尺寸与公差
尺寸标注的规定、尺寸公差、配合、一般公差、避免累积的尺寸标注方法。共 17 个术语。每个术语均整理了含义、图纸标注方法、具体示例、常见错误以及 JIS 与 ASME 的差异。
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尺寸公差(size 公差)saizu kosa (sunpo kosa)size tolerance / dimensional tolerance
对长度、直径等尺寸所允许的偏差范围,即上极限尺寸与下极限尺寸之差。2016 年 JIS 修订后,日文名称由“寸法公差”改为“size 公差”。[1][2][3]
尺寸公差的写法有 3 种:在图示尺寸后加偏差、用极限尺寸书写、用公差带代号(H7 等)书写。50±0.1 则 49.9~50.1 为合格。图纸上的画法
- 加偏差书写在图示尺寸后附上上、下偏差(例:50 +0.1/0)。[4]
- 用极限尺寸书写将最大尺寸与最小尺寸上下并列书写。[4]
- 用公差带代号书写像 φ20H7 这样用公差带代号书写。[4][5]
示例50±0.3 则 49.7 mm 到 50.3 mm 为合格。
[2] 常见错误
- 认为尺寸公差也决定形状和位置原因:ISO、JIS 的尺寸公差只规范两点间的长度,不规范弯曲、倾斜、位置偏移(独立原则)。对策:形状、姿态、位置影响功能时,要同时标注几何公差。[1][6][7]
JIS 与 ASME在 ASME Y14.5 中,尺寸要素的尺寸公差默认同时控制形状(Rule #1、包容原则)。ISO、JIS 则不控制。
[12][6][13] 标准:JIS B 0401-1:2016(尺寸公差、配合的基础),标注方法见 JIS B 0420-1:2016 和 JIS Z 8318。ISO 286-1、ISO 14405-1。[8][9][10][11]
相关:图示尺寸(基本尺寸、公称尺寸)极限尺寸与偏差独立原则
图示尺寸(基本尺寸、公称尺寸)zushi saizunominal size / basic size
图纸上所写的尺寸值,是确定偏差的基准值。2016 年修订 JIS B 0401 时,日文名称由“基準寸法”改为“图示尺寸”。[1][2]
图示尺寸:图纸上所写的尺寸值(φ20H7 中的 20)。偏差以此值为基准确定。图纸上的画法
- 作为偏差的基准来书写在图示尺寸后接写偏差或公差带代号(例:50 +0.1/0、φ20H7)。[4][5]
示例φ20H7 中的“20”即图示尺寸。
(依据资料中的规定组合而成的示例)[1][5] 常见错误
- 认为图示尺寸就是加工的目标值原因:单向公差(例:50 +0.2/0)时,图示尺寸正好位于允许范围的边缘。对策:看公差带,确定中间附近等便于加工的目标值。[13][2]
JIS 与 ASMEASME Y14.5-2018 中明确规定了“所标注的值并不意味着功能上、制造上的目标值”(4.1(q))。
[13] 标准:JIS B 0401-1:2016。[8][1]
相关:尺寸公差(size 公差)
极限尺寸与偏差kyoyo genkai saizu to kyoyosalimits of size / upper deviation / lower deviation
极限尺寸是允许的最大、最小尺寸(上极限尺寸、下极限尺寸),偏差是它们与图示尺寸之差(上偏差、下偏差)。2016 年修订后,原有的“最大允许尺寸”“上尺寸允许差”等名称作了更改。[1][2][3]
偏差是“与图示尺寸之差”,极限尺寸是“允许的最大、最小尺寸本身”。50 +0.2/0 与 50.2/50.0 表示相同的范围。图纸上的画法
- 3 种写法用图示尺寸+偏差、极限尺寸(最大、最小)、图示尺寸+公差带代号中的任一种书写。[4]
- 装配状态下并列标注也可以在配合的 2 个零件装配状态的图上,并列写出两者的偏差或配合代号。[4]
- 数字要大而清楚现场的图纸会被油弄脏或折叠,所以偏差和配合代号要写得不易被误读。[4]
常见错误
- 把偏差写成小字挤在一起原因:因污渍或折痕而误读。对策:偏差、配合代号要写得清楚、大一些。[4]
JIS 与 ASME美国的教材介绍了仅限制单侧的单一极限尺寸(MIN、MAX),以及等值双向公差、不等值双向公差等区分。
