常用的机械零部件是由点、线、面等几何要素组成的，在零部件的加工制造过程中，会受到切削工具、工装夹具，机床精度，以及人工操作等综合复杂的影响，通常在零件上表现为尺寸误差和形位误差，致使零件无法装配甚至直接影响机器设备的正常运转。因此在机械零部件的设计制造过程中，要将公差控制在一定允许的范围内，既要满足设备的正常装配，运转和使用寿命，同时使加工制造相对容易，减少加工成本，这就要求在零件设计时确定出尺寸和形位公差。
零件的几何要素中，同时存在尺寸和形位公差。在零部件的设计过程中，我们会根据零部件的配合要求，赋予零件几何要素形位公差和尺寸公差不同的关系，它确定了尺寸公差和几何公差之间相互关系，所以处理形位公差和尺寸公差关系的规定称为公差原则。
1.形位公差的分类：
形状公差：直线度，平面度，圆度，圆柱度；
形状或位置公差：线轮廓度，面轮廓度；
定向公差：平行度，垂直度，倾斜度
位置公差：同轴度，对称度，位置度；
跳动公差：径向，斜向和端面圆跳动，径向和端面全跳动。
2.1独立原则
零件的形位公差和尺寸公差相互独立彼此没有关联，不存在补偿关系，满足各自的公差要求，检测时分开检测尺寸合格与否，图纸上分别标注尺寸公差和形位公差的数值，此外没有任何标记。独立原则经常用在机械零件的一些非配合表面，尺寸精度与形位精度相差比较大，零部件之间没有联系就能保证运动精度和密封性等未注公差等的场合。
如下图2-1所示轴的直径尺寸在标注的公差尺寸范围内（19.97~20mm），直线度公差满足0.01mm，那么此轴即为合格。
2.2包容要求
2.2.1定义：
2.2.2解释：
对轴来说最大实体尺寸不小于最大极限尺寸，对于孔来说不大于最小极限尺寸。包容要求主要用于需要保证配合性质的孔，轴单一要素的中心轴线的直线度，如下图2-3所示。当轴的最大实体尺寸达到了轴的上极限尺寸，即da=20mm时候，包容要求下所允许的直线度误差为0，不允许轴有任何的直线度误差；当轴的尺寸偏离最大实体尺寸时，允许形位公差获得来自尺寸公差的补偿量，对于轴来说补偿量的计算：t=|最大实体尺寸-da|；当轴的尺寸达到了最小实体尺寸时，获得了最大补偿t=0.03mm，可见对于包容要求，被测轴的实际作用尺寸不得大于最大实体边界20mm，同时局部的实际尺寸不得小于最小实体尺寸19.97mm。
2.2.3当包容原则和尺寸公差同时作用的时候，如图2-4所示，尺寸满足包容原则的同时又对轴的直线度误差做出了限制，此时无论轴的作用尺寸如何变化，直线度误差均不可以超越0.01mm。
2.2.4检测
检验符合包容原则的零件，可采用通止规检测，通规检测体外作用尺寸是否超越最大实体边界，通规测头通过为合格；止规检测局部尺寸是否超越最小实体尺寸，止规测头止住（不通过）为为合格。
2.3最大实体要求
2.3.1定义：
最大实体要求的被测要素的实际轮廓体外作用尺寸，要始终处于最大实体实效边界之内的一种公差要求，适用于中心要素有形位公差要求的场合。当被测要素尺寸偏离最大实体尺寸时，形位公差可得到一个补偿量，该补偿量是最大实体尺寸和实际尺寸之差的绝对值。最大实体要求可以有效的保证零件的装配成功率，在一定的范围内扩大了形位公差的数值，降低了零件的废品率，如应用于螺栓或者螺钉的联接处，法兰盘的联接用孔组等。
2.3.2解释：
如图2-5所示，轴的直线度公差采用最大实体要求，轴处于最大实体状态时，轴的直线度公差为0.01mm，当轴的实际尺寸偏离最大实体状态时，轴的直线度误差可以相应的获得补偿量，补偿量与尺寸公差的关系见图2-5中的公差带图。轴处于最小实体尺寸时，获得了最大的补偿量，此时允许的直线度公差为0.04mm，为尺寸公差最大值与直线度公差的和；当轴的实际作用尺寸为最大实体尺寸时，直线度公差为0.01mm，此时可以允许最大实体实效尺寸达到20.01mm。
2.3.3检测
最大实体要求的零件检测同样也可以采用通止规检测法，通规的实际圆柱轮廓为轴的最大实体实效边界尺寸Ф20.01mm，用两点法测量局部实际作用尺寸在最大最小实体尺寸内，则零件可判为合格。从公差带动态图可见，随着实际尺寸偏离最大实体状态Ф20mm而减小时，其允许的直线度误差值允许相应增大，但最大增加量不超过尺寸公差，从而实现了尺寸公差向形位公差的转化。
2.3.4最大实体要求的零形位公差状态
对于图2-5的轴类零件，最大实体要求的零形位公差状态即直线度公差为0的状态，此时最大实体实效尺寸不得大于最大实体尺寸20mm，那么此状态与包容要求类似。
3形位公差与尺寸公差以及粗糙度之间的关系
如果同一个几何要素需要不同的几何公差，那么T尺寸公差>T位置公差>T形状公差>粗糙度。
3.1形位公差等级的选择
标准中形位公差等级为12级，精度从1~12级依次降低，其中6~9级的公差精度为常用级别。形位公差等级确定，需要综合考虑零件的结构和刚性要求，对与细长的轴(轴向和径向比≥8~10)，跨距较大的轴或者孔，以及一些表面尺寸的宽度>0.5倍长度的机械零件，在装夹和加工过程中容易产生较大的变形，所以在一般情况下可以按照实际需要降低1~2个公差等级。
3.2经验数据
通常形位公差占尺寸尺寸公差的25%~60%，形状公差占位置公差的50%；零件配合表面粗糙度与形位公差以及尺寸公差的关系应该满足：T尺寸公差>T位置公差>T形状公差>粗糙度。
它们之间的关系，一般精度下，尺寸公差是粗糙度值的3~4倍最为经济；同时表面粗糙度占据形位公差的20%~25%，可见选择时两者之间有一定的冲突，具体还要根据设备的使用要求和零件的加工工艺进行选择。