彭利华
（广东省南方高级技工学校 广东 韶关 512023）
摘要：技工院校学生在学习形位公差时，往往难以辨清圆度、圆柱度、圆跳动、全跳动四者的概念。从概念、测量方法、在生产生活中的应用三个方面来辨析圆度、圆柱度、圆跳动、全跳动四者的不同，可以达到让学生明晰四者之间异同的教学目的。
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关键词 ：圆度；圆柱度；圆跳动；全跳动；异同
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）07-0116-03
在技工院校机械类专业必开的专业基础课“极限测量与技术测量基础”中，讲授至“形状和位置公差”一章时，学生往往不知所云，这是本门课程的一个教学难点。在12个形位公差项目中，学生犹其分辨不清圆度、圆柱度、圆跳动、全跳动四者的异同，经常混淆此四者的概念和应用。笔者经过近几年的教学研究，不断改进教学，总结了如下几点粗浅见解。
在概念上
圆度公差是为限制实际圆对于理想圆的变动，对回转体表面任一正截面的圆轮廓提出的形状精度要求；圆柱度公差则是为限制实际圆柱面对于理想圆柱面的变动，圆柱度公差综合控制圆柱面的形状精度。圆跳动公差是被测表面绕基准轴线回转一周时，在给定方向上的任一测量面上所允许的跳动量；全跳动公差是被测表面绕基准轴线连续回转时，在给定方向上所允许的最大跳动量。
从四者的概念比较得出：（1）圆度与圆柱度：圆度公差用于任意的回转体如圆柱体、圆锥体、球体、曲线回转性零件等，圆柱度公差只应用于圆柱体的圆柱面。圆柱度可以看成圆度与直线度的组合。如图1如示，通过测量，该零件的圆度公差值为0，而圆柱度公差值则为0.01mm。（2）圆度与圆跳动：圆度无基准，圆跳动一般以轴线为基准，圆跳动除了径向方向的跳动公差还有端面圆跳动。（3）圆跳动与全跳动：径向的圆跳动是指相对于轴线的任意圆截面的跳动，全跳动是指相对于轴线而言整个圆柱面的跳动。圆跳动除了径向和端面跳动外还有斜向圆跳动。全跳动可以认为是直线方向上所有圆跳动的组合。（4）圆柱度与全跳动：全跳动除径向全跳动外还包括端面全跳动，圆柱度是形状精度无基准，基准是浮动的。全跳动公差是基于基准轴线而定义的。如图2所示，以中心线A为基准测量右端圆柱面的全跳动量为2mm，而测得右端圆柱的圆柱度误差为0。
圆度与圆柱度是形状公差，圆跳动与全跳动是位置公差，圆跳动、全跳动是以特定检测方式为依据而设定的综合性的误差项目，它能综合反映被测要素的形状和位置误差，因而跳动公差可以综合控制被测要素的位置、方向和形状误差。全跳动的综合性一定意义上可以包括圆度、圆柱度、圆跳动三者。因而在行业内有句俗语：“如有疑问，就用跳动”。
在测量方法上
对于技校生而言，太过复杂或先进的测量方法往往令学生难以理解其原理。通过简单易行的测量方式在课堂上演示测量过程，或通过多媒体生动地展示出来，通过直观的表达，学生能更好地理解这四者之间的异同，达到充分理解并运用的目的。
（一）圆度与圆柱度的测量
在加工生产过程中，通常工人测量轴类零件最常用的方法是用千分尺测量不同位置的直径，再将所量取直径最大值与最小值取差值再除以2，得出半径差。（1）准备千分尺一把，设计尺寸为φ10的光轴一根。（2）在光轴上任意位置取5个点，使用千分尺在同一位置3个不同角度量取这5个点处的3×5=15个数值，并记录在表1中。可以看出，最大直径值是10.213，最小直径值是9.965。1点处的最大半径差为0.035，2点处的最大半径差为0.019，3点处为0.098，4点处为0.014，5点处为0.007。最大的半径差为0.098，可得圆度误差值为5个点处最大半径差0.098，圆柱度的误差值为所测量得到的15个点中最大值与最小值之差再除2的数值即（10.213-9.965）/2=0.124。
