大佬講解機(jī)械制圖基礎(chǔ)知識(shí)(32)，機(jī)械制圖基礎(chǔ)知識(shí)之公差、表面粗糙度關(guān)系

機(jī)械制圖基礎(chǔ)知識(shí)十分重要，學(xué)習(xí)機(jī)械制圖時(shí)，機(jī)械制圖基礎(chǔ)知識(shí)為必學(xué)之處。對(duì)于機(jī)械制圖基礎(chǔ)知識(shí)，大家需有持之以恒的態(tài)度。本文將對(duì)機(jī)械制圖基礎(chǔ)知識(shí)的公差與表面粗糙度加以講解。若你想學(xué)習(xí)更多機(jī)械制圖基礎(chǔ)知識(shí)，可翻閱小編往期系列文章。

尺寸公差， 形位公差、表面粗糙度三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)， 都是屬于互換性的重大基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)， 也是評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。這些標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實(shí)施. 涉及到設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)全過程， 特別是設(shè)計(jì)過程因?yàn)樵O(shè)計(jì)對(duì)公差項(xiàng)目及公差值的選用直接影響到生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量。

設(shè)計(jì)中在圖樣上標(biāo)注各項(xiàng)要求是非常關(guān)鍵的一環(huán)， 它是每個(gè)設(shè)計(jì)員在設(shè)計(jì)過程中的一項(xiàng)技術(shù)性極強(qiáng)的重要基礎(chǔ)性工作，要搞好此項(xiàng)工作除必須熟悉掌握各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求外.還要熟悉了解它們之間的密切關(guān)系， 并要具有一定的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

要合理標(biāo)注各項(xiàng)公差值， 首先就要了解和充分考慮各項(xiàng)公差值的相互關(guān)系。

一、形位公差的分類

形狀公差——直線度、平面度、圓度、圓柱度

形狀或位置公差——線輪廓度、面輪廓度

定向位置公差——平行度、垂直度、傾斜度

定位位置公差——同軸度、對(duì)稱度、位置度

跳動(dòng)——徑向、斜向、端面圓跳動(dòng)，徑向、端面全跳動(dòng)

二、尺寸公差和形位公差關(guān)系的公差原則

公差原則就是對(duì)尺寸公差與形位公差相互可否轉(zhuǎn)化的規(guī)定。尺寸公差與形位公差彼此不允許轉(zhuǎn)化時(shí)，則為獨(dú)立原則;而允許轉(zhuǎn)化時(shí)，則為相關(guān)原則。相關(guān)原則具體可分為包容要求、最大實(shí)體要求、最小實(shí)體要求及可逆要求。具體標(biāo)準(zhǔn)為見GB/T 4249和GB/T 16671。

1、獨(dú)立原則

獨(dú)立原則是圖樣上給定的形位公差和尺寸公差相互獨(dú)立，彼此無關(guān)，形位公差和尺寸公差應(yīng)分別滿足要求的一種公差原則。當(dāng)形狀公差和尺寸公差遵守獨(dú)立原則時(shí)，在圖樣上應(yīng)分別標(biāo)注尺寸公差和形位公差的數(shù)值。此外不作任何附加的標(biāo)記。

獨(dú)立原則常使用在機(jī)械零件的一些非配合表面，設(shè)計(jì)要求這些表面具有獨(dú)特的功能，以便保證機(jī)器零件的使用要求。

2、包容要求

在圖樣上，單一要素的尺寸極限偏差或公差帶代號(hào)之后注有符號(hào) 時(shí)，則表明該單一要素采用包容要求。

包容要求是指實(shí)際要素應(yīng)遵守最大實(shí)體邊界，即要素的體外作用尺寸不得超越其最大實(shí)體邊界，且局部實(shí)際尺寸不得超越其最小實(shí)體尺寸。

上圖檢驗(yàn)時(shí)，實(shí)際圓柱面只要能通過直徑等于最大實(shí)體邊界尺寸Ф20mm的全形量規(guī)，且用兩點(diǎn)測(cè)得的局部總實(shí)際尺寸大于或等于Ф19.97mm時(shí)，該零件則判為合格。

體尺寸而減小時(shí)，則允許的形位誤差f就可以相應(yīng)增大，其最大增加量等于尺寸公差0.03mm，這表明尺寸公差可轉(zhuǎn)化為形位公差。

由此可見，包容要求是將實(shí)際尺寸和形位誤差同時(shí)控制在尺寸公差范圍內(nèi)的一種公差要求。

3、最大實(shí)體要求及其可逆要求

在圖樣上，形位公差框格內(nèi)的公差值或基準(zhǔn)字母后標(biāo)注符號(hào)

時(shí)，分別表示被測(cè)要素和基準(zhǔn)要素采用最大實(shí)體要求。若在被測(cè)要素的形位公差值后的符號(hào)

