端面垂直度、轴向圆跳动及轴向全跳动关系探讨

摘要：几何公差分为形状公差、方向公差、位置公差、跳动公差四种类型，相互间具有一定的关系，文章以端面垂直度公差、轴向圆跳动公差、轴向全跳动公差为例，在明确各公差项目含义的基础上，从公差带及应用上论述了相互间的关系，对更好的理解几何公差具有引导的作用。

关键词：几何公差；轴向圆跳动；轴向全跳动；端面垂直度

中图分类号：TG839 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）05-0063-02

国家标准（GB/T1182-2008）中把几何公差分为形状公差、方向公差、位置公差、跳动公差四种类型，按几何特征又分为19项，实际应用中由于被测要素及检测方法的不同，限制实际要素变动区域的公差带又不尽相同，有9种之多，使此部分内容成为几何公差知识理解的难点之一，本文以端面垂直度公差、轴向圆跳动公差、轴向全跳动公差为例，对标准中规定的公差项目加以分析。

1 各公差项目的含义

1.1 端面垂直度

端面垂直度是以要素间的几何关系定义的，用以控制两端面对基准轴线在垂直方向上的误差（如图1a所示）。其公差带是距离为给定的公差值0.05mm，且与基准轴线垂直的两平行平面之间的区域（如图1d所示）。被测端面必须位于距离为给定的公差值，且与基准轴线垂直的两平行平面之间。限制了被测要素的方向误差、形状误差及大小误差。

图1

1.2 轴向圆跳动

轴向圆跳动是以测量方法定义的，用以控制垂直于基准轴线的端面（如图1b所示）。轴向圆跳动公差是被测表面绕基准轴线回转一周时，在与基准轴线同轴的任一直径位置的测量圆柱面上所允许的最大跳动量。其公差带是在与基准轴线同轴的任一直径位置的测量圆柱面上，沿素线方向宽度为给定的公差值0.05mm的圆柱面内的区域（如图1e所示）。限制了被测要素的位置误差、方向误差、形状误差及大小误差。

1.3 轴向全跳动

被测要素和测量方向与轴向圆跳动相同（如图1c所示），不同的是被测要素作若干次旋转。与此同时，相对于工件指示表还应作垂直回转轴线运动，这样才能在整个端面上测量跳动量，同一个零件所得圆跳动误差值小于全跳动差值。其公差带是距离为给定的公差值0.05mm，且与基准轴线垂直的两平行平面之间的区域（如图1f所示）。限制了被测要素的位置误差、方向误差、形状误差及大小误差。

2 各公差项目之间的关系

通过上述分析可知三种公差带大小相等，均为给定的公差值0.05mm。但由于各自公差带的不同，相互间存在如下关系：

2.1 端面圆跳动与端面垂直度

端面圆跳动与端面垂直度，两者功能是不完全相同的。因此，为了确保合理选用两项位置公差，在选用时必须考虑到零件功能要求和精度的高低，而非只想到测量的简单、方便，忽略了零件端面的整体功能，无论什么情况下全部选用端面圆跳动是错误的标注。如在安装轴承的齿轮轴的轴肩，一般固定联接的零件端面，低速旋转轴的台肩端面等，此类情况下应该选择端面圆跳动；而对于车床主轴的花盘，就必须采用端面的平面度和垂直度公差，由此保证花盘的使用性能。

根据公差带形状来看，端面的平面度公差受对轴线的垂直度控制，端面圆跳动公差是某一直径位置的测量圆柱面上的区域，因此，端面圆跳动仅在一定条件下反映端面对轴线的垂直度误差。对于轴类零件，从使用功能上讲，为安装齿轮和轴承，在轴肩部可以有少量的凹凸，只要能够控制好轴肩的端面跳动就可以了。而且端面圆跳动更容易检测，因此采用端面圆跳动为最佳（如图2a所示）。对于盘类零件，端面圆跳动为零时，可能由于中凸或中凹的现象使端面对轴线的垂直度误差很大，端面垂直度同时控制了端面的平面度误差，故此时采用端面垂直度较合理（如图2b所示）。

图2

2.2 端面全跳动与端面垂直度

平面对称轴线的垂直公差应该与端面全跳动公差带相同，因此两者之间可以替代转换，检测方法也可以使用相同的并同时进行，但不能同时标注。平面对轴线的垂直度公差常用于标注箱体类零件的端面与孔的位置度误差，而端面全跳动则常用于轴类零件。

2.3 端面圆跳动与端面全跳动

端面圆跳动的公差带是在与基准轴线同轴的任一直径位置的测量圆柱面上沿母线方向宽度为t的圆柱面区域。端面全跳动的公差带与基准轴线呈垂直状态，距离是公差值t两个平行面之间的区域。因此，端面圆跳动只是端面全跳动中的一部分而已，所以两者作用不同、也不能相互取代。一般在平面度误差特别小的情况下会使用端面圆跳动替代端面全跳动（如图1a所示），如在安装轴承轴肩的时候，由于径向尺寸差很小，此时采用控制端面圆跳动误差完全能够达到控制端面全跳动的效果，所以此时选择端面圆跳动完全够用。

综上所述，想要熟练掌握各种几何公差项目与公差带之间相互取代的用法，首先必须理解它们之间的关系。在满足所有条件的情况下，争取达到最简单便捷且经济实用的效果。

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作者简介：楚淑玲（1969―）女，辽宁鞍山人，鞍山技师学院高级讲师，研究方向：机械设计及制造方面教学、科研。