01

什么是形位公差？

“幾何特性”是指物體的形狀、大小和位置關(guān)系，“公差”是指“允許誤差”。“形位公差”不僅定義了尺寸，還定義了形狀和位置的允許誤差。

(1)尺寸公差和形位公差的區(qū)別

設(shè)計(jì)圖的標(biāo)注方法大致可以分為“尺寸公差”和“形位公差”兩大類(lèi)。

尺寸公差控制每個(gè)零件的長(zhǎng)度。幾何公差控制形狀、平行度、傾斜度、位置、跳動(dòng)等。

請(qǐng)將表面(A)加工成平行度不超過(guò)0.02。

(2)形位公差的優(yōu)勢(shì)

為什么需要標(biāo)注幾何公差？

零件將變得不合格或有缺陷。

原因是圖紙上沒(méi)有標(biāo)注平行度。相應(yīng)的責(zé)任不在于處理器，而在于設(shè)計(jì)者的公差標(biāo)注。

用形位公差標(biāo)注同一零件的圖紙，可以得到如下圖的設(shè)計(jì)圖。在尺寸信息的基礎(chǔ)上，將平行度和平面度等幾何公差信息添加到此圖中。這樣就可以避免單純標(biāo)注尺寸公差帶來(lái)的問(wèn)題。

如果標(biāo)注同一個(gè)部件的圖紙，可以得到如下圖的設(shè)計(jì)圖。在尺寸信息的基礎(chǔ)上，將平行度和平面度等幾何公差信息添加到此圖中。這樣就可以避免單純標(biāo)注尺寸公差帶來(lái)的問(wèn)題。

綜上所述，形位公差的優(yōu)勢(shì)在于能夠正確高效地傳達(dá)尺寸公差無(wú)法體現(xiàn)的設(shè)計(jì)者意圖。

(3)獨(dú)立性原則

尺寸公差和形位公差控制的公差是不同的。尺寸公差控制長(zhǎng)度，而幾何公差控制形狀和位置。

所以尺寸公差和形位公差沒(méi)有區(qū)別。結(jié)合這兩種公差可以實(shí)現(xiàn)高效的公差標(biāo)注。

另外，尺寸公差和形位公差是用不同的測(cè)量設(shè)備和檢測(cè)方法來(lái)測(cè)量的。例如，尺寸公差將使用游標(biāo)卡尺、千分尺等。測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離。此時(shí)下圖中的尺寸公差全部合格。

但是形位公差會(huì)使用圓度儀和三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x來(lái)檢測(cè)圓度和中心軸的位置。根據(jù)規(guī)定的公差范圍，可以判定為不合格。也就是說(shuō)，會(huì)按照尺寸公差判定為合格，而按照形位公差判定為不合格。

因此，我們可以認(rèn)為尺寸公差控制和形位公差控制基本上沒(méi)有相關(guān)性。這種思維方式就是“獨(dú)立原則”。

(4)ISO中的定義

尺寸和幾何特征之間的關(guān)系定義如下。

ISO 8015-1985

除非另有規(guī)定，圖紙中所示的所有要求，如尺寸公差和幾何公差，與所有其他尺寸、公差或特性無(wú)關(guān)，并且獨(dú)立起作用。

如上所述，獨(dú)立性原則是ISO明確規(guī)定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。然而，在美國(guó)和其他國(guó)家，一些企業(yè)可能遵循不適用獨(dú)立性原則的ASME(美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)。因此，在與境外企業(yè)進(jìn)行貿(mào)易時(shí)，建議提前通過(guò)協(xié)商明確規(guī)格要求。

02

幾何公差圖紙和符號(hào)

幾何公差由圖紙上的符號(hào)規(guī)定。目前，形位公差共有16種符號(hào)，按控制公差分類(lèi)。

(1)形位公差特征的分類(lèi)和符號(hào)

幾何公差的符號(hào)如下。所謂“適用要素”的“獨(dú)立要素”，就是與基準(zhǔn)無(wú)關(guān)的要素(不標(biāo)注基準(zhǔn))。“基準(zhǔn)”是確定姿勢(shì)、位置和跳躍的理論理想元素集?！跋嚓P(guān)元素”是與基準(zhǔn)相關(guān)的元素，用于指定姿態(tài)、位置和跳動(dòng)公差。

幾何公差符號(hào)列表(相關(guān)規(guī)范:ISO5459)

(2)真位置度理論(由方框包圍的尺寸值)

用“TED:理論上的精確尺寸”標(biāo)注形位公差(位置、輪廓、傾斜度)的思維方式。TED將用一個(gè)方框(□)將理論上正確的尺寸括起來(lái)，并在形狀控制框中填入與該位置相關(guān)的公差。

