慈溪市飛捷軸承有限公司
電話：0574-63750919 / 63753858
郵箱：sales@radbearings.com
機械工程師必知：
尺寸公差、形位公差與表面粗糙度 相互間關(guān)系
一、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度數(shù)值上的關(guān)系
1、形狀公差與尺寸公差的數(shù)值關(guān)系
當(dāng)尺寸公差精度確定后，形狀公差有一個適當(dāng)?shù)臄?shù)值相對應(yīng)，即一般約以 50%尺寸公差值作為形狀公差值；儀表行業(yè)約 20%尺寸公差值作為形狀公差值；重型行業(yè)約以70%尺寸公差值作為形狀公差值。由此可見．尺寸公差精度愈高，形狀公差占尺寸公差比例愈小所以， 在設(shè)計標(biāo)注尺寸和形狀公差要求時，除特殊情況外，當(dāng)尺寸精度確定后，一般以50%尺寸公差值作為形狀公差值，這既有利于制造也有利于確保質(zhì)量。
2、形狀公差與位置公差間的數(shù)值關(guān)系
形狀公差與位置公差間也存在著一定的關(guān)系。從誤差的形成原因看，形狀誤差是由機床振動、刀具振動、主軸跳動等原因造成；而位置誤差則是由于機床導(dǎo)軌的不平行，工具裝夾不平行或不垂直、夾緊力作用等原因造成，再從公差帶定義看，位置誤差是含被測表面的形狀誤差的，如平行度誤差中就含有平面度誤差，故位置誤差比形狀誤差要大得多。因此，在一般情況下、在無進(jìn)一步要求時，給了位置公差，就不再給形狀公差。當(dāng)有特殊要求時可同時標(biāo)注形狀和位置公差要求，但標(biāo)注的形狀公差值應(yīng)小于所標(biāo)注的位置公差值，否則， 生產(chǎn)時無法按設(shè)計要求制造零件。
3、形狀公差與表面粗糙度的關(guān)系
形狀誤差與表面粗糙度之間在數(shù)值和測量上盡管沒有直接聯(lián)系，但在一定的加工條件下兩者也存在著一定的比例關(guān)系，據(jù)實驗研究，在一般精度時，表面粗糙度占形狀公差的 1／5～1／4。由此可知，為確保形狀公差，應(yīng)適當(dāng)限制相應(yīng)的表面粗糙度高度參數(shù)的最大允許值。 在一般情況下，尺寸公差、形狀公差、位置公差、表面粗糙度之間的公差值具有下述關(guān)系式：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、形位與表面粗糙度的數(shù)值關(guān)系式不難看出， 設(shè)計時要協(xié)調(diào)處理好三者的數(shù)值關(guān)系， 在圖樣上標(biāo)注公差值時應(yīng)遵循：給定同一表面的粗糙度數(shù)值應(yīng)小于其形狀公差值； 而形狀公差值應(yīng)小于其位置公差值；位置各差值應(yīng)小于其尺寸公差值。否則，會給制造帶來種種麻煩?？墒窃O(shè)計工作中涉及最多的是如何處理尺寸公差與表面粗糙度的關(guān)系和各種配合精度與表面粗糙度的 關(guān)系。 一般情況下按以下關(guān)系確定：
1、形狀公差為尺寸公差的 60％（中等相對幾何精度）時，Ra≤0.05IT；
2、形狀公差為尺寸公差的 40％（較高相對幾何精度）時，Ra≤0.025IT；
3、形狀公差為尺寸公差的 25％（高相對幾何精度）時，Ra≤0.012IT；
4、形狀公差小于尺寸公差的 25％（超高相對幾何精度）時，Ra≤0.15Tf(形狀公差值)。最簡單的參考值:尺寸公差是粗糙度的 3-4 倍，這樣最為經(jīng)濟(jì)。
二、形位公差的選擇
1、形位公差項目的選擇應(yīng)充分發(fā)揮綜合控制項目的職能，以減少圖樣上給出的形位公差項目及相應(yīng)的形位誤差檢測項目。 在滿足功能要求的前提下，應(yīng)選用測量簡便的項目。如：同軸度公差常常用徑向圓跳動公差或徑向圓跳動公差代替。不過應(yīng)注意，徑向圓跳動是同軸度誤差與圓柱面形狀誤差的綜合，故代替時， 給出的跳動公差值應(yīng)略大于同軸度公差值，否則就會要求過嚴(yán)。
