今天,咱们要聊的话题是“几何公差”。这东西,听起来似乎很简单,可它在产品设计、制造和质量控制中非常重要,却时常让人摸不着头脑!别担心,本文将以通俗易懂的语言,给你献上几何公差的干货解析,记得收藏,以备不时之需!
用几何公差标注同一部件的图纸,可得到如下所示的设计图。该图在尺寸信息的基础上,追加了“平行度”、“平面度”等几何公差信息。这样一来,就能避免因单纯标注尺寸公差而导致的问题。
差标注同一部件的图纸,可得到如下所示的设计图。该图在尺寸信息的基础上,追加了“平行度”、“平面度”等几何公差信息。这样一来,就能避免因单纯标注尺寸公差而导致的问题。
此外,尺寸公差及几何公差分别以不同测量设备及检测方法测量。例如,尺寸公差会使用游标卡尺、千分尺等测量2点间距离,此时,下图中的尺寸公差全部合格。
但是,几何公差会利用真圆度测 量仪、三坐标测量仪检测真圆度及中心轴的位置,根据指定的公差范围,可能会被判定为不合格。 换言之,根据尺寸公差会被判定为合格,根据几何公差则不合格。
因此我们可以认为,尺寸公差管控与几何公差管控基本上不存在相关性。这种思考方式就是“独立原则”。
除去特别指定相关性的情形,图纸中标示的各要求事项,例如尺寸公差及几何公差,与其他一切尺寸、公差或特性不存在任何关联性,独立发挥作用。
如上所述,独立原则是ISO明文规定的国际标准。但是,在美国等国家,部分企业可能会遵循不适用独立原则的ASME(美国机械工程师协会)准则。因此,在与境外企业开展贸易时,建议务必提前通过协商等途径,明确规格要求。
几何公差在图纸上通过符号进行指定。目前,几何公差的符号共有16种,并根据管控的公差进行分类。
几何公差的符号如下所示。所谓“适用要素”的“独立要素”,就是不关联基准(无需标示基准)的要素。“基准”是为了决定姿态、位置、跳动而设定的理论理想要素。而“关联要素”则是与基准存在关联的要素,用于指定姿态、位置、跳动公差。
用“理论正确尺寸(TED:Theoretically Exact Dimension)”标示几何公差(位置度、轮廓度、倾斜度)的思考方式。TED会用方框(□)围起理论正确尺寸,将与该位置相关的公差填入形体控制框。
进行如下图所示的位置指定时,尺寸公差标示的基准尺寸和公差均会成为尺寸公差的总和(累积公差),无法指定正确位置。而利用TED进行标示时,因其不附带公差,不会引发累积公差的问题。
要素为点时,公差带就是以该点为中心的圆形(a)或球形;要素为直线时,则公差带为以该直线个别正确离开公差值一半的平行二平面(b),或以该直线为中心的圆柱公差带(c)。
ISO 5459:2011定义:位置(公差)及/或姿态(公差)的公差带,抑或是为了定义表现执行状态的理想要素,而选择的实际组成要素(1个以上)所适用的设定要素(1个以上)。
标示为基准的部件的面,并不具备完美的形状。因此,必须将拥有更精密表面的平板、尺规、心轴等作为实用基准,进行接触。
基准可通过下列符号(基准符号)进行标注。基准符号由镂空或涂黑的三角形标注。而代表基准的英文字母必须与图纸的方向一致。
此外,作为对象的区域,会因图纸中基准符号的位置而异。为了严谨传达设计意图,请注意标示基准的位置。
主要包括“(最大实体要求)”、“(最小实体要求)”、“CZ (公共公差带:Common Zone) ”等。以及其他、等。
将设计者需要优先设定为基准的部分指定为基准。标注多项基准时,按照从左到右、优先度从高到低的顺序进行标注。
这些符号分属“形状公差”、“姿态公差”、“位置公差”、“跳动公差”,借助这些公差,可以指定所有形状。
“最大实体要求”在轴孔嵌合等设计中不可或缺,“最小实体要求”则是设计管道厚度等强度维持必要参数的有效手段,下面也介绍这些方式的概要。
所谓形状公差,就是决定目标物(部件)形状的基本几何公差。都是无需基准,可独立决定形状的几何公差。
指定“笔直度”的参数,标示应该呈现何等正确的笔直度。适用于直线而非平面对象,表示中心线、母线等的弯曲情况。因此,可用于设定长尺寸物体的容许翘曲等。
指定“表面凸凹度”,标示应该呈现何等正确的平坦面。最凸起部分与最凹陷部分必须位于上下分离2个平面之间夹住的一定距离。
这是标示设计部件“实际曲面是否与设计理想值一致”的参数,表示轮廓线(表面切断面呈现的线要素)的歪曲度。切断指定曲面的截面线,必须位于公差带内。
标示设计部件“实际曲面(表面)等是否与设计理想值一致”的参数。面轮廓度不同于线轮廓度,以整个指定曲面为对象。
所谓姿态公差,就是相对于某项基准,决定相应要素应有姿态的公差。指定姿态公差之前,必须确定基准,因此姿态公差是与基准相关联的要素,即关联要素的几何公差。
指定相对于基准(作为基准的平面、直线)的“直角正确程度”。直角度指定的数值单位并非角度,而是mm。
指定的直线°时,指定“相对于基准(作为基准的平面、直线)是否呈现正确倾斜状态”。倾斜度指定的数值单位并非角。