位置度基础知识（几何公差） 2020
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位置度用来定义一个FOS在基准系的位置，它以真实位置为中心，定义一个公差带，被控制形体的轴心线或中心面，必须在公差带内。
真实位置是由基本尺寸标注的FOS，在基准系的理论精确位置。
位置度公差带是一个3维控制，常用公差带形状包括：
-2个平行平面（默认）
-一个圆柱（使用Φ）
这个形体的中平面以基准中平面为中心在0.2公差带内。
三基面体系 以3个互相垂直的平面构成 1个基准体系——三基面体系。在三基面体系里，基准平面按功能要求有顺序之分，最主要的为第一基准平面，依次为第二和第三基准平面。如图中孔中心线位置度的要求，由三个平面A、B、C建立起三基面体系。
1.什么是位置度？位置度公差有哪些不同形式的要求？
位置度是表示零件上的点、线或面要素相对其理想位置的准确程度。
位置度公差是被测要素的实际位置，相对于理想位置所允许的最大变动量。该理想位置是由理论正确尺寸所确定的。
如前所述，所有零件都是由点、线、面要素有机地组合构成，相互之间都有给定的位置，如图122所示。摇臂凸头下端SΦ15mm球面的球心是由上端定位面定位（图122a）；盖板上三个Φ10mm孔的轴线是由中间转子轴孔定位（图122b）；V形柴油机气缸套座孔轴线则是由主轴承孔轴线定位（图122c）。各种零件根据其功能要求，对其上各要素间要求保持一定的位置精度，故给出位置度公差要求。
各种零件的结构形式和功能要求各不相同，其上各要素间位置度公差要求的形式也各不相同。由于位置度公差都是理论正确位置确定的，故其公差带均为相对于理论正确位置对称分布。
（1）点的位置度公差
被测要素为点，常见有以下两种形式。
1）在给定平面内点的位置度公差，其公差带是直径为公差值t的圆所限定的区域。该圆公差带的中心点位置是由基准的理论正确尺寸所确定。标注时应在公差值前加注“Φ”。
2）在空间上点的位置度公差，其公差带是直径为公差值t的球内的区域。该球公差带中心点的位置，是由相对于基准的理论正确尺寸所确定。标注时应在公差值前加注"SΦ"。
（2）线的位置度公差
被测要素为一直线（中心线），根据零件功能要求不同，线的位置度公差要求有以下几种形式。
1）给定在一个方向上线的位置度公差，其公差带是以线的理想位置为中心对称配置的两平行直线所限定的区域。该中心线的位置是由相对于基准的理论正确尺寸确定，公差带的宽度方向是框格指引线箭头所指的方向。
2）给定在相互垂直的两个方向上线的位置度公差，其公差带是两对相互垂直的，间距分别等于公差值t1和t2，且以线的理想位置为中心对称配置的两平行平面所限定的区域。两公差值可以不相等或相等。该线的理想位置是由相对于三基面体系的理论正确尺寸确定的。
3）在任意方向上线的位置度公差，其公差带是直径为公差值t的圆柱面所限定的区域。公差带的轴线位置是由相对于三基面体系的理论正确尺寸确定。标注时应在公差值前加“Φ”。
（3）面的位置度公差
被测要素为一平面或中心平面，其公差带是间距等于公差值1，且以面的理想位置为中心，对称配置的两平行平面所限定的区域。面的理想位置是由相对于三基面体系的理论正确尺寸确定。
2.怎样正确标注位置度公差？
位置度公差标注主要由理论正确尺寸、公差框格和基准等部分构成。
图样上需给出位置度公差要求时，首先应根据零件的结构特点和功能要求，确定基准要素，然后通过理论正确尺寸确定被测要素的理想位置，根据精度要求给出适当的公差带。
