形位公差是机械制造中用于控制零件几何形状和位置精度的关键指标，它通过限定实际要素相对于理想要素的允许变动量，确保零件的互换性和装配精度。以下是详细解析：
一、核心定义形位公差（Geometric Dimensioning and Tolerancing, GD&T）分为两类：
形状公差：控制单一要素的几何形状误差（如直线度、平面度、圆度等）。
位置公差：控制要素之间的相对位置误差（如平行度、垂直度、同轴度等）。
| 直线度 | ─ | 控制直线或轴线的弯曲程度。 | 轴类零件、导轨等。 |
| 平面度 | □ | 控制平面的凹凸不平程度。 | 机床工作台、平板等。 |
| 圆度 | ○ | 控制实际圆与理想圆的偏差。 | 轴承、齿轮等回转零件。 |
| 圆柱度 | /○/ | 综合控制圆柱面的圆度、直线度和素线平行度。 | 液压缸、活塞等。 |
| 平行度 | ∥ | 控制两要素的平行程度。 | 平行导轨、键槽等。 |
| 垂直度 | ⊥ | 控制两要素的垂直程度。 | 箱体安装面、法兰盘等。 |
| 同轴度 | ◎ | 控制轴线与基准轴线的同轴程度。 | 多级齿轮、传动轴等。 |
| 对称度 | ≡ | 控制要素对基准的对称程度。 | 键槽、中心孔等。 |
| 位置度 | Ⓜ | 控制要素相对于基准的位置偏差。 | 孔系、螺栓连接面等。 |
| 跳动公差 | ↗ | 控制回转体在旋转时的径向或轴向跳动。 | 齿轮、凸轮等。 |
形位公差通过公差框格标注在图纸上，包含以下要素：
公差特征符号：如直线度、平面度等符号。
公差值：用线性值（如0.05mm）或角度值（如0.5°）表示。
基准：通过字母（如A、B、C）标识参考要素，用于定位公差带。
修饰符号：如最大实体要求（M）、最小实体要求（L）等，用于调整公差带。
示例：
Ⓜ 0.1 A
表示孔的位置度公差为0.1mm，基准为A面。
保证装配精度：通过控制零件间的相对位置，确保装配后功能正常（如齿轮啮合、轴承旋转）。
提高互换性：允许零件在一定误差范围内仍能配合，降低制造成本。
优化设计：通过合理分配公差，平衡性能与制造成本。
检测依据：为质量检测提供明确标准，确保产品符合设计要求。
| 控制对象 | 几何形状和位置误差 | 尺寸大小误差 |
| 公差带形状 | 多样（如圆柱面、两平行平面） | 两条平行直线之间的区域 |
| 基准依赖性 | 通常需要基准（如位置度、同轴度） | 独立于基准 |
| 典型应用 | 精密机械、航空航天、汽车制造 | 一般机械加工、日常用品 |
发动机缸体：
缸孔的圆柱度公差需控制在0.005mm以内，以确保活塞密封性。
缸盖结合面的平面度公差需≤0.05mm，防止漏气。
齿轮传动：
齿圈的径向跳动公差需≤0.03mm，以保证传动平稳性。
键槽的对称度公差需≤0.02mm，确保键与轴、轮毂的可靠连接。
精密光学仪器：
镜面的平面度公差需达到λ/20（λ为光波长），以消除像差。
导轨的直线度公差需≤0.001mm/1000mm，确保运动精度。