[3] 标准:JIS Z 8318(长度尺寸及角度尺寸的极限的标注方法)、JIS B 0401-1:2016。[10][8][4]
相关:尺寸公差(size 公差)单向公差、双向公差
单向公差、双向公差katagawa kosa, ryogawa kosaunilateral tolerance / bilateral tolerance
双向公差允许尺寸在图示尺寸的上下两个方向变动(±0.1 等),单向公差仅允许在一个方向变动(+0.2/0 等)。[3][14]
双向公差在图示尺寸上下两个方向(±0.1)、单向公差仅在一个方向(+0.2/0)允许变动。上下不同时,把上偏差写在上、下偏差写在下。图纸上的画法
- 上、下偏差的写法上下相等的双向公差合并写成 ±0.1;不相等的双向公差或单向公差,则把上偏差与下偏差上下并列书写。[3][4]
常见错误
- 功能上只允许单侧,却用 ± 指示原因:孔或间隙会向狭窄一侧偏离,导致无法装配。对策:考虑功能,只在允许的一侧给出公差(初次制作的研究装置等,要在会议上确认)。[14]
标准:JIS Z 8318、JIS B 0401-1:2016。[10][8]
相关:极限尺寸与偏差
标准公差等级(IT 等级)kihon saizu kosa tokyustandard tolerance grade / IT grade
按尺寸大小的区段,用等级规定公差大小。等级数字越小越精密。2016 年 JIS 修订后,日文名称由“公差等级”改为“基本尺寸公差等级”。[15][1]
标准公差等级(IT 等级):表示公差大小的数字。图示尺寸相同时,数字越小,公差越小、越精密。图纸上的画法
- 用途参考米思米的解说称:量规等精密零件主要用 IT01~IT4,一般机械的配合用 IT5~IT10,无配合的部分用 IT11~IT16。[15]
标准:JIS B 0401-1:2016、ISO 286-1:2010。[8][11]
相关:公差带代号
公差带代号kosa kurasutolerance class
表示公差位置的代号(孔为大写,轴为小写)与标准公差等级数字的组合(H7、g6 等)。2016 年修订时更改了日文名称。[15][1][5]
公差带代号:位置代号(孔为大写,轴为小写)与公差等级数字的组合(H7、g6 等)。写在图示尺寸之后。图纸上的画法
- 接写在图示尺寸之后写成 φ20H7、φ20g6 这样。[5][4]
- 代号的排列孔从 A 到 ZC 共 28 种,越靠 A 侧孔越大,H 时下偏差为 0。轴从 a 到 zc,越靠 a 侧轴越小,h 时上偏差为 0。[15]
示例轴承用的 φ10 的孔取 H7,与之配合的轴承侧取 h6,则图示尺寸两者均为 10,各自的偏差由代号决定。
[5] 常见错误
- 混淆大小写字母原因:H7(孔)与 h7(轴)的偏差方向完全不同。对策:规定孔用大写、轴用小写,并写成能够分辨的字形。[15][5]
标准:JIS B 0401-1/-2:2016、ISO 286-1。[8][11]
相关:标准公差等级(IT 等级)配合制(基孔制、基轴制)
配合制(基孔制、基轴制)hameai hoshikihole-basis fit system / shaft-basis fit system
以相配合的孔与轴中哪一个为基准来组合公差带代号的制度。将孔固定为 H,在轴一侧改变配合松紧程度的是基孔制配合,一般采用这种。[16][2][1]
基孔制配合:将孔固定为 H7,改变与之组合的轴的公差带代号(g6、k6、p6 等),来确定间隙或过盈的程度。图纸上的画法
- 从推荐表中选取从 JIS B 0401-1 的推荐表中选择(例:对 H7 选 f6、g6、h6、js6、k6、m6、n6、p6、r6、s6 等)。[16]
- 首先从带颜色的推荐公差带中选择最初的选择,宜从推荐表中突出显示的公差带中选取。[16]
常见错误
- 无理由地采用基轴制原因:一般孔的加工比轴难,孔统一后更便于处理。对策:没有特殊理由时,按基孔制选择。[2][16]
标准:JIS B 0401-1:2016(ISO 配合制)。[8][16]
相关:间隙配合、过渡配合、过盈配合配合的选择
间隙配合、过渡配合、过盈配合sukimabame, chukanbame, shimaribameclearance fit / transition fit / interference fit
