幾何尺寸和公差（Geometric Dimensioning & Tolerancing）是設(shè)計(jì)工程師用來(lái)向生產(chǎn)人員傳達(dá)公差要求、設(shè)計(jì)意圖和質(zhì)量準(zhǔn)則的標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)。

直線度符號(hào)是GD&T中一個(gè)非常實(shí)用的符號(hào)。本文探討了GD&T中直線度的概念，討論了直線度的測(cè)量方法，以及直線度與平面度這個(gè)令人困惑的話題。

GD&T中的直線度是什么？

在深入探討具體細(xì)節(jié)之前，讓我們先簡(jiǎn)要介紹一下直線度的一般概念。顧名思義，它是一個(gè)GD&T符號(hào)，用于控制幾何實(shí)體的直線度。在工程設(shè)計(jì)中，直線度公差有多種應(yīng)用方式。例如，桌子的表面需要足夠平直（或者說(shuō)是平面度，你很快就會(huì)明白其中的技術(shù)區(qū)別），這樣物體才能穩(wěn)定地放在上面，不會(huì)滾落。

另一個(gè)例子是軸承的內(nèi)圈。其表面沿軸向必須非常平直，以便能很好地安裝在軸上。在這種情況下，如果直線度不夠，可能會(huì)導(dǎo)致軸承錯(cuò)位和損壞。

直線度標(biāo)注和符號(hào)

GD&T在工程圖紙上定義公差的方式非常標(biāo)準(zhǔn)。在本節(jié)中，我們將介紹直線度符號(hào)及其在工程圖紙上的標(biāo)注方法。

直線度符號(hào)就像一條扁平的水平線——就像一個(gè)短橫線。標(biāo)注可以針對(duì)表面或尺寸特征進(jìn)行引用。下圖展示了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的示例。

值得注意的是，GD&T中的直線度并不相對(duì)于基準(zhǔn)，而其他符號(hào)（如平行度）則有此要求?，F(xiàn)在，讓我們來(lái)區(qū)分GD&T中直線度的兩種主要使用方式：表面直線度和基于導(dǎo)出中心線的直線度公差。

GD&T中的表面直線度

表面直線度的常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景是平面或圓柱表面。它為表面上的二維直線沿線的上下偏差建立了一個(gè)公差帶。對(duì)于平面，二維直線可以是表面上的任意位置；對(duì)于圓柱面，二維直線則與軸線平行。

GD&T中的這種表面直線度不是針對(duì)尺寸特征進(jìn)行標(biāo)注的，而是直接針對(duì)參考表面進(jìn)行標(biāo)注。

如何測(cè)量表面直線度？

驗(yàn)證表面直線度公差需要精密設(shè)備和質(zhì)量人員的專業(yè)技能。表面直線度測(cè)量主要有兩種方法：

千分表

千分表或高度表是手動(dòng)測(cè)量直線度的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。在正確固定好量表后，將量表的觸點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)表面，然后沿所需的二維測(cè)量線滑動(dòng)。

必須確保千分表已校準(zhǔn)、歸零，并且在開(kāi)始測(cè)量前輕輕按下測(cè)頭。遵循這些標(biāo)準(zhǔn)操作程序可確保測(cè)量的精確性。

如果整個(gè)測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)千分表的讀數(shù)變化在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，則該零件通過(guò)質(zhì)量控制。

坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）

另一種測(cè)量直線度的方法是使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。這種方法比千分表更精確。它是一種自動(dòng)測(cè)量方法，需要對(duì)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行編程。

將零件安裝在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的床身后，測(cè)量探頭會(huì)沿著參考測(cè)量線對(duì)表面進(jìn)行采樣，并自動(dòng)生成報(bào)告，供操作員查看零件是否在公差范圍內(nèi)。

GD&T中基于導(dǎo)出中心線（DML）的直線度

導(dǎo)出中心線（DML）是具有軸對(duì)稱特征的零件的假想軸線。這通常適用于圓柱形零件。在導(dǎo)出中心線上應(yīng)用直線度公差，通過(guò)圍繞它建立一個(gè)完美的圓柱形公差帶來(lái)控制其直線度。
此外，請(qǐng)注意，在這種情況下，公差帶是圍繞特征真實(shí)軸線的三維圓柱體。這有助于發(fā)現(xiàn)零件形狀中的扭曲、彎曲和其他幾何不規(guī)則性。

此外，這種直線度符號(hào)的應(yīng)用也不需要基準(zhǔn)。在GD&T中，有幾個(gè)符號(hào)需要定義基準(zhǔn)特征作為測(cè)量的參考。例如，垂直度符號(hào)。要使一條邊垂直于某物，需要有一個(gè)基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量垂直度。而直線度符號(hào)則不需要基準(zhǔn)。