根据零件结构特点和功能要求不同，常见有以下不同形式的位置度公差标注。
（1）点的位置度公差
标注1）给定平面内点的位置度公差标注。
图123所示为仪表板上的仪表安装座孔，中间Φ40mm为仪表体的定位孔，2xΦ8为两个固定螺栓孔。为保证安装时仪表装入后，两侧螺栓孔与仪表上的孔位置对正，以顺利安装，故给出位置度公差要求。标注时，首先确定以Φ40mm孔的中心为基准，然后相对于基准用理论正确尺寸32确定两个被测孔的理想位置。公差框格内除应注出相应基准字母外，还应在公差值前加注“”，框格指引线箭头应指向被测孔的直径尺寸线方向，如图123a所示。该要求表示：两个Φ8mm孔相对于由基准A和理论正确尺寸32所确定的理想位置的位置度公差为Φ0.5mm。由于仪表板厚度较薄，可不考虑各孔轴向误差的影响，因而可视为给定平面内各圆心点的位置度要求。故其公差带为以Φ40mm圆心点和过此点三孔圆心在同一直线上（即为零距离，不标注）作为基准，由理论正确尺寸32所确定的理想中心点为圆心，直径为公差值0.5mm圆所限定的区域，如图123b所示。
2）空间点的位置度公差标注。
图124所示的摇臂凸头是内燃机气门驱动机构中的一个传递件，其上定位面A与球面中心间的相对位置，直接影响整个传动链配合尺寸精度，为此图中给出SΦ12mm球心位置度公差要求。标注时，首先选择安装定位平面A为第一基准，同时选用48mm轴线B作为第二基准，由此建立起三基面体系，然后通过理论正确尺寸14、确定球心点的理想位置。公差框格内除按顺序注出第一、二基准字母外，还应在公差值前加注“SΦ"，框格指引线箭头应指向球面直径尺寸线位置处，如图124a所示。该要求表示：SΦ12mm球心点相对其理想位置的位置度公差为sΦ0.05mm。公差带是直径为公差值0.05mm的球面所限定的区域，该球面公差带的中心点位置，是由相对于基准A、B的理论正确尺寸14确定，如图124b所示。
（2）线的位置度公差标注
1）给定一个方向上线的位置度公差标注。
图125所示游标卡尺尺身上的分度刻线，为长度尺寸测量基准，故其刻线位置应有很高的精度要求，因刻线均在尺身同一平面上，故应给出给定一个方向位置度公差要求。标注时应首先确定固定量爪测量面为基准A，然后注出被测刻线相对于基准A的理论正确尺寸10,1，由此确定被测要素的理想位置。框格指引线箭头应垂直于被测线方向指向刻线（或其延长线）上。因被测刻线有n条，且有相同的位置度公差要求，故在框格上方注出"nx"字样，如图125a所示。该要求表示：每条刻线相对其理想位置的位置度公差为0.01mm。公差带是间距等于给定的公差值0.01mm，且以理论位置为中心对称分布的两平行直线所限定的区域，公差带的宽度方向是框格指引线箭头所指的方向，如图125b所示。
应当指出：当理论正确尺寸排成尺寸链时（图125a），位置度公差不积累。
2）给定在相互垂直的两个方向上线的位置度公差标注。
图126所示的阀体上2xΦ25mm两油孔轴线位于Φ30mm滑阀座孔轴线垂直相交位置，其功用是通过装在Φ30mm孔内的滑阀轴向位移，使滑阀上的油槽与2xΦ25mm油孔相对位置变动，以控制油路的启闭。由于油路启闭时间要求严格，故两个Φ25mm孔沿Φ30mm孔的轴向位置有严格要求；而沿垂直方向位置误差，仅对油路方位产生影响，故要求其位置精度较低。为此图126a中给出2xΦ25mm孔在两个垂直方向上不同的位置度公差要求。标注时首先确定Φ30mm孔的轴线A为第一基准，并以滑阀轴向定位的端面B作为第二基准，由此建立起三基面体系，然后依据基准注出理论正确尺寸30、35（两轴线夹角90可不标注），确定被测要素的理想位置。