公差标注和几何公差

零件图的尺寸标注零件图上的尺寸是制造、检验零件的重要依据，生产中要求零件图中的尺寸不允许有任何差错。在零件图上标注尺寸，除要求正确、完整和清晰外，还应考虑合理性，既要满足设计要求，又要便于加工、测量。一、关于尺寸（1）功能尺寸 系指对于机件的工作性能、装配精度及互换性起重要作用的尺寸。功能尺寸对于零件的装配位置或配合关系有决定性的作用，因而常具有较高的精度。这些尺寸是尺寸链中重要的一环，常为了满足设计要求而直接注出。例如，有装配要求的配合尺寸，有连接关系的定位尺寸、中心距等。（2）非功能尺寸 系指不影响机件的装配关系和配合性能的一般结构尺寸。这些尺寸一般精度都不高。例如，无装配关系的外形轮廓尺寸、不重要的工艺结构（如倒角、倒圆、退刀槽、凹槽、凸台、沉孔）的尺寸等。（3）公称尺寸 是某一要素或零件尺寸的名义值。例如，平垫圈的公称尺寸是与之相配的螺栓的公称直径，而实际上该垫圈的孔径要大于这个公称尺寸。（4）基本尺寸 是设计时给定的、用以确定结构大小或位置的尺寸。基本尺寸又是确定尺寸公差的基数，它与公称尺寸的性质是不同的。（5）参考尺寸 是指在图样中不起指导生产和检验作用的尺寸。它仅仅是为了便于看图方便而给出的参考性尺寸。参考尺寸只有基本尺寸而不带公差，为了区别于其他未注公差的尺寸，标注时应加圆括号表示。（6）重复尺寸 是指某一要素的同一尺寸在图样中重复注出，或对机件的结构尺寸注成封闭的尺寸链，因其中一环由图样中的其他尺寸和存在的几何关系可以推算出来，此时又不加圆括号者，这都称为重复尺寸。机件每一要素的尺寸一般都只能标注一次，不应重复出现，以避免尺寸之间产生不一致或相互矛盾的错误。二、正确地选择尺寸基准要合理标注尺寸，必须恰当地选择尺寸基准，即尺寸基准的选择应符合零件的设计要求并便于加工和测量。零件的底面、端面、对称面、主要的轴线、中心线等都可作为基准。图7-7 轴承座的尺寸基准1设计基准和工艺基准根据机器的结构和设计要求，用以确定零件在机器中位置的一些面、线、点，称为设计基准。根据零件加工制造、测量和检验等工艺要求所选定的一些面、线、点，称为工艺基准。图7-7所示为轴承座。轴承孔的高度是影响轴承座工作性能的功能尺寸，图中尺寸400.02以底面为基准，以保证轴承孔到底面的高度。其他高度方向的尺寸，如10、12、58均以底面为基准。在标注底板上两孔的定位尺寸时，长度方向应以底板的对称面为基准，以保证底板上两孔的对称关系，如俯视图中尺寸65。其他长度方向的尺寸，如主视图中10、45、35，俯视图中90、8均以对称面为基准。底面和对称面都是满足设计要求的基准，是设计基准。轴承座上方螺孔的深度尺寸，若以轴承底板的底面为基准标注，就不易测量。应以凸台端面为基准标注尺寸6，这样，测量就较方便，故轴承座上方平面是工艺基准。标注尺寸时，应尽量使设计基准与工艺基准重合，使尺寸既能满足设计要求，又能满足工艺要求。如图7-7中底面是设计基准，加工时又是工艺基准。二者不能重合时，主要尺寸应从设计基准出发标注。2主要基准与辅助基准每个零件都有长、宽、高三个方向的尺寸，每个方向至少有一个尺寸基准，且都有一个主要基准，即决定零件主要尺寸的基准。如图7-7中底面为高度方向的主要基准，对称面为长度方向的主要基准，圆筒的后端面为宽度方向的主要基准。为了便于加工和测量，通常还附加一些尺寸基准，称为辅助基准。辅助基准必须有尺寸与主要基准相联系。如图7-7中高度方向的主要基准是底面，而轴承孔轴线与轴承座上方平面为辅助基准（工艺基准），400.02和58两个尺寸为辅助基准与主要基准之间的联系尺寸。三、标注尺寸应注意的几个问题1功能尺寸应直接标注为保证设计的精度要求，功能尺寸应直接注出。如图7-8中的装配图表明了零件凸块与凹槽之间的配合要求。在零件图中应直接注出功能尺寸40 和40 ，以及11、12，能保证两零件的配合要求。而右图中的尺寸，则需经计算得出，是不合理的。图7-8 直接注出功能尺寸2避免注成封闭的尺寸链图7-9为阶梯轴，在左图中，长度方向的尺寸a、b、c、d首尾相连，构成一个封闭的尺寸链。