按孔与轴装配后的状态分类。总是有间隙的是间隙配合,既可能有间隙也可能有过盈的是过渡配合,总是有过盈的是过盈配合。[17][16][5]
对 H7 的孔,g6 的轴总是有间隙(间隙配合),k6 既可能有间隙也可能有过盈(过渡配合),p6 总是有过盈(过盈配合)。图纸上的画法
- 装配图中的写法在装配图中,也可以并列写出相配合的孔与轴的公差带代号。[4]
示例对 H7 的孔,g6 为间隙配合,k6 为过渡配合,p6 为过盈配合(JIS B 0401-1 的推荐表)。
[16] 常见错误
- 在需要拆卸的位置使用过盈配合原因:难以在不损伤零件的情况下拆卸。对策:需要拆卸、更换的部位,选择能够不损伤零件地拆卸、装配的组合。[17]
标准:JIS B 0401-1:2016。[8][16]
相关:配合制(基孔制、基轴制)配合的选择
一般公差futsu kosageneral tolerances / ISO 2768-1
对不单独标注公差的长度、角度尺寸统一适用的公差。有精密级 f、中等级 m、粗糙级 c、最粗级 v 4 个等级,按尺寸区段规定偏差。[18][2][19][14]
一般公差:对不单独标注公差的尺寸,在标题栏附近的栏中以“JIS B 0405-m”的形式注明标准和等级,统一规定公差。图纸上的画法
- 在图框的一般公差栏中统一指示在标题栏附近的一般公差栏中注明所适用的标准和等级,省去对各个尺寸的公差标注。[20][2]
- 倒角、角度另有表倒角部分的长度(圆角、倒角)和角度,另有偏差表。[18]
示例中等级 m 时,长度 50 mm(大于 30 至 120)为 ±0.3,长度 200 mm(大于 120 至 400)为 ±0.5。
(依据资料中的规定组合而成的示例)[18] 常见错误
- 对小于 0.5 mm 的尺寸适用一般公差原因:表的适用范围是 0.5 mm 以上,小于此值不在适用范围内。对策:对小于 0.5 mm 的尺寸,单独写出偏差。[18]
- 把一般公差下会产生矛盾的尺寸两个都写上原因:由计算得出的尺寸也受一般公差约束,导致前后不一致。对策:把产生矛盾的一侧作为参考尺寸。[14]
JIS 与 ASME美国的教材介绍了在标题栏的公差栏中,按小数点后位数规定偏差的方式。JIS 则由尺寸区段与等级的表来决定。
[23][18] 标准:JIS B 0405:1991(英文名称与 ISO 2768-1 相同)。金属冲压件见 JIS B 0408,金属板剪切件见 JIS B 0410。[21][22][18]
相关:一般几何公差标题栏参考尺寸
一般几何公差futsu kika kosageneral geometrical tolerances
对不单独标注几何公差的要素统一适用的几何公差。有 H、K、L 3 个等级,直线度、平面度、垂直度、对称度、圆跳动的值由表规定。[24][19]
一般几何公差:写成“JIS B 0419-mK”,则长度、角度统一适用中等级 m,几何公差统一适用等级 K。图纸上的画法
- 在图框中统一指示等级与一般公差相同,统一标明适用于整张图纸的等级。[19]
- 基准的取法已有规定垂直度以较长的边为基准,圆跳动以指定的支承面(没有则以较长的要素)为基准。[24]
示例等级 K 时,长度 200 mm 的面的平面度为 0.4 mm,短边为 80 mm 的垂直度为 0.4 mm,圆跳动为 0.2 mm。
(依据资料中的规定组合而成的示例)[24] 常见错误
- 认为圆度、圆柱度也能从表中查到原因:圆度与直径的尺寸公差取相同值(但不超过圆跳动的一般公差),圆柱度与同轴度则没有规定。对策:对影响功能的要素单独标注几何公差。[24]
标准:JIS B 0419:1991。对应的 ISO 2768-2 已废止(在 ISO 标准页面上为 Withdrawn)。[25][26]
相关:一般公差几何公差
独立原则dokuritsu no gensokuprinciple of independency / independency principle
图纸上标注的尺寸公差与几何公差,除非有特别指示,彼此互不相关,各自作为需要单独满足的要求。ISO(1985 年)与 JIS(1988 年)采用了这一思路。[1][12][6]
图纸上的画法
