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

[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)實踐中正確理解獨立原則、相關(guān)要求的實質(zhì)就顯得尤為重要。隨著我國工業(yè)化進程的加快，產(chǎn)品圖紙上選用的相關(guān)要求就會越來越多。

[關(guān)鍵詞] GPS公差原則獨立原則相關(guān)要求

引言

產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（Geometrical Product Specifications 簡稱GPS）是機械制造業(yè)的最重要基礎(chǔ)標準之一，其中公差原則的正確應(yīng)用對產(chǎn)品的性能及擴大零件的合格性有著重要的影響。任何一個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準（GB/T 4249-2009）確定他們之間的關(guān)系（獨立原則和包容要求）。幾何公差標準（GB/T 16671-2009）則規(guī)定了相關(guān)要求（最大實體要求、最小實體要求、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立，也即大都可按獨立原則進行標注。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，軸線無彎曲時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立，嚴格來講，是針對本不受尺寸公差約束的幾何誤差而言，對于必然受尺寸公差約束的幾何誤差無獨立可言。國家標準可以嚴格的概括規(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此有清楚的概念。

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

相關(guān)要求選用

如果零件圖樣上對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)特點和生產(chǎn)情況選用相關(guān)要求中的包容要求，最大實體要求（包括可逆要求用于最大實體要求），或者最小實體要求（包括可逆要求用于最小實體要求）。

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，單一實際要素（如單一圓柱面或兩平行對應(yīng)平面）應(yīng)遵守其最大實體狀態(tài)，其局部實際尺寸不得超出最小實體尺寸。

包容要求主要用于單一圓柱面或兩平行對應(yīng)平面相配合的孔、軸必須保證配合性質(zhì)者，用孔、軸的最大實體狀態(tài)保證最小間隙或控制最大過盈；而且使其局部實際尺寸不大于孔的最小實體尺寸（孔的最大極限尺寸），不小于軸的最小實體尺寸（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.最大實體要求（包括可逆要求用于最大實體要求）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體要求時，被測要素或基準要素（均為中心要素）相應(yīng)輪廓要素遵守其最大實體實效狀態(tài)。若可逆要求不用于最大實體要求，其局部實際尺寸不得超出最大實體尺寸和最小實體尺寸，若可逆要求用于最大實體要求，當被測要素的幾何誤差值小于給出的幾何公差值時，允許其相應(yīng)輪廓要素的局部實際尺寸超出最大實體尺寸。

最大實體要求在連接件（用螺釘、螺栓等進行連接）中應(yīng)用十分廣泛，尤其對大批大量生產(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，對可逆要求用于最大實體要求還允許相應(yīng)的尺寸公差增大，因此又可進一步最大限度地提高產(chǎn)品合格率。

3.最小實體要求（包括可逆要求用于最小實體要求）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體要求時。被測要素或基準要素（均為中心要素）相應(yīng)輪廓要素應(yīng)遵守其最小實體實效狀態(tài)，若可逆要求不用于最小實體要求，其局部實際尺寸不得超出最大實體尺寸和最小實體尺寸。若可逆要求用于最小實體要求，當被測要素的幾何誤差值小于給出的幾何公差值時，允許其相應(yīng)輪廓要素的局部實際尺寸超出其最小實體尺寸。

最小實體要求與最大實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，對可逆要求用于最小實體要求還允許相應(yīng)的尺寸公差增大，因此又可進一步最大限度地提高產(chǎn)品合格率。但最小實體要求不能用功能量規(guī)檢驗，要用諸如三坐標測量機等測量儀器測量并計算出體內(nèi)作用尺寸，以此判斷被測孔、軸的實際實體狀態(tài)是否超出其最小實體實效狀態(tài)。而且最小實體要求納入我國和國際標準的時間不長，應(yīng)用經(jīng)驗尚有不足，再加上他的適用場合有些特殊，所以目前應(yīng)用尚不夠廣泛。

結(jié) 語

在生產(chǎn)實踐中應(yīng)用《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）幾何公差GB／T 16671-2009》時，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，但重中之重的是掌握最重要的基本術(shù)語（最大、最小實體狀態(tài)；體內(nèi)、體外作用尺寸；最大、最小實體實效狀態(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家標準對公差原則的規(guī)定，還要仔細研究國際標準ISO2692:2006在這方面的變化。

參考文獻：

[1]國家標準化委員會.形狀和位置公差[S].北京:中國標準出版社,1996：67～88.

[2]國家標準化委員會.產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）幾何公差[S].北京:中國標準出版社,2009：6～27.

[3]趙則祥，趙卓賢.幾何產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范有關(guān)尺寸要素的發(fā)展及其實用性分析[J].上海：制造技術(shù)與機床,2006，（7）：41-44.

[4]楊好學(xué).互換性與技術(shù)測量（第二版）[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2010：108 -117.

作者單位：西安航空技術(shù)高等?？茖W(xué)校機械工程系陜西西安