尺寸公差、形位公差和表面粗糙度之間的數(shù)值關(guān)系

1.形狀公差和尺寸公差之間的數(shù)值關(guān)系

當(dāng)尺寸公差精度確定后，形狀公差有一個(gè)合適的值，即一般用尺寸公差值的50%左右作為形狀公差值；儀表行業(yè)約20%的尺寸公差值作為形狀公差值；重工業(yè)以尺寸公差值的70%左右作為形狀公差值?？梢钥闯?，尺寸公差精度越高，形狀公差占尺寸公差的比例越小。因此，在設(shè)計(jì)和標(biāo)注尺寸和形狀公差要求時(shí)，除特殊情況外，尺寸精度確定后，一般采用尺寸公差值的50%作為形狀公差值，這樣既有利于制造，又有利于質(zhì)量保證。

2.形狀公差和位置公差的數(shù)值關(guān)系。

形狀公差和位置公差也有一定的關(guān)系。從產(chǎn)生誤差的原因來看，形狀誤差是由機(jī)床振動(dòng)、刀具振動(dòng)、主軸跳動(dòng)等原因引起的；位置誤差是由機(jī)床導(dǎo)軌不平行、刀具夾緊不平行或垂直以及夾緊力的作用引起的。從公差帶的定義來看，位置誤差包含了被測(cè)表面的形狀誤差，比如平行度誤差中的平面度誤差，所以位置誤差遠(yuǎn)大于形狀誤差。所以一般情況下，當(dāng)沒有進(jìn)一步要求時(shí)，給出位置公差，不再給出形狀公差。當(dāng)有特殊要求時(shí)，可同時(shí)標(biāo)注形狀和位置公差要求，但標(biāo)注的形狀公差值應(yīng)小于標(biāo)注的位置公差值，否則生產(chǎn)中不能按設(shè)計(jì)要求制造零件。

3.形狀公差與表面粗糙度的關(guān)系

雖然形狀誤差和表面粗糙度在數(shù)值和測(cè)量上沒有直接的關(guān)系，但在一定的加工條件下，它們之間存在一定的比例關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，在一般精度下，表面粗糙度占形狀公差的1/5 ~ 1/4。因此，為了保證形狀公差，應(yīng)適當(dāng)限制相應(yīng)表面粗糙度高度參數(shù)的最大允許值。

一般而言，尺寸公差、形狀公差、位置公差和表面粗糙度之間的公差值具有以下關(guān)系:尺寸公差>位置公差>形狀公差>表面粗糙度高度參數(shù)。

從尺寸、形狀和表面粗糙度的數(shù)值關(guān)系中不難看出，在設(shè)計(jì)中要處理好它們之間的數(shù)值關(guān)系，并在圖上標(biāo)注公差值:給定表面的粗糙度值應(yīng)小于其形狀公差值；形狀公差值應(yīng)小于其位置公差值；位置差應(yīng)小于其尺寸公差值。否則會(huì)給制造業(yè)帶來各種麻煩。然而，如何處理尺寸公差與表面粗糙度的關(guān)系以及各種擬合精度與表面粗糙度的關(guān)系是設(shè)計(jì)工作中涉及最多的。

一般來說，它是根據(jù)下列關(guān)系確定的:

1.當(dāng)形狀公差為尺寸公差的60%(中等相對(duì)幾何精度)時(shí)，Ra≤0.05 it；；

2.當(dāng)形狀公差為尺寸公差的40%(相對(duì)幾何精度高)時(shí)，Ra≤0.025 it；；

3.當(dāng)形狀公差為尺寸公差的25%(相對(duì)幾何精度高)時(shí)，Ra≤0.012 it；；

4.當(dāng)形狀公差小于尺寸公差的25%(超高相對(duì)幾何精度)時(shí)，Ra≤0.15Tf(形狀公差值)。

最簡(jiǎn)單的參考值:尺寸公差為粗糙度的3-4倍，最經(jīng)濟(jì)。

形位公差的選擇

1.形狀和位置公差項(xiàng)目的選擇

充分發(fā)揮綜合控制項(xiàng)目的作用，減少圖紙上給出的形位公差項(xiàng)目和相應(yīng)的形位誤差檢測(cè)項(xiàng)目。

在滿足功能要求的前提下，應(yīng)選擇測(cè)量簡(jiǎn)單的項(xiàng)目。例如，同軸度公差常常用徑向圓跳動(dòng)公差或徑向圓跳動(dòng)公差來代替。但需要注意的是，徑向圓跳動(dòng)是同軸度誤差和圓柱面形狀誤差的綜合，所以取而代之的是跳動(dòng)公差值要稍大于同軸度公差值，否則會(huì)過于嚴(yán)格。

2、公差原則的選擇

應(yīng)根據(jù)被測(cè)元件的功能要求，充分發(fā)揮公差的作用以及采用這種公差原則的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

獨(dú)立性原則用于尺寸精度和形位精度相差較大，需要分別滿足要求，或者互不相關(guān)的場(chǎng)合，以保證運(yùn)動(dòng)精度和密封，不存在公差。

包容要求主要用于需要嚴(yán)格保證匹配屬性的情況。

最大實(shí)體要求用于中心元素，一般在要求零件可裝配時(shí)使用(不要求匹配性質(zhì))。

最小實(shí)體要求主要用于需要保證零件強(qiáng)度和最小壁厚的場(chǎng)合。

可逆要求與最大(最小)實(shí)體要求相結(jié)合，可以充分利用公差帶，擴(kuò)大被測(cè)元素的實(shí)際尺寸范圍，提高效益。可以在不影響性能的前提下選擇。

