差殼球心位置度公差基準選擇研究

董恒波 林業球 黃祖思

摘 要：形位公差和尺寸公差一樣都是評定產品質量的重要技術指標，形位公差對裝配體零件性能影響至關重要。對于有方向和位置要求的關聯被測要素，它的方向和位置是由基準要素來確定的，如果沒有基準，被測要素的方向和位置就無法確定，因此形位公差的基準選擇就十分重要。形位公差基準選擇應考慮零件功能需求，加工工藝，裝配及檢測。

關鍵詞：差殼;位置度基準;檢測

1 位置度公差簡介

位置度公差是以帶方框的理論正確尺寸和基準來給定被測要素的理想位置，并對每一個被測要素給定位置度公差，以此限制被測要素的實際位置對其理想位置的變動（偏離）。理論正確尺寸是不附帶公差的，理論正確尺寸是用來確定被測要素的理想位置和理想方向。給出的位置度公差帶相對于理論正確位置對稱分布，對隱含的0°、90°、180°或零距離的理論確尺寸可省略標注。

位置度的標注和檢測必須明確被測要素相對基準要素的理論位置，如果被測要素的理論基準位置無法確定，位置度公差帶就無法確定，及標注的位置度公差是毫無意義的。圖1是孔的位置度公差標注示例及公差帶解釋，被測孔的提取軸線應落在公差帶為φ0.1的圓柱體內，該圓柱軸線理論由基準A、B、C和理論正確尺寸30和50確定。

2 位置度基準選擇

在評價位置誤差時，無論是定向，還是定位誤差都涉及到一個重要關鍵因素，那就是基準要素。基準要素選擇應考慮零件設計，加工工藝，裝配關系，以及測量檢測，即零件的設計基準應統一于零件的加工基準，滿足裝配要求，且檢測方便。某差殼位置度球心位置度設計如圖2是所示，位置度公差帶如圖3所示。假設基準的選擇滿足加工工藝和裝配關系要求，位置度公差帶也滿足設計要求，下面討論球心位置度要求按照圖2中①和②兩種不同的基準標注時對測量影響。

2.1 球心位置度按照圖2序號①標注方式時位置度測量分析：

如圖3所示，差殼球心位置度的理論位置是提取要素基準軸線A-B和C-D交點，如若提取要素基準軸線C-D對A-B的對稱度和垂直度為零時，E1點為球心的理論位置，則球心的位置度公差帶是以E1為基準Sφ0.1球內。

考慮提取要素基準軸線C-D對A-B有對稱度0.04和垂直度0.08的要求，提取要素基準軸線C-D投影到截面S1的長方形上，且投影落在截面S1內。如若提取要素基準軸線C-D和A-B不相交，即球心理論位置不能確定。如若用提取要素基準軸線A-B和C-D投影確定球心的理論位置，則理論球心在S1區域內變動，S3圍成的區域是理論球心在S1區域內變動時，提取要素球心的位置度公差的在S3截面的投影。

三坐標按照序號①的標注測量球心位置度時，球心的理論位置只能用提取要素基準軸線A-B和C-D的投影的交點確定，假設E2點為提取要素基準軸線C-D在S2平面的投影，E3點為提取要素球心的位置，投影法確定球心理論位置導致測量結果有一下兩種結果：

a.當提取要素基準軸線A-B投影到C-D確定理論球心為E2，此時球心提取點E3距離理論球心位置E2點的距離為0.04，即位置度公差為φ0.08，測量結果是滿足位置度要求φ0.1。

b.當提取要素基準軸線C-D投影到A-B確定理論球心點為E1時，此時球心提取點E3距離理論球心位置E1點的距離為0.06，即位置度公差為φ0.12，測量結果是不滿足位置度要求φ0.1。

同樣的提取要素球心，因為基準要素不確定，用投影法確定基準導致的測量結果矛盾，基準的選擇決定了測量的基準，顯然這種標注方法是不合理的。

2.2 球心位置度按照圖3序號②標注時位置度測量分析：

圖2序號②差殼球心位置度標注，提取要素球心分別按照提取要基準素軸線A-B和C-D分別做同軸度要求，兩個方向的同軸度的公差帶相交的部分就是球心位置度的公差帶，雖然球心理論位置沒有唯一確定，但是兩個圓柱相交區域限制了球心的位置度公差帶，即使提取要素基準軸線A-B和C-D不相交，也不會影響測量的結果。如圖3所示，當球心提取點是E3點時，E3點是不滿足相對于提取要素基準軸線A-B的同軸度φ0.1要求，不管E3點相對于提取要素軸線C-D是否滿足同軸度要求，E3點的位置度都是不滿足要求的。

雖然圖2序號②位置度標注方法國標中沒有明確的事例和說明，但是兩個方向的同軸度的交集就是位置度公差帶，理論上是可行的，測量結果也是唯一的，安照序號②位置度標注方法顯然更合理。

3 結束語

通過對差殼球心位置度兩種不同的基準選擇和測量結果的對比分析，加深對位置度公差的理解，位置度公差基準選擇必須考慮檢測可行性和準確性，基準的選擇就決定了測量的方法。

參考文獻：

[1]GB/T 13319-2003產品幾何技術規范（GPS）幾何公差、位置度公差標注法.