2、公差原則的選擇應(yīng)根據(jù)被測要素的功能要求，充分發(fā)揮公差的職能和采取該公差原則的可行性、經(jīng)濟(jì)性。 獨立原則用于尺寸精度與形位精度精度要求相差較大，需分別滿足要求，或兩者無聯(lián)系，保證運動精度、密封性，未注公差等場合。 包容要求主要用于需要嚴(yán)格保證配合性質(zhì)的場合。 最大實體要求用于中心要素，一般用于配件要求為可裝配性（無配合性質(zhì)要求）的場合。 最小實體要求主要用于需要保證零件強度和最小壁厚等場合。 可逆要求與最大（最?。嶓w要求聯(lián)用，能充分利用公差帶，擴大了被測要素實際尺寸的范圍， 提高了效益。在不影響使用性能的前提下可以選用。
3、基準(zhǔn)要素的選擇
3.1 基準(zhǔn)部位的選擇
選用零件在機器中定位的結(jié)合面作為基準(zhǔn)部位。例如箱體的底平面和側(cè)面、盤類零件的軸線、回轉(zhuǎn)零件的支承軸頸或支承孔等。 基準(zhǔn)要素應(yīng)具有足夠的大小和剛度，以保證定位穩(wěn)定可靠。例如，用兩條或兩條以上相距較遠(yuǎn)的軸線組合成公共基準(zhǔn)軸線比一條基準(zhǔn)軸線要穩(wěn)定。 選用加工比較精確的表面作為基準(zhǔn)部位。 盡量使裝配、加工和檢測基準(zhǔn)統(tǒng)一。這樣，既可以消除因基準(zhǔn)不統(tǒng)一而產(chǎn)生的誤差；也可以簡化夾具、量具的設(shè)計與制造，測量方便。
3.2 基準(zhǔn)數(shù)量的確定一般來說，應(yīng)根據(jù)公差項目的定向、定位幾何功能要求來確定基準(zhǔn)的數(shù)量。 定向公差大多只要一個基準(zhǔn)，而定位公差則需要一個或多個基準(zhǔn)。例如，對于平行度、垂直度、 同軸度公差項目，一般只用一個平面或一條軸線做基準(zhǔn)要素；對于位置度公差項目，需要確定孔系的位置精度，就可能要用到兩個或三個基準(zhǔn)要素。
3.3 基準(zhǔn)順序的安排當(dāng)選用兩個以上基準(zhǔn)要素時，就要明確基準(zhǔn)要素的次序，并按第一、第二、 第三的順序?qū)懺诠羁蚋裰校谝换鶞?zhǔn)要素是主要的，第二基準(zhǔn)要素次之。
4、形位公差值的選擇總的原則：在滿足零件功能的前提下，選取最經(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)性和零件的結(jié)構(gòu)、剛性，按表確定要素的公差值。并考慮以下因素： 同一要素給出的形狀公差應(yīng)小于位置公差值； 圓柱形零件的形狀公差值（軸線的直線度除外）應(yīng)小于其尺寸公差值；如同一平面上，平面度公 差值應(yīng)小于該平面對基準(zhǔn)的平行度公差值。平行度公差值應(yīng)小于其相應(yīng)的距離公差值。 表面粗糙度與形狀公差的大概的比例關(guān)系：通常，表面粗糙度的 Ra 值可取為形狀公差值的 (20%~25%)。 對于以下情況，考慮到加工的難易程度和除主參數(shù)以外的其它因素的影響，在滿足零件功能的要 求下，適當(dāng)降低 1～2 級選用： 孔相對于軸； 細(xì)長比較大的軸和孔；距離較大的軸和孔； 寬度較大（大于 1/2 長度）的零件表面； 線對線和線對面的相對于面對面的平行度、垂直度公差。
5、形位未注公差的規(guī)定為簡化制圖，對一般機床加工就能保證的形位精度，不必在圖樣上注出 形位公差，形位未注公差按 GB/T1184-1996 的規(guī)定執(zhí)行。大致內(nèi)容如下： 對未注直線度、平面度、垂直度、對稱度和圓跳動各規(guī)定了 H、K、L 三個公差等級. 未注圓度公差值等于直徑公差值，但不能大于徑向圓跳動的未注公差值。 未注圓柱度公差值不作規(guī)定，由要素的圓度公差、素線直線度和相對素線平行度的注出或未注公差控制。 未注平行度公差值等于被測要素和基準(zhǔn)要素間的尺寸公差和被測要素的形狀公差（直線度或平面 度）的未注公差值中的較大者，并取兩要素中較長者作為基準(zhǔn)。 未注同軸度公差值未作規(guī)定。必要時，可取同軸度的未注公差值等于圓跳動的未注公差。 未注線輪廓度、面輪廓度、傾斜度、位置度的公差值均由各要素的注出或未注線性尺寸公差或角 度公差控制。 未注全跳動公差值未作規(guī)定。
6、形位未注公差值的圖樣表示若采用 GB/T1184-1996 規(guī)定的未注公差值，應(yīng)在標(biāo)題欄或技術(shù)要求中注出標(biāo)準(zhǔn)及等級代號?！癎B/T1184—K”。圖樣上未標(biāo)注“公差原則按 GB/T 4249”的工作公 差，應(yīng)按“GB/T 1800.2-1998”的要求執(zhí)行。