后標(biāo)注

時(shí)，則表示可逆要求用于最大實(shí)體要求。

(1)最大實(shí)體要求應(yīng)用于被測(cè)要素

最大實(shí)體要求應(yīng)用于被測(cè)要素時(shí)，被測(cè)要素的形位公差值是在該要素處于最大實(shí)體狀時(shí)給定的。當(dāng)被測(cè)要素的實(shí)際輪廓偏離其最大實(shí)體狀態(tài)，即局部實(shí)際尺寸偏離最大實(shí)體尺寸時(shí)，形位誤差值可超出在最大實(shí)體狀態(tài)下給出的形位公差值，其最大的超出量等于被測(cè)要素的尺寸公差;同時(shí)，其局部實(shí)際尺寸不得超越其最大實(shí)體和最小實(shí)體尺寸。

圖a所示軸線的直線度公差采用最大實(shí)體要求。當(dāng)該軸處于最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，其軸線的直線度公差為0.01mm圖b;當(dāng)軸的實(shí)際尺寸偏離最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，其軸線允許的直線度誤差f可相應(yīng)地增大，其相應(yīng)的關(guān)系見圖c給出的公差帶圖。

檢驗(yàn)時(shí)，軸的實(shí)際圓柱輪廓都通過按最大實(shí)體實(shí)效邊界尺寸Ф20.01mm制成的位置量規(guī)。且用兩點(diǎn)法測(cè)量局部實(shí)際尺寸在最大與最大小實(shí)體尺寸內(nèi)，則可判為合格。

從公差帶動(dòng)態(tài)圖可見，隨著實(shí)際尺寸偏離最大實(shí)體狀態(tài)Ф20mm而減小時(shí)，其允許的直線度誤差f值允許相應(yīng)增大，但最大增加量不超過尺寸公差，從而實(shí)現(xiàn)了尺寸公差向形位公差的轉(zhuǎn)化。

(2)可逆要求用于最大實(shí)體要求

可逆要求用于最大實(shí)體要求時(shí)，被測(cè)要素的實(shí)際輪廓應(yīng)遵守其最大實(shí)體實(shí)效邊界。當(dāng)實(shí)際尺寸偏離最大實(shí)體尺寸時(shí)，允許其形位誤差超出給定的形位公差值;當(dāng)形位誤差小于在最大實(shí)體狀態(tài)下給定的形位差值時(shí)，也允許實(shí)際尺寸超出最大實(shí)體尺寸，但最大可能允許的超出量對(duì)前者為尺寸公差，對(duì)后者為給定的形位公差。

上圖a，為采用可逆要求用于最大實(shí)體要求的圖例，當(dāng)軸的實(shí)際尺寸偏離了最大實(shí)體狀態(tài)到最小實(shí)體狀態(tài)時(shí)，其軸線的直線度誤差允許達(dá)到最大值，即等于直線度公差值0.1mm與軸的尺寸公差0.3mm之和，為Ф0.4mm(圖c);當(dāng)該軸的直線度誤差值小于圖樣上給定的公差值0.1mm，為Ф0.03mm，允許其實(shí)際尺寸大于最大實(shí)體尺寸而達(dá)到Ф20.07mm。

當(dāng)直線度誤差為零時(shí)，其實(shí)際尺寸可以達(dá)到最大值，即等于其最大實(shí)體實(shí)效邊界尺寸Ф20.1mm，從而實(shí)現(xiàn)了形位公差轉(zhuǎn)化為尺寸公差的可逆要求。圖c為上述關(guān)系的公差帶動(dòng)態(tài)圖。

檢驗(yàn)時(shí)，軸的實(shí)際輪廓通過按最大實(shí)體實(shí)效邊界尺寸Ф20.1mm設(shè)計(jì)的綜合位置量規(guī);同時(shí)用兩點(diǎn)法測(cè)得實(shí)際尺寸大于其最小實(shí)體尺寸19.7mm時(shí)，則該零件判為合格。

(3)最大實(shí)體要求應(yīng)用于基準(zhǔn)要素

最大實(shí)體要求應(yīng)用于基準(zhǔn)要素時(shí)，基準(zhǔn)應(yīng)遵守相應(yīng)的邊界。即其體外作用尺寸偏離其相應(yīng)的邊界尺寸時(shí)，則允許基準(zhǔn)要素在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)。其浮動(dòng)范圍等于基準(zhǔn)要素的體外作用尺寸與相應(yīng)的邊界尺寸之差。顯然，基準(zhǔn)要素偏離到最小實(shí)體狀態(tài)時(shí)，其浮動(dòng)范圍達(dá)到最大。

下圖a所示為外圓軸線對(duì)外圓軸線的同軸度公差。被測(cè)要素與基準(zhǔn)要素同時(shí)采用最大實(shí)體要求。當(dāng)被測(cè)要素處于最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，其軸線對(duì)基準(zhǔn)A的同軸度公差為Ф0.04mm，如圖b所示。

