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1、尺寸公差、形位公差与表面粗糙度的数值关系

1、形状公差与尺寸公差的数值关系

在确定尺寸公差精度时，形状公差有一个合适的值与之对应，即一般取尺寸公差值的50%左右作为形状公差值； 仪表行业约有20%的尺寸公差值用作形状公差值； 重工业约70%的尺寸公差值用作形状公差值。 由此可见。 尺寸公差精度越高，形状公差占尺寸公差的比例越小。 因此，在设计尺寸和形状公差要求时，除特殊情况外，在确定尺寸精度时，一般采用尺寸公差值的50%作为形状公差值，这对制造和质量保证都有好处。

2、形状公差与位置公差的数值关系

形状公差和位置公差之间也有一定的关系。 从误差原因来看，形状误差是由机床振动、刀具振动、主轴跳动等引起的； 位置误差是由于机床导轨不平行，刀具装夹不平行或不垂直，以及夹紧力的作用造成的。 因此，从公差带的定义来看，位置误差包含被测面的形状误差，如平行度误差包含平面度误差，因此位置误差远大于形状误差。 因此，一般在没有进一步要求时，给出位置公差，不再给出形状公差。 有特殊要求时，可同时标注形位公差要求，但标注的形位公差值应小于标注的位置公差值，否则在生产时不能按设计要求制造零件.

3、形状公差与表面粗糙度的关系

虽然形状误差与表面粗糙度在数值和测量上没有直接关系，但在一定的加工条件下，两者之间存在一定的比例关系。 根据实验研究，在一般精度中表面粗糙度是，表面粗糙度占形状公差的比重。 其中的 1/5~1/4。 可见，为保证形状公差，应适当限定相应表面粗糙度高度参数的最大允许值。

一般来说，尺寸公差、形状公差、位置公差和表面粗糙度之间的公差值有以下关系：尺寸公差>位置公差>形状公差>表面粗糙度高度参数

从尺寸、形状和表面粗糙度的数值关系不难看出，设计时应协调三者的数值关系，并在图纸上标注公差值：给定同一表面的粗糙度值应小于其形状公差值； 而形状公差值应小于其位置公差值； 每个位置差异应小于其尺寸公差值。 否则会给制造业带来种种麻烦。 但设计工作中涉及最多的是如何处理尺寸公差与表面粗糙度的关系以及各种配合精度与表面粗糙度的关系。

一般根据以下关系确定：

1、当形状公差为尺寸公差的60%（中等相对几何精度）时，Ra≤0.05IT；

2、当形状公差为尺寸公差的40%时（相对几何精度较高），Ra≤0.025IT；

3、形状公差为尺寸公差的25%时（相对几何精度高），Ra≤0.012IT；

4、当形状公差小于尺寸公差的25%（超高相对几何精度）时，Ra≤0.15Tf（形状公差值）。

最简单的参考值：尺寸公差为粗糙度的3-4倍，最经济。

二、形位公差的选择

1、形位公差项目的选择

应充分发挥综合控制项的作用，减少图纸上给出的形位公差项和相应的形位误差检测项。

在满足功能要求的前提下，应选择易于测量的项目。 例如：同轴度公差常被径向圆跳动公差或径向圆跳动公差代替。 但需要注意的是，径向圆跳动是同轴度误差和圆柱面形误差的综合，因此更换时给定的跳动公差值应略大于同轴度公差值，否则要求太严。

2.公差原则的选择

根据被测元件的功能要求，充分发挥公差的作用和采用公差原理的可行性和经济性。

独立性原则用于尺寸精度和形位精度要求相差较大，需要分别满足，或两者无联系的场合，以保证运动精度、密封性、无公差。

包含要求主要用于需要严格保证匹配性的场合。

最大物理要求用于中心元素，一般用于附件要求为可组装性（无匹配属性要求）时。

最小物理要求主要用于需要保证零件强度和最小壁厚的场合。

可逆要求与最大（最小）物理要求相结合，可以充分利用公差带，扩大被测元素实际尺寸的范围，提高效益。 可以在不影响性能的情况下选择它。

3、基准要素的选取

1）参考零件的选择

(1) 选择零件在机器中定位的接合面作为参考位置。 例如箱体的底平面和侧面、圆盘零件的轴线、回转零件的轴承轴颈或轴承孔等。

(2) 基准元件应具有足够的尺寸和刚度，以保证定位稳定可靠。 例如，将两个或多个相距较远的轴组合成一个公共参考轴，比单个参考轴更稳定。

(3)选择加工较为精确的表面作为基准位置。

(4) 尽量统一装配、加工和检测标准。 这样就可以消除引用不一致导致的错误； 还可以简化夹具和量具的设计和制造，测量方便。

2).基量的确定

一般来说，基准点的数量应根据公差工程的定向定位几何功能要求来确定。 大多数方向公差只需要一个基准，而定位公差则需要一个或多个基准。 例如，对于平行度、垂直度、同轴度公差项，一般只用一个平面或一根轴作为基准元素； 对于位置公差项目，两个或三个基本元素。

3).基序排列

当选择了两个以上的基准元素时，必须规定基准元素的顺序，并按第一、第二、第三的顺序写入公差框。 第一个基准元素为主，第二个基准元素为次要。 .

4、形位公差值的选取

一般原则：在满足零件功能的前提下，选取最经济的公差值。

◆根据零件的功能要求表面粗糙度是，考虑加工的经济性和零件的结构及刚度，按表确定各要素的公差值。 并考虑以下因素：

◆同一元素给定的形状公差应小于位置公差值；

◆圆柱形零件的形状公差值（轴线的直线度除外）应小于其尺寸公差值； 如在同一平面上，平面度公差值应小于平面对基准的平行度公差值。

◆平行度公差值应小于其对应的距离公差值。

◆表面粗糙度与形状公差的近似比例关系： 通常，表面粗糙度Ra值可取形状公差值的（20%~25%）。

◆对于下列情况，考虑加工难度和除主要参数外其他因素的影响，在满足零件功能要求的情况下，宜降低1~2级选用：

○ 孔相对轴；

○细长且较大的轴和孔； 距离较大的轴和孔；

○宽度较大（大于1/2长度）的零件表面；

○ 线与线、线与面相对于面与面的平行度和垂直度公差。

五、形位不合格规定

为了简化图纸，对于一般机床加工能保证的形位精度，不必在图纸上标注形位公差。 大致内容如下：

(1)未标注的直线度、平面度、垂直度、对称度、圆跳动规定了H、K、L三个公差等级。

(2) 空心圆度公差值等于直径公差值，但不能大于径向圆跳动的空心公差值。

(3)未填圆柱度公差值未规定，由元素圆度公差、素线直线度、素线相对平行度射出或未填公差控制。

(4) 未标平行度公差值等于被测元件与基准元件之间的尺寸公差与被测元件的形状公差（直线度或平面度）之间的未标公差值中的较大者，取两者中较长的的元素被用作基准。

(5)未注明的同轴度公差值无规定。 必要时，同心度未填公差值可等于圆跳​​动未填公差。

(6) 无衬线轮廓、表面轮廓、倾角、位置的公差值均由各元素注塑或未注塑的线性尺寸公差或角度公差控制。

(7) 未规定全跳动公差值。

6.形位未标注公差值的图示

如采用GB/T1184-1996规定的未标注公差值，应在标题栏或技术要求中注明标准和牌号代号。

：《GB/T1184-K》。

图纸上未标注“公差原则按GB/T 4249”的工作公差，按“GB/T 1800.2-1998”的规定执行。