工程公差：类型、基本规则和配合

在机械工程和仪器仪表制造业中，零部件的互换性是指一批相同规格的零部件无需任何选择或额外修理（如台架修理）即可安装在机器上，以满足规定的要求。性能要求。

为了满足机械制造中零件的互换性，生产零件的尺寸应在所需的公差范围内。这必须对一种零件的形状、尺寸、精度和性能规定一个统一的标准。同类产品也需要尺寸合理分级，以减少产品系列，这就是产品标准化。于是，指定工程公差与配合的概念应运而生。

什么是工程公差？

假设加工了一根 100 毫米的金属棒。即使所有的棒材都打算加工成相同的形状，由于棒材的尺寸和方向，并非所有棒材的制造精度都可以精确地加工到 100.00mm。尽管设计和制造现场一直在努力减少此类偏差，但仍无法将其控制为零。

这种尺寸和形状的偏差基本上是以目标值为中心上下波动的。因此，上容许值相对于目标尺寸的上容许值和下容许值是根据金属棒的用途来确定的。这两个值之间的差异（允许范围）称为“公差”。

简而言之，公差就是零件在加工过程中的偏差，因为偏差对测量设备精度的影响必然存在。它是任何给定尺寸为实现适当功能所允许的变化量。在所需公差范围内的零件尺寸是合格的。工程公差包括尺寸公差、形状公差和位置公差。

尺寸公差

尺寸公差是尺寸允许的变化量。这是工程公差的基础。最大允许值称为最大尺寸。而最小值称为最小维度。

公差是最大上限尺寸和最小上限尺寸的代数差的绝对值，以及上偏差和下偏差的代数差的绝对值。

容差是一个没有加号或减号的数值，不能为零。在基本尺寸不变的情况下，尺寸公差越小，尺寸精度越高。规定的公差表明了对制造精度的要求，反映了加工的难易程度。

形状公差

(1) 直线度

直线度是零件上直线元素的实际形状保持理想直线的条件。它也被称为直度。直线度公差是实际线相对于理想线所允许的最大变化。即在图纸上给出的公差限制了实际线加工所允许的公差范围的变化。

(2) 平整度

平面度是零件的平面元素的实际形状的表示，以保持理想的平面。这通常被称为平坦度。平面度公差是实际表面相对于平面所允许的最大变化量。即在图纸上给出的公差限制了实际表面加工所允许的公差变化范围。

(3) 圆度

圆度是零件元素的实际形状与其中心等距的条件。圆度，通常称为圆度。圆度公差是在同一截面中实际圆与理想圆的最大允许偏差。即图纸上给出的变化范围限制了实际圆的加工公差。

(4) 圆柱度

圆柱度是指零件圆柱面轮廓上的一点，并保持其轴线等距。圆柱度公差是实际圆柱面对理想圆柱表面所允许的最大变化。即在图纸上给出，用来限制实际外圆加工的公差允许范围。

(5) 线路概况

线的轮廓是在零件的给定平面上表示任意形状的曲线，并保持其理想形状。轮廓线公差是非圆曲线实际轮廓的允许变化。即在图纸上给出，以限制实际曲线加工公差所允许的变化范围。

(6) 表面轮廓

表面轮廓是零件上的任意形状的表面，以保持其理想形状。表面公差的轮廓是非圆形表面的实际轮廓与理想轮廓的允许偏差。即在图纸上给出，用于限制实际表面加工范围。

位置公差

位置公差是指特定元素相对于基准的位置所允许的总变化量。是工程公差的另一个重要参数。

(1) 方向公差

方向公差是指与特定元素相关的参考所允许的方向上的总体变化量。这种公差体现了平行度、垂直度和棱角度。

(2) 位置容差

位置公差是允许将实际元素与参考相关联的位置变化的全部范围。这种公差包括同心度、对称度和位置。

(3) 跳动公差

跳动公差是根据特定的测试方法给出的公差项目。跳动公差可分为圆跳动和总跳动。上述形状和位置的公差统称为几何尺寸和公差（GD&T）。

一般公差

在机械图纸中，除了某些尺寸和特性的公差外，那些未指定的尺寸一般都要求遵循一定的标准。以我们常用的国际工程公差标准DIN ISO 2768为例，一般尺寸公差为m，形状公差为K，标注方式为ISO 2768-mK。以下是线性尺寸公差等级表供参考。

基本规则

规则#1 信封规则

这是尺寸公差和 GD&T 相互关联的要求。具有包络规则的尺寸元素的实际公差应符合最大实体边界。 IE。它的外部函数维度不超过最大实体维度。并且其部分维度不超过最小实体维度。

规则#2 独立规则

独立性原则是图纸上给出的每个尺寸和形状在位置上都是独立的，应该满足自己的要求。尺寸公差与形状公差的关系应遵循的基本原则。

Rule#3 位置规则公差

对于位置公差，当尺寸元素为基准时，必须在特征控制框中指定S、L或M。

规则#4 除了位置规则的公差

对于除了位置公差之外，RFS 适用于未指定修改器的公差、基准参考或两者。 MMC 必须在合适和需要时在特征控制框架中指定。

适合

在机械装配中，基本尺寸相同的孔与轴的公差带之间的关系称为配合。由于孔和轴的实际尺寸不同，装配后会产生间隙或干涉。在孔与轴的配合中，孔尺寸减去轴尺寸的代数差为正时为间隙，为负时为余量。

根据间隙或干扰的不同，协调分为三类：

间隙配合

孔的公差带在轴的公差带之上，与轴匹配的任何一对孔都成为有间隙配合（包括最小间隙为0）。

过盈配合

孔公差带低于轴公差带，与轴匹配的任意一对孔成为过盈配合（包括最小间隙为0）。

过拟合

孔公差与轴公差重叠，允许一对孔配合在轴上，无论是间隙配合还是过盈配合。

选择合适的公差等级的本质是妥善解决机床零部件的操作要求与加工工艺和成本之间的矛盾。公差等级选择的原则是在满足零件应用要求的前提下，尽可能选择较低的公差等级。

精密加工要求应与生产可能性相协调。也就是说，应该使用负担得起的工艺技术、组装技术和现有设备。但如有必要，有必要采取提高设备精度的策略，改进保证商品精度的方法。

选择匹配尺寸的可接受公差水平非常重要。由于在几种情况下，它将决定匹配组件的运行性能、使用寿命和可靠性。并且在一定时间内，它影响着零件的制造成本和生产效率。