3.基準(zhǔn)元素的選擇

1)參考零件的選擇

(1)選擇零件在機(jī)器中所處的結(jié)合面作為參考位置。例如箱體的底面和側(cè)面，盤類零件的軸線，旋轉(zhuǎn)零件的軸承軸頸或軸承孔等。

(2)基準(zhǔn)元件應(yīng)具有足夠的尺寸和剛度，以確保穩(wěn)定可靠的定位。例如，將兩個(gè)或多個(gè)相距較遠(yuǎn)的軸組合起來形成一個(gè)公共參考軸比一個(gè)參考軸更穩(wěn)定。

(3)選擇加工更精確的表面作為參考位置。

(4)盡量統(tǒng)一裝配、加工和測(cè)試基準(zhǔn)。這樣，不僅可以消除由于基準(zhǔn)不統(tǒng)一造成的誤差；還可以簡(jiǎn)化夾具和量具的設(shè)計(jì)制造，測(cè)量方便。

2)基準(zhǔn)量的確定

一般來說，基準(zhǔn)的數(shù)量應(yīng)根據(jù)公差項(xiàng)目的定向和定位幾何的功能要求來確定。大多數(shù)方向公差只需要一個(gè)基準(zhǔn)，而定位公差需要一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)。比如平行度、垂直度、同軸度的公差項(xiàng)目，一般只用一個(gè)平面或一個(gè)軸作為基準(zhǔn)元素；對(duì)于位置公差項(xiàng)目，有必要確定孔系統(tǒng)的位置精度，因此可以使用兩個(gè)或三個(gè)基準(zhǔn)元素。

3).基準(zhǔn)序列的排列

當(dāng)選擇兩個(gè)以上的基準(zhǔn)元素時(shí)，應(yīng)明確基準(zhǔn)元素的順序，并按照第一、第二和第三的順序?qū)懺诠羁蛑校谝粋€(gè)基準(zhǔn)元素為主，第二個(gè)基準(zhǔn)元素為次。

4.形狀和位置公差值的選擇

總原則:在滿足零件功能的前提下，選擇最經(jīng)濟(jì)的公差值。

根據(jù)零件的功能要求，考慮加工的經(jīng)濟(jì)性以及零件的結(jié)構(gòu)和剛度，按表確定元件的公差值。并考慮以下因素:

◆同一元素給定的形狀公差應(yīng)小于位置公差值；

◆圓柱形零件的形狀公差值(軸線直線度除外)應(yīng)小于其尺寸公差值；在同一平面上，平面度公差值應(yīng)小于該平面對(duì)基準(zhǔn)的平行度公差值。

◆平行度公差值應(yīng)小于其對(duì)應(yīng)的距離公差值。

◆表面粗糙度與形狀公差的近似比例關(guān)系:一般表面粗糙度的Ra值可以是形狀公差值的(20%~25%)。

◆對(duì)于下列情況，考慮到加工的難易程度和除主要參數(shù)外其他因素的影響，在滿足零件功能要求的情況下，1 ~ 2級(jí)的選擇應(yīng)適當(dāng)減少:

○孔相對(duì)于軸；

○細(xì)長(zhǎng)且相對(duì)較大的軸和孔；大距離的軸和孔；

○寬度較大(超過1/2長(zhǎng)度)的零件表面；

○線對(duì)線和線對(duì)線平行度和相對(duì)于面的垂直度公差。

5、形狀和位置無公差的規(guī)定。

為了簡(jiǎn)化圖紙，對(duì)于一般機(jī)床加工能保證的形位精度，不需要在圖紙上標(biāo)注形位公差，根據(jù)GB/T1184-1996不標(biāo)注形位公差。大致內(nèi)容如下:

(1)規(guī)定了三個(gè)公差等級(jí)，即H、K和L，用于未標(biāo)記的直線度、平面度、垂直度、對(duì)稱性和圓跳動(dòng)。

(2)未注圓度公差值等于直徑公差值，但不能大于徑向圓跳動(dòng)未注公差值。

(3)未注圓柱度的公差值沒有規(guī)定，由圓度、元件直線度和相對(duì)元件平行度的公差控制。

(4)未標(biāo)注的平行度公差值等于被測(cè)元素與基準(zhǔn)元素之間的尺寸公差和被測(cè)元素的形狀公差(直線度或平面度)中的較大者，取兩者中較長(zhǎng)者為基準(zhǔn)。

(5)沒有規(guī)定同心度公差值。如有必要，未注同軸度公差值可取等于未注圓跳動(dòng)公差。

(6)未標(biāo)注的線輪廓度、面輪廓度、傾斜度和位置的公差值由各要素標(biāo)注或未標(biāo)注的線性尺寸公差或角度公差控制。

(7)未規(guī)定總跳動(dòng)公差值。

6.沒有公差值的形狀和位置的繪圖表示。

如果采用GB/T1184-1996中規(guī)定的未注公差值，應(yīng)在標(biāo)題欄或技術(shù)要求中注明標(biāo)準(zhǔn)和等級(jí)代號(hào)。

:“GB/T1184—K”.

該圖未按GB/T 4249標(biāo)注工作公差，應(yīng)按GB/T 1800.2-1998的要求執(zhí)行。