图纸上的公差是怎么给出来的？

摘要：搞机械的同学们，都离不开图纸。图纸上标注了各种各样的尺寸要求，也有各种各样的公差要求。尺寸标注还好说，对于公差很多人搞不清楚是怎么来的。

搞机械的同学们，都离不开图纸。图纸上标注了各种各样的尺寸要求，也有各种各样的公差要求。尺寸标注还好说，对于公差很多人搞不清楚是怎么来的。

相信大家看图纸时，总会有这些疑问：为什么公差取这么个范围？为什么有的要求这么严，其它默认公差就行了？为什么还需要位置度、直线度或圆度等几何形位公差要求？同样，如果你是图纸的设计者，也面临类似的问题，那就是如何给出正确、足够且合适的公差要求？今天我们就来简单介绍下。

公差的本质是：允许实际零件偏离理想尺寸和形状的一个限度。

我们零件设计需要实现一定的功能，比如装配、强度、寿命、互换性等等。但是在零件的加工制造过程中，由于存在机床震动、设备磨损、模具精度等等因素，我们不能保证每次加工出来的零件都分毫不差、完全一致。既然存在波动，我们就需要给出一个可允许的波动限度，也就是说在多少的偏差范围内，不会影响到前面提到的那些部件的功能，这就是公差。

因此，公差不是随意标注的，而是从零件功能需求出发，经由一系列逻辑推导、计算与折中而来的。

很多人认为，公差要求高就是好，公差给的越小就意味着精度越高、意味着产品性能越好。但是很多人没有思考另外一个方面，那就是更高的公差就意味着需要更精密的设备、更好的刀具、更慢的加工速度来加工，还需要高精度的检测设备和更频繁的检测工作。这就意味着零件的价格会更高，交期会更长，可能连找个具备此加工能力的供应商都困难。

好的公差设计并不是说控制的严格就是好，虽然大家之前拿不准的时候就喜欢标的严格。任何一个给定的公差不但要保证零件的功能和质量，还要能兼顾制造与检测的可行性与成本。

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一般简单来说整个过程有五步，大家可以记住并遵循这个顺序去思考公差的设计。

1. 明确零件功能及关键特征

我们把功能排在了第一位，因为它是一切公差的基础。不了解功能，你后续基准的选择、公差值大小的标注都是无稽之谈、无源之水。

零件要起什么作用？传递力？定位？密封？导向？哪些关键特征与这些功能相关？面？孔？轴？槽？比如：轴与孔的配合关系，就需要控制直径公差。如果是个密封面，就需要控制平面度、粗糙度。如果是一组螺栓的安装，就要控制位置度等等。

2. 确定功能的优先级

图纸那要标注的尺寸和公差有很多，但并非所有尺寸都同等重要，我们需要根据功能的重要性来进行公差分级。

一些关键功能特征，比如与装配配合直接相关的尺寸（如孔径、轴径）、影响运动精度的几何特征（如同轴度、位置度）或关系到安全和强度的特征，这些都是我们要重点关注的一级公差。

影响性能但不是唯一决定因素的尺寸（如非关键孔的位置）、对外观或次要运动精度有要求的特征等属于次要考虑的二级公差。

不影响装配和性能的非关键特征，比如加工余量、非工作表面等一般功能，属于不太重要的三级公差。

3. 根据功能优先级确定基准参考框架

在几何尺寸与公差体系中，基准是所有测量和公差控制的“坐标系”。通过建立基准，可以确保零件在设计、加工、检测中的统一性。

如何选定基准，大家记住下面这几个原则：

(1)功能一致性原则：基准要与零件在装配中的实际定位方式一致。

(2)稳定性原则：基准要大、平、稳定，不易变形或磨损。

(3)可测量性原则：基准要便于检验和检测。

简化原则：基准数量不宜过多，通常 1～3 个即可构成坐标系。

4. 选择合适的控制尺寸与公差类型

有了前面对功能的理解和基准的选择，下面我们再思考是用尺寸公差还是几何公差还是两者的组合。

尺寸公差常用于孔径、轴径、槽宽、厚度等。用来控制“大小是否合格”。公差值由配合类型（间隙/过盈/过渡配合）或功能计算得到。

当控制尺寸不足以保证功能时，就要增加形几何公差（形位公差），比如需要控制形状需要考虑平面度、圆度、直线度；需要控制方向，要考虑平行度、垂直度、倾斜度；要控制位置，需要考虑位置度、同轴度、对称度；要控制跳动，需要考虑圆跳动、全跳动。

5. 计算和确定公差值

最后一步是通过计算或经验确定具体的公差数值。这里需要考虑三个方面：功能需求、标准规范和工艺检测能力。

功能需求就是我们前面提到要明确的那些需求，比如需要过盈配合传递力的零件，那么公差的选择需要形成一定的过盈量，以保证通过理论计算以能承受那么大的载荷。又比如采用螺栓连接，需要根据孔径、螺栓直径、分布数量等计算所允许的位置度偏差，以保证两个零件还能装到一起。还比如装配件对于一些环境温度变化可能引起的材料热胀冷缩，也需要根据热膨胀系数和温度范围计算变化量，保证给定的公差能覆盖这些变化而不发生干涉。

标准规范是些很好的参考，大家可以从中根据不同的材料、尺寸甚至不同的加工方法，找到所能达到或适用的精度等级，以及对应尺寸下的公差范围。

但是最终大家会发现可能有很多种公差组合和精度等级可以选择。比如过盈配合，H7/n6可行，H6/r5可能也可以，那最后就是要考虑工艺检测能力，公差的选用还要便于制造，便于检测。

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