公差原則的正確應(yīng)用對(duì)產(chǎn)品的性能及擴(kuò)大零件的合格性有著重要的影響。任何一個(gè)零件圖樣上注出的尺寸公差和幾何公差都要根據(jù)其功能要求按照公差原則標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 4249-2009）確定他們之間的關(guān)系（獨(dú)立原則和包容要求）。幾何公差標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 16671-2009）則規(guī)定了相關(guān)要求（最大實(shí)體要求、最小實(shí)體要求、可逆要求）的具體內(nèi)容，科學(xué)地選擇公差原則中的各種相關(guān)要求就顯得尤為重要。

獨(dú)立原則選用

一般情況下。零件圖樣上給定的尺寸公差和其相應(yīng)幾何要素的幾何公差按其功能要求大都均可獨(dú)立，也即大都可按獨(dú)立原則進(jìn)行標(biāo)注。但此處必須重申，從幾何要素的形狀誤差與其相應(yīng)的尺寸公差的關(guān)系而言，有的必然受尺寸公差所約束。如偶數(shù)棱圓形造成的圓度誤差，軸線無(wú)彎曲時(shí)圓柱面素線直線度和素線平行度誤差；有的本不受尺寸公差所約束，如奇數(shù)棱圓形造成的圓度誤差，軸線直線度誤差。所謂尺寸公差和相應(yīng)幾何要素的幾何公差相互獨(dú)立，嚴(yán)格來講，是針對(duì)本不受尺寸公差約束的幾何誤差而言，對(duì)于必然受尺寸公差約束的幾何誤差無(wú)獨(dú)立可言。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可以嚴(yán)格的概括規(guī)定，但使用者必須根據(jù)零件結(jié)構(gòu)和工藝方法的不同對(duì)此有清楚的概念。

除了未注幾何公差均采用獨(dú)立原則之外；對(duì)于非配合件某些尺寸公差要求較大，而幾何公差要求較嚴(yán)者也宜采用獨(dú)立原則。對(duì)于雖有配合要求，但配合性質(zhì)要求不嚴(yán)的孔、軸、其尺寸公差和相應(yīng)幾何要素幾何公差之間的關(guān)系亦可采用獨(dú)立原則。

相關(guān)要求選用

如果零件圖樣上對(duì)某些尺寸公差和其相應(yīng)幾何要素的幾何公差按其功能要求需要使其相互有關(guān)的，那就要視其具體的功能要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)情況選用相關(guān)要求中的包容要求，最大實(shí)體要求（包括可逆要求用于最大實(shí)體要求），或者最小實(shí)體要求（包括可逆要求用于最小實(shí)體要求）。

1.包容要求選用

尺寸公差與幾何公差之間的關(guān)系按其功能要求需要遵守包容要求時(shí)，單一實(shí)際要素（如單一圓柱面或兩平行對(duì)應(yīng)平面）應(yīng)遵守其最大實(shí)體狀態(tài)，其局部實(shí)際尺寸不得超出最小實(shí)體尺寸。

包容要求主要用于單一圓柱面或兩平行對(duì)應(yīng)平面相配合的孔、軸必須保證配合性質(zhì)者，用孔、軸的最大實(shí)體狀態(tài)保證最小間隙或控制最大過盈；而且使其局部實(shí)際尺寸不大于孔的最小實(shí)體尺寸（孔的最大極限尺寸），不小于軸的最小實(shí)體尺寸（軸的最小極限尺寸），以控制最大間隙或保證最小過盈。除上述主要應(yīng)用場(chǎng)合外，還可用于非配合的孔、軸、如光滑極限量規(guī)、某些位置量規(guī)的工作部位。

2.最大實(shí)體要求（包括可逆要求用于最大實(shí)體要求）選用

尺寸公差與幾何公差之間的關(guān)系按其功能要求遵守最大實(shí)體要求時(shí)，被測(cè)要素或基準(zhǔn)要素（均為中心要素）相應(yīng)輪廓要素遵守其最大實(shí)體實(shí)效狀態(tài)。若可逆要求不用于最大實(shí)體要求，其局部實(shí)際尺寸不得超出最大實(shí)體尺寸和最小實(shí)體尺寸，若可逆要求用于最大實(shí)體要求，當(dāng)被測(cè)要素的幾何誤差值小于給出的幾何公差值時(shí)，允許其相應(yīng)輪廓要素的局部實(shí)際尺寸超出最大實(shí)體尺寸。

最大實(shí)體要求在連接件（用螺釘、螺栓等進(jìn)行連接）中應(yīng)用十分廣泛，尤其對(duì)大批大量生產(chǎn)的產(chǎn)品。它不僅可以有效地保證裝配互換性，提高生產(chǎn)效率；而且允許幾何誤差超出其給出的公差值，對(duì)可逆要求用于最大實(shí)體要求還允許相應(yīng)的尺寸公差增大，因此又可進(jìn)一步最大限度地提高產(chǎn)品合格率。

3.最小實(shí)體要求（包括可逆要求用于最小實(shí)體要求）選用

尺寸公差與幾何公差之間的關(guān)系按其功能要求需要遵守最小實(shí)體要求時(shí)。被測(cè)要素或基準(zhǔn)要素（均為中心要素）相應(yīng)輪廓要素應(yīng)遵守其最小實(shí)體實(shí)效狀態(tài)，若可逆要求不用于最小實(shí)體要求，其局部實(shí)際尺寸不得超出最大實(shí)體尺寸和最小實(shí)體尺寸。若可逆要求用于最小實(shí)體要求，當(dāng)被測(cè)要素的幾何誤差值小于給出的幾何公差值時(shí)，允許其相應(yīng)輪廓要素的局部實(shí)際尺寸超出其最小實(shí)體尺寸。

最小實(shí)體要求與最大實(shí)體要求同樣具有既可以有效地保證裝配互換性，提高生產(chǎn)效率；而且允許幾何誤差超出其給出的公差值，對(duì)可逆要求用于最小實(shí)體要求還允許相應(yīng)的尺寸公差增大，因此又可進(jìn)一步最大限度地提高產(chǎn)品合格率。但最小實(shí)體要求不能用功能量規(guī)檢驗(yàn)，要用諸如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等測(cè)量?jī)x器測(cè)量并計(jì)算出體內(nèi)作用尺寸，以此判斷被測(cè)孔、軸的實(shí)際實(shí)體狀態(tài)是否超出其最小實(shí)體實(shí)效狀態(tài)。而且最小實(shí)體要求納入我國(guó)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間不長(zhǎng)，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)尚有不足，再加上他的適用場(chǎng)合有些特殊，所以目前應(yīng)用尚不夠廣泛。

結(jié) 語(yǔ)

在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）幾何公差GB／T 16671-2009》時(shí)，要著重理解相關(guān)要求中尺寸公差與幾何公差之間關(guān)系轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵點(diǎn)，但重中之重的是掌握最重要的基本術(shù)語(yǔ)（最大、最小實(shí)體狀態(tài)；體內(nèi)、體外作用尺寸；最大、最小實(shí)體實(shí)效狀態(tài)）。由于相關(guān)要求允許幾何誤差可以超出其給定的公差值，可逆要求還允許相應(yīng)的尺寸公差可以增大，因此又最大限度地提高了產(chǎn)品的合格率。但要真正理解最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)公差原則的規(guī)定，還要仔細(xì)研究國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2692:2006在這方面的變化。

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作者單位：西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校機(jī)械工程系陜西西安