因为封闭尺寸链中每个尺寸的尺寸精度，都将受链中其他各尺寸误差的影响（即b+c+da），加工时很难保证总长尺寸a的尺寸精度。所以，在这种情况下，应当挑选一个不重要的尺寸空出不注（称为开口环），以使尺寸误差累积在此处，如右图中的尺寸注法。图7-9 避免注成封闭的尺寸链3考虑加工方法、符合加工顺序为使不同工种的工人看图方便，应将零件上的加工面与非加工面尺寸，尽量分别注在图形的两边，如图7-10所示。对同一工种的加工尺寸，要适当集中标注，以便于加工时查找，如图7-11所示。图7-10 加工面与非加工面的尺寸注法 图7-11 同工种加工的尺寸注法4考虑测量方便孔深尺寸的标注，除了便于直接测量，也要便于调整刀具的进给量。图7-12中错误注法图例中的孔深尺寸14、38的注法，则不便于用深度尺直接测量；右图中的尺寸5、5、29在加工时无法直接测量，套筒的外径需经计算才能得出。图7-12 标注尺寸应便于测量5长圆孔的尺寸注法机件上长圆形的孔或凸台，由于作用和加工方法的不同，而有不同的尺寸注法。一般情况下（如键槽、散热孔以及在薄板零件上冲出的加强肋等），采用第一种注法。当长圆孔是装入螺栓时，中心距就是允许螺栓变动的距离，也是钻孔的定位尺寸，此时采用第二种注法。在特殊情况下，可采用特殊注法，此时宽度“8”与半径“R4”不认为是重复尺寸，如图7-13所示。图7-13 长圆孔尺寸的注法四、零件上常见结构的尺寸标注零件上常见的销孔、锪平孔、沉孔、螺孔等结构，可参照表7-1标注尺寸。它们的尺寸标注分为普通注法和旁注法两种形式，两种注法为同一结构的两种注写形式。标注尺寸时，可根据图形情况及标尺寸的位置参照选用。表7-1 零件上常见孔的尺寸注法一、 幾何公差1. 定義：幾何公差係表示物體幾何型態之公差：包括形狀公差及位置公差，亦即一種幾何型態或其所在位置公差，係指一公差區域。而該型態或其位置，必須界於此公差區域內。2. 應用準則(1) 應用長度或角度公差有時無法達到管制某種幾何型態之目的，則需註明幾何公差，幾何公差與長度公差或角度公差相牴觸時應以幾何公差為準。(2) 某一幾何公差可能自然限制第二種幾何公差，若此兩種幾何公差區域相同時，則不必標註第二種幾何公差，若第二種幾何公差之公差區域較小時，則不可省略。1.平行度公差限定時，同時亦限制該平面之真平度誤差。2.垂直度公差限定時，同時亦限制該平面之真平度誤差。3.對稱度公差限定時，同時亦限制真平度與平行度誤差。4.同心度公差限定時，同時亦限制真直度與對稱度誤差。3. 幾何公差符號4.標註例公差框格：公差標註在一個長方形框格內，此長方形框格分成兩隔或多格，框格內由左至右依順序填入下列各項l 左起第一格內，填入幾何公差符號。l 第二格內，填入公差數值，若公差區域為圓形或圓柱，則應在此數值前加一符號。l 如需標示基準，則填入代表該基準或多個基準之字母。l 如有與公差有關之註解，如6孔或6x可加註在框格上方l 在公差區域內，對形狀之指示，可寫在公差框格之附近或用一引線連接之 A B C指向公差限制之部位指示公差之符號說明公差之大小，單位mm說明基準面，沒必要時可省略圖 例說 明1.真直度全部軸線須在一個直徑為0.04之圓柱形公差區域內。2.真平度箭頭所指之平面須介於兩個相距0.03的平行平面之間3.真圓度 在任一與軸線正交剖面上，其周圍須介於半徑差為0.03的兩同心圓之間。4.圓柱度 本圓柱之表面須介於兩個同軸線而半徑差為0.02的圓柱面之間。圖 例說 明5.曲面輪廓度實際輪廓曲面須介於兩個曲面之間，此兩曲面是以真確輪廓曲面上的各點為球心，以公差數值為直徑，所作許多學球的兩個包絡面。6.平行度與一基準面平行之面上表面須介於與基準面平行且相距0.03的兩平面之間。 7.垂直度 圓柱之軸線須在一個直徑為0.03且其軸線與基準面垂直之圓柱形公差區域內。8.傾斜度與一基準線成傾斜之面傾斜面須介於與基準軸線成75且相距0.1的兩平行平面之間。圖 例說 明9.位置度每一孔之軸線須在一個長方體之公差區域內。此長方體之端面0.2X0.05，各對稱的位於孔軸線之真確位置的兩側。10.同心度左右兩個圓柱部分不分主從的關聯基準。