公差原则的名词术语及公差原则

公差原则的名词术语及公差原则：（根据“GD &T(形位公差)简解陈一士”整理）
1.公差原则的名词术语
1.1 问题的提出
图1 图2
设计人员绘制图1、2孔、轴配合之目的是：要求这一对零件的最小间隙为0、最大间隙为0.034。

但当孔和轴尺寸处处都加工到 20 时，由于存在形状误差，则装配时的最小间隙将不可能为0。

这就产生了线性尺寸公差与形位公差之间的关系问题。

1.2有关术语
为了明确线性尺寸公差与形位公差之间关系，对尺寸术语将作进一步论述与定义。

1.2.1 局部实际尺寸—在实际要素的任意正截面上，两对应点之间测得的距离。

（图3）
图3
特点：一个合格零件有无数个。

1.2.2 作用尺寸
A 体外作用尺寸—在被测要素的给定长度上，与实际内表面(孔)体外相接的最大理想面(轴) ，或与实际外表面(轴)体外相接的最小理想面(孔)的直径或宽度。

（图4）
图4
B 体内作用尺寸—在被测要素的给定长度上，与实际内表面(孔) 体内相接的最小理想面(轴) ，或与实际外表面(轴)体内相接的最大理想面(孔)的直径或宽度。

（图5）
图5
1.2.3 最大实体状态(MMC)和最大实体尺寸(MMS)
A 最大实体状态(MMC) —实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内，并具有实体最大(即材料最多)时的状态。

B 最大实体尺寸(MMS) —实际要素在最大实体状态下的极限尺寸。

内表面(孔) D MM = 最小极限尺寸D min；
外表面(轴) d MM = 最大极限尺寸d max。

1.2.4 最小实体状态(LMC)和最小实体尺寸(LMS)
A 最小实体状态(LMC) —实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内，并具有实体最小(即材料最少)时的状态。

B 最小实体尺寸(LMS) —实际要素在最小实体状态下的极限尺寸。

内表面(孔) D LM = 最大极限尺寸D max；
外表面(轴) d LM = 最小极限尺寸d min。

1.2.5 最大实体实效状态(MMVC)和最大实体实效尺寸(MMVS)
A 最大实体实效状态(MMVC) —在给定长度上，实际要素处于最大实体状态(MMC) ，且其中心要素的形状或位置误差等于给出公差值时的综合极限状态。

（图7）
B 最大实体实效尺寸(MMVS) —最大实体实效状态(MMVC)下的体外作用尺寸。

内表面(孔)D MV = 最小极限尺寸D min - 中心要素的形位公差值t；
外表面(轴)d MV = 最大极限尺寸d max + 中心要素的形位公差值t 。

1.2.6 最小实体实效状态(LMVC)和最小实体实效尺寸(LMVS)
A 最小实体实效状态(LMVC) —在给定长度上，实际要素处于最小实体状态(LMC) ，且其中心要素的形状或位置误差等于给出公差值时的综合极限状态。

（图8）
图8
B 最小实体实效尺寸(LMVS) —最小实体实效状态(LMVC)下的体内作用尺寸。

内表面(孔)D LV = 最大极限尺寸D max + 中心要素的形位公差值t；
外表面(轴) d LV = 最小极限尺寸d min - 中心要素的形位公差值t 。

1.2.7 边界—由设计给定的具有理想形状的极限包容面。

A 最大实体边界(MMB) —尺寸为最大实体尺寸(MMS)的边界。

B 最小实体边界(LMB) —尺寸为最小实体尺寸(LMS)的边界。

C 最大实体实效边界(MMVB) —尺寸为最大实体实效尺寸(MMVS)的边界。

D 最小实体实效边界(LMVB) —尺寸为最小实体实效尺寸(LMVS)的边界。

2.公差原则
2.1 独立原则 Regardless of feature size (RFS )
图样上给定的每一个尺寸和形状、位置要求均是独立的，应分别满足要求，两者无关。

GM(美国)新标准与ISO 、我国GB 标准统一，将独立原则作为尺寸公差和形位公差相互关系应遵循的基本原则。

独立原则在图样的形位公差框格中没有任何关于公差原则的附加符号(图9)。

图9
2.2 相关要求(按我国GB 标准分类介绍）
尺寸公差和形位公差相互有关的公差要求。

2.2.1包容要求 Envelope Requirement （GM 新标准未单独列出） 1) 实际要素应遵守其最大实体边界(MMB)，其局部实际尺寸不得超出最小实体尺寸(LMS)的要求。

2) 包容要求仅用于单一、被测要素，且这些要素必须是尺寸要素。

包容要求GM 新标准标注形式是直线度0 M (图10)。

3) 该要求的实质是：被测要素在MMC 时形状是理想的。

当被测要素的尺寸偏离了MMS ，被测要素的形位公差数值可以获得一补偿值(从被测要素的尺寸公差处)。

图10
采用独立原则要素的形位误差值，测量时需用通用量仪测出具体数值，以判断其合格与否。

设计中如认为补偿后可能获得的公差值太大时，应提出进一步要求。

加注∅ 0.25（图11） ，则补偿值到 0.25为止。

完工尺寸 轴线直线度公差 ∅ 20 ∅ 19. 75 …… ∅ 19. 5 ∅ 0.5
完工尺寸 轴线直线度公差 ∅ 20(MMS) ∅ 19. 75 …… ∅ 19. 5(LMS) ∅ 0 ∅ 0.25 …… ∅ 0.5
图11
4) 包容要求主要使用于必须保证配合性能的场合。