最大實(shí)體狀態(tài)（MMC）/最小實(shí)體狀態(tài)（LMC）標(biāo)注

在GD&T中，導(dǎo)出中心線情況下的直線度有一個(gè)特例，即工程師在直線度符號(hào)旁邊使用最大實(shí)體狀態(tài)（?）修飾符。

最大實(shí)體狀態(tài)（MMC）修飾符是一種基于功能的標(biāo)注，旨在確保即使零件在最不利的情況下（即由于不精確而具有最大材料量時(shí)），也不會(huì)與其配合零件發(fā)生干涉。以軸為例，最大實(shí)體狀態(tài)出現(xiàn)在軸達(dá)到最大可能尺寸時(shí)。在這個(gè)尺寸（MMC）下，整個(gè)軸必須能裝入一個(gè)直徑與最大實(shí)體狀態(tài)相當(dāng)?shù)目字?。將最大?shí)體狀態(tài)、直線度公差和量規(guī)孔尺寸這三個(gè)概念聯(lián)系起來(lái)的公式是：

假設(shè)我們有以下帶有最大實(shí)體狀態(tài)標(biāo)注的GD&T直線度案例。

將公式與GD&T標(biāo)注中的參考值一起應(yīng)用，我們得到一個(gè)圓柱量規(guī)尺寸為10.08。這代表了零件的最大允許偏差，其中包括0.05的尺寸公差和額外的0.03的直線度公差。

額外公差

此外，在這一點(diǎn)上，有必要引入額外公差的概念。當(dāng)零件尺寸不是處于最不利條件時(shí)，即其直徑小于允許的最大值10.05時(shí)，這個(gè)概念就適用。在這種情況下，直線度公差可以增加零件直徑小于最大值的量，即10.05。

因此，例如，如果軸的尺寸為10.03，則額外公差將為0.02（10.05 – 10.03）。因此，這將加到直線度公差上，現(xiàn)在直線度公差將變?yōu)?.05（0.03 + 0.02）。

這是一個(gè)需要更深入理解最大實(shí)體狀態(tài)/最小實(shí)體狀態(tài)和GD&T整體概念的進(jìn)階主題。不過(guò)，這個(gè)簡(jiǎn)單的例子展示了GD&T中直線度在與導(dǎo)出中心線一起使用并帶有最大實(shí)體狀態(tài)標(biāo)注時(shí)的表現(xiàn)。

如何測(cè)量導(dǎo)出中心線的直線度？

導(dǎo)出中心線特征的直線度測(cè)量與之前的情況略有不同。最常用的測(cè)量方法是使用圓柱形量規(guī)，其中孔作為質(zhì)量檢查裝置。

如果零件能輕松裝入孔中，且在任何一點(diǎn)都幾乎沒(méi)有干涉，則該零件通過(guò)質(zhì)量檢查。
此外，工程師也可以選擇使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。這是通過(guò)沿軸向在不同位置對(duì)零件中心進(jìn)行采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然而，這種方法耗時(shí)較長(zhǎng)，僅在少數(shù)情況下有用。在大多數(shù)情況下，使用圓柱形量規(guī)檢查零件是否可用，是對(duì)其質(zhì)量的一個(gè)良好保證。

直線度與平面度：有何區(qū)別？

平面度是一個(gè)與GD&T中直線度非常相似的概念，這經(jīng)常導(dǎo)致設(shè)計(jì)師、生產(chǎn)工程師和操作員感到困惑。本節(jié)將詳細(xì)闡述這兩者的區(qū)別，并呈現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的直線度與平面度對(duì)比。

• 線與面：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，平面度應(yīng)用于整個(gè)表面，而GD&T中的直線度僅控制一條線。
• 二維與三維：直線度與平面度比較的另一種方式是，平面度控制三維物體，而直線度是二維的。
• 控制特征：平面度符號(hào)僅限于平面，整個(gè)平面必須位于公差帶內(nèi)。而直線度則給設(shè)計(jì)師更多選擇，因?yàn)樗m用于線、邊緣、軸線和中心線。

結(jié)論

GD&T中的直線度是工程工具包中的一個(gè)重要組成部分。它使工程師能夠向制造商傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖和公差要求，并適用于多種幾何特征。

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常見(jiàn)問(wèn)題解答

使用直線度符號(hào)時(shí)遵循哪些標(biāo)準(zhǔn)？

ASME Y14.5是GD&T（包括直線度符號(hào)）的權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)。它提供了關(guān)于符號(hào)功能、標(biāo)注方法及其使用的詳細(xì)信息。

直線度需要基準(zhǔn)嗎？

GD&T中的直線度不需要基準(zhǔn)。它直接針對(duì)表面和尺寸特征進(jìn)行標(biāo)注。

直線度可以用來(lái)控制表面嗎？

雖然直線度理論上控制的是表面沿二維直線的變化，但它也間接控制了表面，因?yàn)槔碚撝本€是在參考表面上定義的。如果要對(duì)平面進(jìn)行三維控制，在可行的情況下可以使用平面度符號(hào)。