什么是公差?公差的定义和类型综述
发布日期: 2024-05-22
在设计机械部件或绘制图纸时,公差知识至关重要。本文将简要介绍什么是公差,以及学习公差时需要了解的相关知识。
公差指的是加工过程中不可避免的误差,是容许的误差值上限与下限之差(容许范围)。
例如,如果要通过机械加工的方法来切削一个直径为50毫米的圆柱体,那么成品的直径不可能精确到恰好50毫米。这是因为像剪刀沿着直线剪切时会产生微小的形变一样,机械加工也会产生微小误差。此外,温度导致的材料和机械热胀冷缩、材料固有误差等也会导致成品出现误差。因此,虽然我们能够“以50毫米为目标”来进行加工,但成品很难精确到恰好50毫米。
因此,在设计过程中,我们要决定能够容许多大的误差。设计图纸和加工图纸将设计中允许的误差范围定义为 “公差”。基本上,误差在公差范围内呈正态分布。 对于质量控制而言,检查加工产品的尺寸并分析该分布的峰值在公差范围内的什么位置以及分布的趋势如何延伸是非常重要的。在确定公差时,有时会根据这种分布来确定适当的公差。此外,在组合多个零件时,误差也会随之累积。然而,如果公差像这样不断积累的话,最后就会无法获得理想的精度。因此,通常的做法是参考误差分布,通过计算来求取新的公差。在切割3毫米的材料时,1毫米的误差看起来很大;但切割3米材料时,1毫米的误差几乎可以忽略不计。通常而言,材料越大误差值也越大。除了长度以外,角度和形状也存在公差。
图纸中的尺寸和形状标注有多种类型。公差也包括如下4种类型。
・一般公差—对各个尺寸进行统一标注的容许公差
・尺寸公差—与长度等尺寸相关的容许公差(大小公差)
・几何公差—规定形状的容许公差
下面解释一下各种公差类型。
・一般公差
一般公差指的是JIS中规定的被称为“近似标准”的误差范围,其取决于加工方法和材料尺寸,也称为普通公差。
一般公差不需要标注在图纸中的尺寸上。可以在图框中添加注释,例如加上“未标注部位适用一般公差”这句话后,即表示适用JIS B 0405:1991等标准中规定的未标注加工尺寸的普通容许公差标准。根据加工方法和材料的不同,一般公差中有时还会采用不同的等级。更多信息请参阅一般公差的说明页。
・尺寸公差(大小公差)
尺寸公差是指适用于图纸中标注尺寸的公差,尺寸对象如长度、距离、位置、角度、大小、孔径、圆角和倒角等。用于表示与一般公差不同的公差。与一般公差不同,尺寸公差没有明确的标准,可以根据设计者的意图任意指定数值,但根据加工方法等的不同,其可实现的范围是有限的。尺寸公差包括2种类型,即双边公差和单边公差。更多信息请参阅尺寸公差的说明页面。另外,图纸中尺寸公差的标注、填写方法也请参阅该页面。
・几何公差
几何公差是指无法单独用尺寸定义的误差范围。例如,当您要为两个孔的中心位置定义误差范围时,就会用到它。 它与尺寸和其他信息一起标注在图纸上。更多信息请参阅几何公差的说明页面。
・配合公差
配合公差指的是相对于轴和孔的精度。孔和轴之间的关系经常用于机械中。例如,旋转轴和支撑它的孔,或安装在旋转轴上使其与旋转轴一起旋转的零部件。在孔和轴之间具有不同的紧密度关系。 这种关系就称为 “配合”,与所需配合相对应的公差称为配合公差。
配合关系有下述3种类型。
间隙配合:轴与孔之间存在间隙的关系类型。例如像螺栓穿过钢板一样方便拆装,或者像活塞一样可在孔中滑动时,就会采用间隙配合。
过盈配合:轴直径略大于孔直径的关系类型。例如在”热压配合”中需将带孔的部件进行加热,孔膨胀扩大后将轴压进孔中,此时需要使用非常强大的机械力才能将轴插入。因此,过盈配合基本上都需要进行”压入”加工。
过渡配合:这是一种介于间隙配合和过盈配合之间的配合关系,表示一种极为精确、不会令部件出现松动的关系类型。
那么,这些公差对加工和生产成本有何影响呢?
在许多情况下,机器零件组合时需要更高的精度,例如,确保零件组装在一起不会发出响声,或确保零件被固定到一侧。一般公差无法达到这样的精度,因此需要对尺寸单独标注公差。如果标有公差,则必须检查加工后的尺寸是否在公差范围内。当然,公差精度设定得越高,加工难度就越大,要检查更精确的尺寸,就需要能读取更小刻度的测量仪器。因此,公差要求越高,加工和检查的相关成本就越高。故而在标注公差时,必须仔细考虑是否真的需要这样的公差和精度。此外还需要同时考虑所标注公差的检查方法。
如果每个部件的公差设计得过于严格,那么成本也会相应地增加。而如果公差设计得过于宽松,则会增加发生故障的可能性。公差设计指的就是综合考虑产品品质和成本等因素来设定公差。掌握了公差设计和公差计算后,就可以在尽量不增加成本的情况下提高质量,并在保证质量的同时降低成本。
更多信息请参阅公差设计的优点/计算实例的相关页面。
尺寸公差会因材料和加工方法的不同而出现很大差异。更多信息请参阅根据材料和加工方法设定尺寸公差的相关说明页面。
螺钉和轴承等机械元件有着自己独有的公差等级。此类机械元件中会采用与一般公差不同的公差标准。
公差被定义为加工过程中无法避免的误差的可接受范围。公差包括一般公差、尺寸公差、几何公差和配合公差。设计人员应了解功能所需的公差,如果需要指示严格的公差,最好先咨询加工负责人。
- 什么是配合?它与公差之间有着怎样的关系?
- 了解精度孔中的“配合公差”
- 加工图纸中不可或缺的尺寸公差(大小公差)是什么?
- 轻松5步!如何设置尺寸公差(视频)
- 加工图中不可或缺的几何公差为什么必不可少?
- 什么是一般公差?它与其他公差有何不同?
- 板金、树脂、棒材等加工中的尺寸公差说明
- 了解尺寸公差(大小公差)的目的和填写方法,以及累积公差和配合的相关知识