其軸線須在一個圓柱形公差區域內，該圓柱的直徑為0.04。11.對稱度孔之軸線須介於兩各平行平面之間。該兩平行面相距0.03且對稱於兩個基準槽之公有中心面。12.圓偏轉度 在沿圓錐面上任何一點所量得與該面之法線方線的偏轉量不超過0.1。注意：此公差不限定該圓錐面之傾斜度及真直度。 圍繞基準軸線C旋轉 圖 例說 明13.總偏轉度軸向總偏轉度圓柱端面與測定器間作徑向相對移動，圓柱端面上任意點之軸向偏轉量不得超過0.1。測定器或機件應置於基準軸線之正確位置，沿著理論正確輪廓線，作相對移動。圍繞基準軸線D旋轉14.曲線輪廓度說明在一個與本圖投影平面平行的平面內，實際輪廓曲線須入於兩個曲線之間。此兩曲線是以真確輪廓曲線上的各點為圓心，以公差數值為直靜作所多小圓的兩個包絡線註：1.圓偏轉度公差：係指某一幾何型態在任何位置，經過該機件圍繞基準軸線作一完全迴轉後之最大容許改變量(即針盤指示器指針之全部運動量)。機件迴轉時，不得有軸向或徑向相對運動。此改變量量取之方向即是引線之箭頭所指的方向。圓偏轉度公差可能包括以下各項誤差：真圓度、同心度、垂直度、真平度等。 2.總偏轉度公差：係指某一幾何型態在任何位置，經過該機件圍繞基準軸線作不定數完全迴轉後之最大容許改變量(即針盤指示器之全部運動量)。測定器或機件應至於基準軸線之正確位置，沿著理論正確輪廓作相對運動。此改變量量取之方向即是引線之箭頭所指的方向。二、 表面符號1.基本符號（標註時，數字及文字說明以朝上、朝左為原則） (1) 切削加工符號(2) 表面粗超度(3) 加工方法之代號(4) 基準長度（單位為mm，若基準長度為0.8則可省略不寫）(5) 刀痕方向符號(6) 加工裕度2.說明(1) 切削加工符號 (2) 表面粗糙度工作物經過各種加工製造後，表面形成精粗不等的情形稱為表面粗糙度，表面粗糙度單位為 （ 1 = 0.001 mm = 10-6 mm ） 粗糙度種類：（Ra 、Rz 、Rmax） Ra（中心線平均粗糙度）：在表面輪廓曲線擷取某一測量長度（基準長度），將範圍內上下面相加除以基準長度即能得到。 Rz（十點平均粗糙度）：基準長度內表面輪廓曲線之第三高峰與第三低谷的和稱之。 Rmax（最大粗糙度）：基準長度內表面輪廓曲線之最高峰與最低谷的和稱之。中國國家標準（CNS）係採用中心線平均粗糙度，其粗糙度數字後不加a。但若為十點平均粗糙度，則粗糙度數字後需加z；最大粗糙度，則粗糙度數字後需加s三者關係：4Ra = Rz =Rmax 表面粗度值 超光面()：加工表面光滑如鏡面（範圍 0.01a 0.16a） 精切面()：幾乎福法以觸覺或視覺分辨加工表面稱之（範圍 0.25a 1.6a） 細切面()：加工之表面用手觸摸似甚光滑，但仍能由視覺分辨其刀痕（範圍 2.0a 6.3a） 粗切面()：表面可由視覺及觸覺分辨殘留之刀痕（範圍 8.0a 25a） 光胚面()：一般鑄造、鍛造、壓鑄、輥軋、氣焰、電弧切割等無血加工所得之表面（範圍 32a 125a） 粗糙度等級（在數字前加N，一共分為12級）粗糙度等級N12N11N10N9N8N7N6N5N4N3N2N1粗糙度數值Ra(m)502512.56.33.21.60.80.40.20.10.050.0250.0125 (3) 加工方法之代號項目加工方法代號1.車削(Turning)車2.铣削(Milling)铣3.刨削(Planing Shaping)刨4.搪孔(Boring)搪5.鑽孔(Drilling)鑽6.絞孔(Reaming)絞7.攻螺紋(Tapping)攻8.拉削(Broaching)拉9.輪磨(Grinding)輪磨10.搪光(Honing)搪光11.研光(Lapping)研光12.拋光(Polishing)拋光13.擦光Buffing()擦光14.砂光(Sanding)砂光15.滾筒磨光(Tumbling)滾磨(4) 刀痕方向符號(5) 加工裕度 加工裕度2mm(6) 基準長度 一般加工，未註明基準長者，採用0.8mm為主 超光面0.08mm，0.25mm 精切面0.8mm 細切面2.5mm 粗切面8mm，25mm