4. 直线度与平面度

直线度和平面度是形状公差中最基础、也最常被同时提及的两项。它们共同约束“直不直”和“平不平”，但公差带的空间形态、标注方式和测量方法差异明显。理解这两项的关键，是先建立公差带的几何图像，再把它与导轨、密封面等真实功能面联系起来。

一、公差带定义：一条带、两个平行面

直线度控制的是单一实际直线（或回转体素线、轴线）偏离理想直线的程度。按被测要素和给定方向不同，直线度公差带主要有三种形态：

• 给定平面内的直线度：公差带是距离为公差值 t 的两条平行直线之间的区域，被测线必须落在这个平面带内。
• 给定方向上的直线度：公差带是距离为 t 的两平行平面之间的区域，用于约束某一方向上的弯曲。
• 任意方向上的直线度：公差带是直径为 t 的圆柱面内的区域，常用于轴线，公差值前加注 φ。

平面度控制的是实际表面偏离理想平面的程度。其公差带是距离为公差值 t 的两平行平面之间的区域，整个被测表面必须位于这两平面之间。注意：平面度公差带没有“基准”，它只约束形状本身；而平行度、垂直度等方向公差才需要基准。这是初学者最容易混淆的一点。

二、标注方法：框格、指引线与附加符号

直线度和平面度均使用形状公差框格，框格内只填公差特征符号和公差值，通常不写基准字母。标注时要注意：

• 被测要素是轮廓线或表面时，指引线箭头应指向轮廓线或表面，并垂直于被测要素方向；
• 被测要素是轴线或中心平面时，箭头应与尺寸线对齐，表示被测要素是轴线或中心平面；
• 任意方向直线度需在公差值前加 φ，例如 φ0.02；
• 若只要求某一方向直线度，可在框格附近加注方向说明，或用两个相互垂直方向的直线度分别控制。

例如，一根导轨面的直线度要求可标注为：框格内写“— 0.01”，箭头指向导轨工作面的素线；若控制导轨轴线的任意方向直线度，则写“— φ0.01”，箭头与轴线尺寸线对齐。

三、测量原理：从打表法到节距法

直线度常用测量方法有：打表法（将工件置于平板上，用指示表沿被测线移动，读取最大与最小读数差）、节距法（用水平仪或自准直仪按固定跨距逐段测量，再通过累积计算求得直线度误差）、光隙法（用刀口尺或平尺与工件之间透光判断）。

平面度测量则常用：三点法（先找三个等高点确定理想平面，再测其余点）、对角线法（以对角线确定理想平面）、打表法（配合平板和指示表逐点测量）、干涉法（用平晶观察干涉条纹，适合高精度小平面）。

以节距法测直线度为例，假设用跨距 L=100 mm 的水平仪测量一根 500 mm 长的导轨，共 5 段，读数（格值 0.01 mm/m）依次为：+2、+1、-1、-2、0。先将读数换算为线性值：每格对应 100 mm 长度上的高度差为 0.01 mm/m × 0.1 m = 0.001 mm。累积后得到各点相对起点的高度：0、+0.002、+0.003、+0.002、0、0 mm。再通过两端点连线或最小条件评定，可得到直线度误差约为 0.003 mm。这个示例说明：测量读数必须经过累积和评定，不能直接把最大读数当作直线度误差。

四、在导轨面与密封面上的应用案例

导轨面是直线度最典型的应用对象。机床导轨的直线度直接影响运动部件的导向精度和加工件的形状精度。以某数控车床的床身导轨为例，若导轨工作面的直线度要求为 0.01 mm/1000 mm，通常需要在两个相互垂直的方向上分别控制：水平面内的直线度（影响刀架横向偏移）和垂直面内的直线度（影响刀架高低起伏）。标注时可在同一导轨面上分别给出两个方向的直线度框格，或采用任意方向直线度统一控制。测量时，将水平仪按 200 mm 跨距逐段测量，记录每段读数，再按最小条件法评定。若测得累积误差为 0.012 mm，超过 0.01 mm 的要求，则需通过刮研或磨削修正导轨面。

密封面则更依赖平面度。法兰密封面、气缸盖密封面、液压阀块安装面等，若平面度超差，会导致密封垫或 O 形圈无法均匀受压，产生泄漏。以某液压阀块安装面为例，要求平面度为 0.02 mm，表面粗糙度 Ra 1.6。测量时，先用三点法确定理想平面，再用指示表在平板上逐点测量，记录最大读数差。若最大读数差为 0.025 mm，则平面度不合格。此时不能简单加大螺栓预紧力来“压平”，因为过大的预紧力会使阀块变形，反而破坏密封。正确做法是重新磨削或研磨安装面，直到平面度满足要求。

五、快速对照与判断

实际工作中，直线度和平面度常常同时出现在同一张图纸上。例如，一台设备的底座既有导轨面（直线度），又有密封安装面（平面度）。此时要分别标注、分别测量，不能互相替代。直线度合格不代表平面度合格，反之亦然。判断时，先看图纸要求的是哪一项，再选择对应的测量方法和评定准则，最后将测量结果与公差值比较，得出合格或不合格的结论。