當(dāng)被測(cè)要素處于最小實(shí)體狀態(tài)時(shí)，其軸線對(duì)基準(zhǔn)A的同軸度誤差允許達(dá)到最大值，即等于圖樣給定的同軸度公差0.04mm與軸的尺寸公差0.03mm之和，為Ф0.07mm(圖c)。

當(dāng)基準(zhǔn)軸的實(shí)際輪廓處于最大實(shí)體邊界，即其體外作用尺寸等于最大實(shí)體尺寸Ф25mm時(shí)，同軸度公差允許為圖樣上的給定值Ф0.04mm;當(dāng)基準(zhǔn)的體外用尺寸達(dá)到最小實(shí)體尺寸Ф24.95mm時(shí)，基準(zhǔn)軸線可在基準(zhǔn)尺寸公差Ф0.05mm范圍內(nèi)浮動(dòng)，浮動(dòng)在極值狀態(tài)下時(shí)，從而引起同軸度公差有增大基準(zhǔn)的尺寸公差值Ф0.05mm。這樣當(dāng)被測(cè)要素和基準(zhǔn)要素同時(shí)處于最小實(shí)體狀態(tài)時(shí)，同軸度誤差最大可以達(dá)到0.04+0.03+0.05=Ф0.12mm(圖5d)。

檢驗(yàn)時(shí)，基準(zhǔn)要素的實(shí)際輪廓不應(yīng)超越按照相應(yīng)邊界尺寸所設(shè)計(jì)的位置量規(guī);用兩點(diǎn)法測(cè)量局部實(shí)際尺寸不超出其最小實(shí)體尺寸時(shí)，則可判為合格。

并不是任一項(xiàng)形位公差都可使用最大實(shí)體要求和可逆要求，只有當(dāng)形位差控制中心要素時(shí)才可使用。但是否使用，這要根據(jù)被測(cè)要素和基準(zhǔn)要素的使用要求決定。

檢驗(yàn)時(shí)，基準(zhǔn)要素的實(shí)際輪廓不應(yīng)超越按照相應(yīng)邊界尺寸所設(shè)計(jì)的位置量規(guī);用兩點(diǎn)法測(cè)量局部實(shí)際尺寸不超出其最小實(shí)體尺寸時(shí)，則可判為合格。

并不是任一項(xiàng)形位公差都可使用最大實(shí)體要求和可逆要求，只有當(dāng)形位差控制中心要素時(shí)才可使用。但是否使用，這要根據(jù)被測(cè)要素和基準(zhǔn)要素的使用要求決定。

4、最小實(shí)體要求及其可逆要求

在圖樣上形位公差框格內(nèi)的公差值或基準(zhǔn)字母后標(biāo)注符號(hào)

時(shí)，則分別表示被測(cè)要素或基準(zhǔn)要素采用最小實(shí)體要求;

若在被測(cè)要素的形位公差值后的符號(hào)

后標(biāo)注

時(shí)，則表示可逆要求用于最小實(shí)體要求。

(1)最小實(shí)體要求應(yīng)用于被測(cè)要求

最小實(shí)體要求用于被測(cè)要素時(shí)，則被測(cè)要素的實(shí)際輪廓在給定的長(zhǎng)度上處處不得超出其最小實(shí)體實(shí)效邊界，其局部實(shí)際尺寸不得超出其最大實(shí)體尺寸和最小實(shí)體尺寸。

最小實(shí)體要求應(yīng)用于被測(cè)要素時(shí)，被測(cè)要素的形位公差值是在該要素處于最小實(shí)體狀態(tài)時(shí)給出的。當(dāng)被測(cè)要素的實(shí)際輪廓偏離其小實(shí)體狀態(tài)，即其實(shí)際尺寸偏離其最小實(shí)體尺寸時(shí)，形位誤差值可超出在最小實(shí)體狀態(tài)下給出的形位公差值，這時(shí)被測(cè)要素的體內(nèi)作用尺寸不應(yīng)超出其最小實(shí)體實(shí)效邊界尺寸。(如下圖)

(2)可逆要求用于最小實(shí)體要求

可逆要求用于最小實(shí)體要求時(shí)，被測(cè)要素的實(shí)際輪廓在給定的長(zhǎng)度上處處不得超出其最小實(shí)體實(shí)效邊界，其局部實(shí)際尺寸不得超出最大實(shí)體尺寸。在此條件下，不僅被測(cè)要素的實(shí)際尺寸偏離最小實(shí)體尺寸時(shí)，允許形位誤差超出在最小實(shí)體狀態(tài)下給出的形位公差值;且當(dāng)其形位誤差小于給出的形位公差值時(shí)，也允許實(shí)際尺寸超出最小實(shí)體尺寸。

最小實(shí)體要求及其可逆要求，只有當(dāng)形位公差用以控制關(guān)聯(lián)中心要素時(shí)才可使用，但要否使用，還要根據(jù)該要素的具體使用性能要求決定。

最大(最小)實(shí)體要求及其可逆要求當(dāng)給出的形位公差值為零時(shí)稱為零形位公差。

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