在图样上两个垂直方向视图上分别用框格标注出两个相互垂直方向上各自位置度公差（两个公差值可以不相等或相等），如图126a所示。该要求表示，两个Φ25mm油孔轴线相对其理想位置沿Φ30mm轴线方向位置度公差为0.05mm；沿与其垂直方向上位置度公差为0.10mm。公差带为两相互垂直的间距分别等于公差值0.05mm和0.10mm，且以轴线的理想位置为中心对称配置的两平行平面所限定的区域，如图126b所示。
3）在任意方向上线的位置度公差标注。
图127所示端盖用于轴端密封，为保证安装时4xΦ10mm孔与箱体上相应孔对正，以便于安装，故给出位置度公差要求。标注时考虑到孔位置是以中56mm凸缘定位，故首先选定Φ56mm轴线第一基准，然后以端盖左端面B为第二基准，由此建立起三基面体系（见题22）。由此依据所给出的理论正确尺寸80，确定各孔轴线的理想位置。
标准中规定：被注位置度公差要素，除另有说明，通常为均匀分布。故图127所示四个中10mm孔的轴线理想位置应在80均匀分布位置上。
公差框格可标注在任一孔处，指引线应指向该孔直径尺寸线处，框格内注出相应的基准字母A、B，且在公差值前加注“Φ”。在框格上方注出"4xΦ10"，表示直径为10mm的四个孔具有相同的位置度公差要求，如图127a所示。该要求表示，四个Φ10mm孔的轴线应各自限定在直径等于Φ0.5mm的圆柱面内。该圆柱面的轴线应处于由基准A、B所建立起的三基面体系和理论正确尺寸中80确定的各孔轴线的理论正确位置上，如图127b所示。
生产中经常遇到两相交轴线位置精度要求，如内燃机机体上气缸套座孔与主轴承座孔间；锥齿轮箱体上两传动轴轴线间等。
为满足其功能要求，都要求保持两轴线间严格的位置精度，故通常采用给出两轴线间任意方向上的位置度公差来保证其所需装配精度要求。如图128所示锥齿轮箱体，该零件上A、B及上端座孔用于支承两锥齿轮传动轴，为保证锥齿轮间正确啮合运转，其传动轴支承座孔轴线间必须保持正确的垂直相交位置，为此给出任意方向上位置度公差要求。标注时首先确定一个传动轴支承座孔A和B的公共轴线和端面C作为基准，并通过注出的理论正确尺寸150和省略注出的两轴线夹角90、相交（零距离），确定被测轴线的理想位置。
由于两轴线间的位置精度对两锥齿轮正确啮合的影响是在两轴线交点处，而不仅仅局限于Φ50mm孔的实体范围内，故应采用延伸公差带注出延伸尺寸100mm，框格内注出公共基准字母"A-B"和基准平面C，且在公差值前加注“”，公差值后加注延伸公差带代号P，框格指引线箭头指向Φ50mm孔的尺寸线位置处，如图128a所示。该要求表示：Φ50mm孔的轴线在延伸局部范围尺寸100mm范围内对"A-B"公共轴线和基准平面C的位置度公差为中0.03mm。公差带是直径为0.03mm圆柱面所限定的区域，公差带范围应延伸至100mm范围内。公差带的轴线位置是由相对于"A-B"公共基准轴线和基准平面C建立起的三基面体系与理论正确尺寸150以及省略注出的900、0距离所确定，如图128b所示。
图样上给定的各项几何公差如无特殊说明，其公差带只控制零件实体的相应部分，公差带长度仅为被测要素的全长。但在某些情况下，为了满足装配要求，可将位置公差（主要是位置度和对称度）的公差带延伸到被测要素实体之外，或根本不包括被测要素的长度，这就称为延伸公差。
（3）面的位置度公差标注