在课堂上演练上述简易测量实验，得出结论：圆度误差研究的是一周圆不圆的问题，而圆柱度误差研究的是整个圆柱面是否圆的问题。通过做完这个测量实验，学生深刻体会到了圆度与圆柱度的不同。
（二）圆跳动与全跳动误差的不同测量试验
圆跳动测量图如图3所示，用偏摆仪将工件两端顶住，再用表架将百分表固定在被测圆柱面上并加压调零，转动工件一圈，读出指示表中的最大值和最小值并得出差值，再在圆柱面的任意其他位置取点，同理读数得出数值，取其中最大跳动值为圆跳动误差值。
全跳动测量图如图4所示，用偏摆仪将工件两端顶住，再将滑动机构夹住百分表与被测圆柱面施压接触并调零，一边转动工件，一边使百分表从左向右移动至被测圆柱面右端，读出百分表的最大值与最小值并求差，所得出的数值即为全跳动误差值。
分析：从测量过程可以看出，圆跳动指的是圆柱面上任意一周中最高点最低点最大的跳动量，而全跳动指的是整个圆柱面中最高点与最低点差值。
在生产生活中的应用
（一）以减速器从动轴零件图为例
减速器从动轴零件图如图5所示，图中对直径为φ32的圆柱面处提出了圆度公差和圆跳动公差要求。
分析提出圆跳动公差要求的原因：（1）由于减速器从动轴在φ32的圆柱段要装配齿轮，此处在工作时将传递运动与力，如果此处圆柱面在工作环境下跳动过大，就会使得齿轮间的相互啮合出现困难，而且震动过大，加大疲劳损伤进而降低轴和齿轮的使用寿命。（2）此处有一键槽不便测量全跳动。
提出圆度公差要求的原因：（1）此处与齿轮内圈相配合，要求一定的配合精度，如果达不到圆度要求，可能无法顺利安装。（2）此处有一键槽，圆柱度误差在有槽的表面不便测量得出真值。（3）虽然圆跳动公差要求可以控制圆柱面的圆度误差，但是在圆跳动要求能满足的条件下，圆度公差不能满足配合要求，故而提出小于圆跳动公差的圆度公差要求。
分析：圆度公差与圆跳动公差的选用是根据零件的使用要求和检测能力来定的，虽然相互间有一定联系，圆跳动也能控制圆度误差，但在满足圆跳动公差要求下，有更高的形状精度才能满足使用要求。故同时提出形状公差要求——圆度要求。
（二）以曲轴磨床砂轮架主轴零件图为例
某曲轴磨床砂轮架主轴零件图如图6所示，在左端圆锥面提出了圆跳动要求，再在两轴颈处提出了圆柱度和全跳动要求，右端圆锥面也提出了圆跳动要求。
分析该图提出形位公差要求的原因：按照理论设计要求，曲轴磨床砂轮架轴要求寿命超长，拆装维修极少。
左右两端圆锥面提出圆跳动要求则是因：（1）磨床工作时，为保证工件磨削平整光滑达到加工要求，要求磨床砂架的主轴有很高的回转精度且跳动要控制在一定范围内。（2）锥面提出全跳动要求不便测量。（3）圆跳动的测量过程与主轴工作时运动一致能很好地控制跳动并同时达到控制圆度误差的要求。
中间两轴颈提出了全跳动和圆柱度要求：（1）磨床砂轮架的主轴要求很高的回转精度且跳动要控制在一定范围内，故提出全跳动要求。（2）全跳动测量与主轴回转工作的轴线一致与工作情况相仿，检测获得的合格零件能满足使用要求。
中间两轴颈处同时提出圆柱度要求：在轴颈处提出全跳动要求控制的圆柱度误差并不能达到该处承载油膜均匀作用最大化的要求，因而还需提出高于全跳动公差要求（公差值小于全跳动公差值）的圆柱度要求。
圆度、圆柱度、圆跳动、全跳动在生产生活中的应用，是根据形位公差的选用基本原则、零件的几何特征、零件的使用要求和形位公差的控制功能以及检测的方便性等方面来确定的。在生产生活中应依据这五点来灵活选用形位公差项目。
在教学过程中，教师从以上三个方面的分析能帮助学生更好地辨析四者的区别，使学生走上工作岗位后能正确选用形位公差项目。
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参考文献：
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（责任编辑：谢良才）