尺寸公差、形位公差、表面粗糙度的區(qū)別和聯(lián)系及選擇方法

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(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)值相對(duì)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(jì)標(biāo)注尺寸和形狀公差要求時(shí)，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(jī)床振動(dòng)、刀具振動(dòng)、主軸跳動(dòng)等原因造成；而位置誤差則是由于機(jī)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?gòu)墓顜Фx看，位置誤差是含被測(cè)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(wú)進(jìn)一步要求時(shí)，給了位置公差，就不再給形狀公差。當(dāng)有特殊要求時(shí)可同時(shí)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(shí)無(wú)法按設(shè)計(jì)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(cè)量上盡管沒(méi)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(shí)驗(yàn)研究，在一般精度時(shí)，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(jì)時(shí)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(shí)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(huì)給制造帶來(lái)種種麻煩。可是設(shè)計(jì)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(duì)幾何精度）時(shí)，Ra≤0.05IT；

2、形狀公差為尺寸公差的40％（較高相對(duì)幾何精度）時(shí)，Ra≤0.025IT；

3、形狀公差為尺寸公差的25％（高相對(duì)幾何精度）時(shí)，Ra≤0.012IT；

4、形狀公差小于尺寸公差的25％（超高相對(duì)幾何精度）時(shí)，Ra≤0.15Tf(形狀公差值)。

最簡(jiǎn)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(xiàng)目的選擇

應(yīng)充分發(fā)揮綜合控制項(xiàng)目的職能，以減少圖樣上給出的形位公差項(xiàng)目及相應(yīng)的形位誤差檢測(cè)項(xiàng)目。

在滿足功能要求的前提下，應(yīng)選用測(cè)量簡(jiǎn)便的項(xiàng)目。如：同軸度公差常常用徑向圓跳動(dòng)公差或徑向圓跳動(dòng)公差代替。不過(guò)應(yīng)注意，徑向圓跳動(dòng)是同軸度誤差與圓柱面形狀誤差的綜合，故代替時(shí)，給出的跳動(dòng)公差值應(yīng)略大于同軸度公差值，否則就會(huì)要求過(guò)嚴(yán)。

2、公差原則的選擇

應(yīng)根據(jù)被測(cè)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(dú)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(wú)聯(lián)系，保證運(yùn)動(dòng)精度、密封性，未注公差等場(chǎng)合。

包容要求主要用于需要嚴(yán)格保證配合性質(zhì)的場(chǎng)合。

最大實(shí)體要求用于中心要素，一般用于配件要求為可裝配性（無(wú)配合性質(zhì)要求）的場(chǎng)合。

最小實(shí)體要求主要用于需要保證零件強(qiáng)度和最小壁厚等場(chǎng)合。

可逆要求與最大（最?。?shí)體要求聯(lián)用，能充分利用公差帶，擴(kuò)大了被測(cè)要素實(shí)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

（1）基準(zhǔn)部位的選擇

1）選用零件在機(jī)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。

2）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。

3）選用加工比較精確的表面作為基準(zhǔn)部位。

4）盡量使裝配、加工和檢測(cè)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(jiǎn)化夾具、量具的設(shè)計(jì)與制造，測(cè)量方便。

（2）基準(zhǔn)數(shù)量的確定

一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)根據(jù)公差項(xiàng)目的定向、定位幾何功能要求來(lái)確定基準(zhǔn)的數(shù)量。定向公差大多只要一個(gè)基準(zhǔn)，而定位公差則需要一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)。例如，對(duì)于平行度、垂直度、同軸度公差項(xiàng)目，一般只用一個(gè)平面或一條軸線做基準(zhǔn)要素；對(duì)于位置度公差項(xiàng)目，需要確定孔系的位置精度，就可能要用到兩個(gè)或三個(gè)基準(zhǔn)要素。

（3）基準(zhǔn)順序的安排

當(dāng)選用兩個(gè)以上基準(zhǔn)要素時(shí)，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?，第一基?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(duì)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(duì)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(jí)選用：

孔相對(duì)于軸；

細(xì)長(zhǎng)比較大的軸和孔；距離較大的軸和孔；

寬度較大（大于1/2長(zhǎng)度）的零件表面；

線對(duì)線和線對(duì)面的相對(duì)于面對(duì)面的平行度、垂直度公差。

5、形位未注公差的規(guī)定

為簡(jiǎn)化制圖，對(duì)一般機(jī)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：

（1）對(duì)未注直線度、平面度、垂直度、對(duì)稱度和圓跳動(dòng)各規(guī)定了H、K、L三個(gè)公差等級(jí).

（2）未注圓度公差值等于直徑公差值，但不能大于徑向圓跳動(dòng)的未注公差值。

（3）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(duì)素線平行度的注出或未注公差控制。

（4）未注平行度公差值等于被測(cè)要素和基準(zhǔn)要素間的尺寸公差和被測(cè)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(zhǎng)者作為基準(zhǔn)。

（5）未注同軸度公差值未作規(guī)定。必要時(shí)，可取同軸度的未注公差值等于圓跳動(dòng)的未注公差。

（6）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。

（7）未注全跳動(dòng)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(jí)代號(hào)。

：“GB/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。