公差原则的合理选用
公差原则是对尺寸公差和形位公差相互可否转换的规定。
尺寸公差和形位公差都反映在一个零件的同一个或几个要素上，一般情况下，它们彼此独立又相互依存，在一定的条件下还可以相互转换。
尺寸公差和形位公差不允许相互转换时为独立原则；允许转换时为相关原则。
相关原则又可分为：包容原则、最大实体原则及最小实体原则。
下面就相关原则在工程实际中的应用进行分析。
（一）包容原则的应用分析
包容原则是指实际要素应遵守最大实体边界，即要素的体外作用尺寸不得超越其最大实体边界，且局部实际尺寸不得超越其最小实体尺寸。
包容要求主要用于需严格保证配合性质的场合。
如图1，基本尺寸为20的轴与孔装配后，要求最小间隙为0，则轴与孔的尺寸可采用包容原则。
图1
轴的直径尺寸采用包容原则时，其最终加工尺寸应满足：
①体外作用尺寸（d fe）≤最大实体边界（MMB）（即Ø20）；
②局部实际尺寸（d al）≥最小实体边界（LMB）（即Ø19.998）；
孔的直径尺寸采用包容原则时，其最终加工尺寸应满足：
①体外作用尺寸（d fe）≥最大实体边界（MMB）（即Ø20）；
②局部实际尺寸（d al）≤最小实体边界（LMB）（即Ø20.012）；
当轴和孔装配后，最小间隙为0，最大间隙决定于轴和孔的公差值，图1中为0.014。
检验时，轴的实际圆柱面只要能通过直径等于最大实体边界尺寸Ø20的全形量规，且用两点法测得的局部实际尺寸大于或等于Ø19.998时，则该零件可判为合格；孔的实际圆柱面只要能通过直径等于最大实体边界尺寸Ø20的塞规，且用两点法测得的局部实际尺寸小于或等于Ø20.012时，则该零件可判为合格。
从以上分析可知：包容原则是将实际尺寸和形位公差同时控制在尺寸公差范围内的一种公差原则。
当零件的实际尺寸处处为最大实体尺寸时，其形位公差为零；当实际尺寸偏离最大实体尺寸时，则允许的形位公差可相应增大，其最大增大量为尺寸公差，从而在实现了尺寸公差和形位公差相互转化的同时，保证了配合的性质。
（二）最大实体原则的应用分析
最大实体原则是指当被测要素或基准要素偏离最大实体状态时，形位公差获得补偿的一种公差原则。
最大实体原则主要应用于要求保证可装配性（无配合性质要求）的场合。
如图2所示法兰盘上的普通螺栓联接，通孔位置只要求满足可装配性，即使基准A的位置稍有变化，零件的可装配性仍应满足，则在设计时基准及通孔的位置度公差
可采用最大实体原则。
图2
当基准A的轴线处于实效尺寸（基准的最大实体尺寸加其本身的未注直线度公差值），且被测孔处于最大实体尺寸（即Ø15）时，孔的轴线必须位于直径为Ø0.2，且相对基准成理想位置的圆柱面内，当被测孔偏离最大实体状态时，则其轴线位置的变动量将增加。
具体变化如表1。
表1被测孔轴线的位置度公差值
被测孔尺寸被测孔轴线的位置度公差值
Ø15 Ø0.2
Ø15.1 Ø0.2+ Ø0.1= Ø0.3
Ø15.3 Ø0.2+ Ø0.3= Ø0.5
当基准A的直径也偏离最大实体尺寸时，则成组要素的轴线可在一定的范围内变动。
具体变化情况如表2。
表2成组要素轴线相对于理想轴线的偏移量
基准A的尺寸成组要素轴线相对于理想轴线的偏移量
Ø150 Ø0
Ø149.98 Ø0.02
Ø149.96 Ø0.04
Ø149.95 Ø0.05
检验时，每个孔的直径应介于Ø15～ Ø15.3之间，且用位置量规（定位部位尺寸为基准要素的实效尺寸，即Ø150+未注直线度公差；测量部位尺寸为被测要素的实效尺寸，即Ø15- Ø0.2= Ø14.8，各被测部位的位置按图纸给定的几何关系）检测通过时，该零件可判为合格。
从以上分析可知：采用最大实体原则，因为它遵守实效边界，扩大了形位公差，提高了零件的合格率，有良好的经济性。
但最大实体原则只有当形位公差控制中心要素时才可使用。
（二）最小实体原则的应用分析
最小实体原则是指被测要素或基准要素偏离最小实体状态时，其形位公差获得补偿的一种公差原则。
被测要素的形位公差值是在该要素处于最小实体状态时给出的。
最小实体原则主要应用于保证最小临
界要素的场合。
如图3所示，图中0.250
8 Ø孔的轴线对基准A 的位置度公差采用了最小实体要求。
该孔应满足：
图3
①作用尺寸Dn ≤最小实体实效边界LMVB ； ②局部实际尺寸D al ≥最大实体尺寸MMS ；局部实际尺寸D al ≤最
小实体尺寸LMS。
根据最小实体原则，当被测孔处于最小实体尺寸Ø8.25时，其位置度公差为Ø0.4，当被测孔偏离最小实体尺寸时，其位置度公差可获得补偿，具体数据如表3
表3被测孔轴线的位置度公差值
被测孔尺寸被测孔轴线的位置度公差值
Ø8.25 Ø0.40
Ø8.15 Ø0.40+ Ø0.10= Ø0.50
Ø8.0 Ø0.40+ Ø0.25= Ø0.65
则孔壁与基准A间的最小距离为6-（8.25/2+0.40/2）=1.675mm，或6-（8.15/2+0.50/2）=1.675mm，或6-（8.0/2+0.65/2）=1.675mm。
可见，不管被测孔的尺寸是何值，孔壁至基准间的最小距离始终为定值。
从以上分析可知：零件的某些部位因强度或工艺上的需要，必须大于某一临界尺寸，且形位公差用以控制关联中心要素时，可采用最小实体原则来保证。
（四）结论
在实际设计过程中，若能正确选择公差原则，在使尺寸公差和形位公差获得相互转换的同时，或可保证必要的配合性质；或可保证最小临界要素；或可提高零件的合格率，降低加工成本。