如前面图12和图 13的尺寸公差与形位公差采用包容要求，则装配时的最小间隙将 保证为0。

Dmin - dmax = 20 - 20 = 0
图12 图13 5) 包容要求的测量方法，一般采用极限量规（通、止规）。

如采用 通用量仪测量，则应考虑安全裕度数值及量具的不确定度。

6) 我国GB 标准
GB 标准标注形式是在尺寸公差后加 E 。

见图14右图。

GM 新标准(美国) GM 旧标准 (中国) GB 标准 (中国) 图14 采用包容要求不同标准的标注方法
完工尺寸
轴线直线度公差 ∅ 20(MMS) ∅ 19.9 ∅ 19. 75 …… ∅ 19. 5(LMS) ∅ 0 ∅ 0.1 ∅ 0.25 ∅ 0.25 ∅ 0.25
2.2.2最大实体要求Maximum Material Requirement
1）被测要素的实际轮廓应遵守其最大实体实效边界(MMVB)。

当
其实际尺寸偏离最大实体尺寸(MMS)时，允许其形位公差值超出在最大实体状态(MMC)下给出的公差值的一种要求。

2）最大实体要求可以只用于被测要素，也可同时用于被测要素和基准要素（图15）。

但这些要素必须是尺寸要素。

图15
3.) 最大实体要求用于不同要素
3.1) 最大实体要求应用于被测要素(图16)
被测要素的实际轮廓在给定的长度上处处不得超出最大实体实效边界(MMVB)，即其体外作用尺寸不应超出最大实体实效尺寸，且其局部实际尺寸不得超出最大实体尺寸(MMS)和最小实体尺寸(LMS)。

图16
该要求的实质是：框格中被测要素的形位公差值是该要素处于最大实体状态(MMC)时给出的(即被测要素在MMC时就允许有一个形位公差值)，而当被测要素的尺寸偏离了MMS 后，被测要素的形位误差值可以超出在最大实体状态下给出的形位公差值，即可从被测要素的尺寸公差处获得一个补偿值。

图16是最大实体要求应用于被测要素，而被测要素是单一要素。

图17（略）是最大实体要求应用于被测要素，而被测要素是关联要素。

两者主要区别为后者的圆柱公差带必须与基准A垂直。

因为它是定向公差（垂直度）。

3.2) 最大实体要求应用于基准要素
最大实体要求应用于基准要素时，情况相当复杂。

此时必须注意基准要素本身采用什么原则或要求。

基准要素本身采用最大实体要求时，则相应的边界为最大实体实效边界；基准要素本身不采用最大实体要求时，则相应的边界为最大实体边界。

当基准要素的实际轮廓偏离其相应的边界时(即其体外作用尺寸偏离其相应的边界尺寸)，则允许基准要素在一定的范围内浮动，其浮动范围等于基准要素的体外作用尺寸与其相应的边界尺寸之差。

此种要求公差值的补偿是通过基准要素的体外作用尺寸来实现的，故不能简单的用图
表来描述其补偿关系（GM A-91标准用图表来描述是错误的）。

4) 最大实体要求主要使用于只要能满足装配的场合。

5) 最大实体要求的零件一般用综合量规或检具测量其形位误差，此外还必须用通用量仪测量要素的局部实际尺寸是否合格。

6) 说明
当基准采用基准体系，第二基准和第三基准为尺寸要素又采用最大实体要求时，作为第二基准对第一基准，或作为第三基准对第一基准、第二基准将有位置公差的要求。

因此我们看到GM的图样上形位公差的框格很多，而其中有些框格就是表示上述要求的。

这
些框格仅用来确定综合量规或检具上基准定位销的尺寸，在测量时一并带过，无须再单独检查。

当基准采用基准体系，第二基准和第三基准为尺寸要素不采用最大实体要求时，则基准要素与被测要素遵守独立原则。

两者区别为：
❖采用最大实体要求基准孔的基准定位采用圆柱销，与零件的实际基准要素有间隙，可产生补偿值。

❖不采用最大实体要求基准孔的基准定位采用圆锥销或弹性销，与零件的实际基准要素无间隙，不能产生补偿值。

2.2.3 最小实体要求Least Material Requirement
1）被测要素的实际轮廓应遵守其最小实体实效边界(LMVB)。

当其
实体尺寸偏离最小实体尺寸(LMS)时，允许其形位公差值超出在
最小实体状态(LMC)下给出的公差值的一种要求。

2）最小实体要求可以用于被测要素，也可同时用于被测要素和基准
要素。

只这些要素必须是尺寸要素。

最小实体要求的标注形式为加L 。

3）最小实体要求的原理与最大实体要求一样，仅控制边界不同。

不
作详细介绍。

下面通过一个示例说明。

4）最小实体要求主要使用于保证孔边厚度和轴的强度的场合。

5）最大实体要求的零件一般用综合量规或检具测量。

2.3 示例(用公差带图解释)。