几何公差：14 个符号的完整汇总

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  为什么尺寸公差无法完整定义零件
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  按类别划分的完整汇总
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  基准参照系决定标注是否有意义
• 4
  不同材料下机床能保证的精度
• 5
  车间里如何验证每种控制
• 6
  该用哪种控制，什么时候可以省略

尺寸公差控制的是尺寸能偏离多远，它不说明落在上下极限之间的表面是什么形状。一根轴每个截面量出来都是 19.98 mm，仍可能是弯的、椭圆的或锥形的。装进轴承后配合就变了，尽管每个测量值都合格。几何公差就是用来补上这个缺口。

分工很简单。尺寸公差管大小，几何公差管形状、方向、位置和跳动。只标正负极限的图纸告诉车间要加工到多少，但没告诉表面到了那个尺寸后必须是什么形状。

按同一尺寸极限做出来的两个零件表现可能不同。一个装配顺畅，另一个卡滞、泄漏或振动。差别通常在直线度、垂直度或位置度，而不在直径。所以凡是有配合的图纸都应标基准参照系。

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  尺寸与几何尺寸极限约束尺寸，几何控制约束表面。
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  规则 #1在最大实体状态下，不得超出理想形状的包络。
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  补偿公差带 MMC 修饰符时，偏离最大实体的量可转为可用的几何公差。

标准中共有 14 个符号，分为五类。形状类包括直线度、平面度、圆度和圆柱度。方向类包括垂直度、平行度和倾斜度。位置类包括位置度、同轴度和对称度。轮廓类包括线轮廓度和面轮廓度。跳动类包括圆跳动和全跳动。

形状类控制独立使用，不需要基准，因为它们描述的是表面相对自身的关系。其余各类至少需要一个基准。这一条就能解释大多数图纸错误：没有基准字母的垂直度标注是无效标注。

轮廓度是这套符号里最灵活的工具。面轮廓度可以在一个框格内同时控制尺寸、形状、方向和位置，所以它常出现在铸件、复杂支架和自由曲面壳体上。它也是没有三坐标测量机时最难检验的。

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  形状直线度、平面度、圆度、圆柱度。不需要基准。
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  方向垂直度、平行度、倾斜度。需要基准轴线或基准平面。
• 3
  位置位置度、同轴度、对称度。通常关联到尺寸要素。
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  轮廓与跳动线轮廓度、面轮廓度、圆跳动、全跳动。

基准是从零件实际要素导出的理论精确平面、轴线或点。顺序很重要。第一基准去除三个自由度，第二基准去除两个，第三基准去除一个。调换顺序，测的就是另一个零件。

选择与零件在装配中定位方式一致的基准。如果壳体平贴在一个加工面上用螺栓固定，那个面就是第一基准，而不是最大的外径。检验员只能复现图纸写明的内容。

在五轴零件上，铸件上的基准目标点可以让加工和检验使用同一套装夹。我们常在毛坯表面标出三个目标点，所有加工都从它们出发。这样从毛坯到成品，公差链始终可靠。

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  顺序不是摆设第一、第二、第三基准各自去除特定的自由度。
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  与装配一致使用实际工作中定位零件的面和内孔。
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  铸件目标点基准目标点让一套装夹同时服务加工和检验。

6061 和 7075 铝能很好地保证严格的几何公差。薄壁在夹紧后会变形，所以 1.5 mm 薄筋上的平面度和 12 mm 板上的平面度是两回事。精加工前做去应力比收紧公差更有效。

304 和 17-4PH 不锈钢会加工硬化。长内孔的圆度和圆柱度在刀具摩擦而非切削时会发生漂移。减小径向切深、保持刃口锋利能让内孔保持圆。钛合金 TC4（Ti-6Al-4V）和 Inconel 受热变形更大，长轴的全跳动通常需要预热走刀加最终弹簧走刀。

塑料是最难的情况。POM 和 PEEK 加工后会蠕变，在检验台上合格的圆柱度一周后可能就不合格。如果塑料件必须保证几何精度，应规定去应力静置并在之后检验，或者把零件改用铝。

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  铝稳定可预测。注意薄壁和夹紧变形。
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  不锈钢与钛合金热量和加工硬化导致圆度和跳动误差。
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  塑料蠕变会在检验后改变几何形状。安排释放应力的工序。

平面度和直线度在平板上用指示表或三坐标测量机检测。圆度和圆柱度需要圆度仪或带测头的转台。千分尺测不了这两项，取多少个点都没用。

位置度用三坐标测量机或功能检具对照基准框检验。功能检具更快，且与装配实际一致，所以在同一孔组重复出现的批量生产中我们采用它。全跳动需要零件支撑在自身基准轴线上，而不是图方便选的中心孔上。

出货前我们对零件做 100% 检验，包括原材料检查、过程监控和终检。报告可按需提供。对于 ±0.005 mm 的要求，检具的测量不确定度必须是公差的一小部分，否则报告上的数字就是噪声。

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  形状平板、指示表、圆度仪、三坐标测量机。
• 2
  位置三坐标测量机对照基准框，或功能检具。
• 3
  跳动零件装在自身基准轴线上，用千分表或测头。