图129所示花键的功用是联接传动件（如齿轮等）以传递运动。为此，要求相配合的内外花键间各键齿应准确、精密地配合在一起，故对各键齿中心面给出位置度公差要求。标注时，首先确定以定心圆Φ32mm的轴线为基准，以六键齿均布位置角度为理论正确尺寸（60可省略不注），确定各键齿中心面的理想位置，公差框格内注出相应的基准字母A，并在框格上方注明"6x8h8"字样，框格指引线箭头指向键齿宽尺寸线位置，如图129a所示。该要求表示：该花键六个键齿中心面，相对于基准轴线A和理论正确尺寸60所确定的理想位置的位置度公差为0.02mm。公差带是间距等于公差值0.02mm，且以面的理想位置为中心对称配置的两平行平面所限定的区域，面的理想位置是由基准轴线A和各键齿间未注理论正确尺寸60所确定的。各齿有相同的位置度公差要求，如图129b所示。
3.什么是几何图框？什么是复合位置度要求？
多个要素由理论正确尺寸确定其相互间的理想位置，而与其他要素无基准关系时所构成的理想几何图形，称为几何图框。图130所示盖板用于箱体端面观察口的密封，为便于装配，其上八个Φ10mm螺钉孔要求与箱体上相应螺孔位置对正即可，而其整体 位置对其他要素间没有控制要求。为此图样上仅注出理论正确尺寸50，80，并给出各孔轴线位置度公差Φ0.5mm要求，如图130a所示。该要求表示：相对于由理论正确尺寸50，80构成理想图框确定的各孔轴线的理想位置，其位置度公差为Φ0.5mm，如图130b所示。该几何图框相对零件上其他要素间的位置没有控制要求，故其可刚性地（即几何图框不变）产生位置变动，仍可满足装配要求。
如果一组要素相互间的位置关系用位置度公差标注，且整组要素（几何图框）相对其他要素也用位置度公差定位，称为复合位置度要求。
复合位置度要求对一组要素内的位置度公差和整组要素的位置度公差，应分别满足各自要求。
复合位置度公差标注可由上、下两个框格组成：上框格给出整组要素的定位公差；下框格给出一组要素内各要素相互之间的位置度公差。
图131所示模板用于加工孔时定位，根据被加工件功能需要，其上四个Φ8mm孔相互之间具有严格的位置精度要求，故应给出严格的位置度精度要求；而四孔相对于两端面基准B.C也有一定的定位位置精度要求，为此图中给出复合位置度公差要求。标注时，首先注出四孔间的理论正确尺寸30、35构成该组要素的理想图框。然后注出基准要素A、B、C三相互垂直平面，建立起三基面体系。同时又注出理论正确尺寸15以确定四孔要素相对于三基面体系定位理想位置。公差框格由上、下两个框格组成：上框格给出整组要素的定位公差Φ0.2mm，同时注出基准字母A、B、C；下框格则给出四孔要素内各要素相互之间位置度公差Φ0.05mm。为保持孔的轴线与底面A垂直，故同时注出基准字母A，如图131a所示。
上述标注的两项位置度公差应分别满足要求，即下框格标注要求表示：四孔的每一个孔的实际轴线，应位于直径0.05mm圆柱形公差带内。各位置度公差带相互间以30、35理论正确位置定位，并垂直于基准平面A，如图131b所示。上框格标注要求表示：四孔的第一个孔的实际轴线还应位于直径0.2mm的圆柱形公差带内，其位置度公差带应以A、B、C三个基准平面所建立起的三基面体系及理论正确尺寸定位。
上述要求表示：四孔实际轴线的位置，只允许在几何图框所确定的00.05mm公差带范围内变动，而整组要素可以刚性地（几何图框不变）在定位公差带00.2mm范围内变动，如图131c所示。
应当指出：标准中不再推荐以前一直沿用的一组要素用位置度公差标注，而整组要素的位置又用尺寸公差定位的复合标注，如图132所示，而应采用标准中规定的复合位置度公差注法（А 131a）