1)位置的指定

如下圖所示指定位置時(shí)，尺寸公差標(biāo)注的參考尺寸和公差將成為尺寸公差之和(累積公差)，無(wú)法指定正確的位置。但是，當(dāng)TED用于標(biāo)記時(shí)，由于沒(méi)有附加公差，所以不會(huì)造成累積公差的問(wèn)題。

2)公差帶的指定

當(dāng)公差帶被指定時(shí)，真實(shí)位置理論將在公差值的中心正確地標(biāo)記由TED控制的位置。

當(dāng)元素是點(diǎn)時(shí)，公差帶是以該點(diǎn)為圓心的圓(a)或球；當(dāng)元素是直線(xiàn)時(shí)，公差帶是平行的兩個(gè)平面(B ),直線(xiàn)單獨(dú)且正確地留出公差值的一半，或以直線(xiàn)為中心的圓柱形公差帶(C)。

03

什么是數(shù)據(jù)？

基準(zhǔn)是指在機(jī)械加工和尺寸測(cè)量中用作基準(zhǔn)的面、線(xiàn)和點(diǎn)。

(1)ISO中的定義

ISO 5459:2011定義:位置(公差)和/或姿態(tài)(公差)的公差帶，或適用于實(shí)際組成元素(一個(gè)以上)的設(shè)定元素(一個(gè)以上)，選擇用來(lái)定義代表執(zhí)行狀態(tài)的理想元素。

(2)基準(zhǔn)的類(lèi)型

基準(zhǔn)分為“基準(zhǔn)元素”和“模擬基準(zhǔn)元素”。也有兩個(gè)以上的基準(zhǔn)組合來(lái)指定元素的“基準(zhǔn)系統(tǒng)”。

基準(zhǔn):實(shí)際元素(表面、孔等。)的目標(biāo)，用于設(shè)置基準(zhǔn)。

模擬基準(zhǔn)元素:實(shí)際表面(平板、軸承、心軸等。)具有極其精確的形狀，在設(shè)置基準(zhǔn)時(shí)與基準(zhǔn)元件相連。

基準(zhǔn):為了設(shè)置具有公差元素的基準(zhǔn)，組合使用兩個(gè)或更多具有不同基準(zhǔn)的基準(zhǔn)組。

標(biāo)記為基準(zhǔn)的零件面沒(méi)有完美的形狀。因此，平板、直尺、芯軸等。必須使用更精確的表面作為接觸的實(shí)際基準(zhǔn)。

(3)基準(zhǔn)元素的繪圖標(biāo)注

基準(zhǔn)可由以下符號(hào)標(biāo)記(基準(zhǔn)符號(hào))。這些符號(hào)由挖空或涂黑的三角形標(biāo)記。并且代表基準(zhǔn)的英文字母必須與圖紙方向一致。

此外，作為對(duì)象的區(qū)域?qū)⒏鶕?jù)繪圖中基準(zhǔn)符號(hào)的位置而變化。為了嚴(yán)格傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖，請(qǐng)注意標(biāo)記基準(zhǔn)點(diǎn)的位置。

1)標(biāo)記軸線(xiàn)或中心平面時(shí)

將尺寸線(xiàn)與基準(zhǔn)結(jié)合，并標(biāo)記基準(zhǔn)元素。標(biāo)記的基準(zhǔn)形體中心將成為基準(zhǔn)軸或基準(zhǔn)中心平面。

2)標(biāo)記母線(xiàn)時(shí)

標(biāo)注時(shí)，需要錯(cuò)開(kāi)基準(zhǔn)元件的尺寸線(xiàn)和基準(zhǔn)。標(biāo)記的基準(zhǔn)形體中心將成為基準(zhǔn)軸或基準(zhǔn)中心平面。

04

形狀控制框架

形位公差用“形狀控制框”表示。形狀控制框架應(yīng)該包含以下元素。

答:幾何特征符號(hào)

標(biāo)記幾何公差的類(lèi)型。

b:直徑符號(hào)(如有必要)

必須標(biāo)記的幾何特征如下。

二維平面中圓的面積:位置和同心度

三維圓柱區(qū)域:真直線(xiàn)度、平行度、直角、傾斜度、位置和同軸度。

三維空間中球體的面積:位置度

c:幾何公差值

公差的值。單位是mm(毫米)。

d:實(shí)體容忍、公共容忍區(qū)等。

包括“(最高實(shí)體要求)”，“最低實(shí)體要求”，“CZ(公共區(qū))”等。以及其他等等。

e:優(yōu)先基準(zhǔn)

指定設(shè)計(jì)者首先需要設(shè)定為基準(zhǔn)的部分作為基準(zhǔn)。在標(biāo)記多個(gè)基準(zhǔn)時(shí)，從左到右、從高到低的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行標(biāo)記。

通常設(shè)計(jì)者會(huì)根據(jù)優(yōu)先級(jí)順序來(lái)決定基準(zhǔn)字母，所以越早的字母優(yōu)先級(jí)越高。