- 想控制形状时增加几何公差仅有尺寸公差无法控制弯曲和波纹,因此要标注必要的形状公差。[1][6]
- 想让尺寸与形状联动时用 Ⓔ在尺寸公差之后加包容条件 Ⓔ。[6][27]
示例对 φ30 的轴只标注尺寸公差时,只要任一截面上两点间的直径在公差内,即使有些弯曲,作为尺寸也判为合格。
(依据资料中的规定组合而成的示例)[1][12] 常见错误
- 用 ISO、JIS 的习惯去读 ASME 图纸原因:在 ASME 中尺寸公差也控制形状(Rule #1),因此同样的指示,合格与否会不同。对策:先确认客户的图纸依据哪个标准。[1][6][13]
JIS 与 ASMEASME Y14.5 默认采用包容原则(Rule #1),想要独立时使用独立符号(2009 年版采用)。ISO、JIS 默认为独立,想要联动时加 Ⓔ。
[12][6][13] 标准:JIS B 0024:2019(5.5“独立原则”,修改采用 ISO 8015:2011)。[28][29]
相关:包容要求尺寸公差(size 公差)两点尺寸
Ⓔ包容要求horaku no jokenenvelope requirement
尺寸要素不得超出由最大实体尺寸形成的完整形状包络面的条件。在 ISO、JIS 中于尺寸公差之后加 Ⓔ 来指示。[27][6][30]
图纸上的画法
- 尺寸公差之后加 Ⓔ示例:φ30±0.1 Ⓔ。[6][27]
- 对象为 1 个尺寸要素用于由圆柱面或相对的平行二平面确定的 1 个尺寸要素。[27]
示例轴 φ20 0/−0.1 Ⓔ:整个轴必须能放入 φ20.0 的完整圆柱(量规的孔)中。轴若有弯曲,直径就要相应加工得更小。
(依据资料中的规定组合而成的示例)[27] 常见错误
- 因为 ASME 图纸上没有 Ⓔ,就以为形状不受限制原因:在 ASME 中,即使没有符号,包容原则也是默认适用的。对策:读 ASME 图纸时以 Rule #1 为前提。[6][12]
JIS 与 ASMEASME 默认采用包容而不加符号。ISO、JIS 仅在需要时才加 Ⓔ。美国三丰称“在 ISO 中想控制与配合件的配合情况时使用 Ⓔ”。
[6][12][13] 标准:JIS B 0021 的附加符号表中,参照 JIS B 0024。尺寸的指定见 JIS B 0420-1(基于 ISO 14405-1 制定)。[31][9]
相关:独立原则最大实体状态、最大实体尺寸尺寸要素
两点尺寸nitenkan saizutwo-point size / local size
作为形体上相对的 2 点之间的距离求得的尺寸。在 ISO、JIS 中,如无特别指示,与长度相关的尺寸公差以这种两点尺寸来判定。[9][12][13][1]
图纸上的画法
- 其他求法要另行指定想用最小二乘尺寸、最大内切尺寸、最小外接尺寸等其他求法来判定时,要按 JIS B 0420-1 的方法明确指示。[9]
常见错误
- 认为卡尺测量合格则形状也合格原因:两点测量会漏掉弯曲和截面的畸变。对策:形状重要时,标注几何公差,并用合适的测量仪器检验。[1][32]
JIS 与 ASMEASME Y14.5 的尺寸公差同时控制与配合件的配合情况(actual mating size)和局部尺寸。ISO 在没有特别指示时仅为两点尺寸。
[13] 标准:JIS B 0420-1:2016(基于 ISO 14405-1:2010 制定)。[9]
相关:独立原则尺寸要素
尺寸要素saizu keitaifeature of size
如圆柱、球、相对的平行二平面那样,由直径或宽度等尺寸定义的形体。尺寸变化则形体的大小也随之变化。[27][9]
图纸上的画法
- 指引线的指向不同,对象就不同公差框格的箭头对准尺寸线的延长线时,对象为中心线或中心面(导出要素);与尺寸线错开而指向表面时,对象为表面(组成要素)。[27][33][34]
JIS 与 ASME在 ASME 中,Rule #1(包容原则)适用于 feature of size。
[12] 标准:JIS B 0420-1:2016 的适用范围(圆柱与相对的平行二平面)。[9]
相关:包容要求组成要素、导出要素
公差累积kosa no ruisekitolerance stack-up / tolerance accumulation
把尺寸依次连接来确定位置,各自的公差会叠加,使相距较远的要素之间位置的偏差变大。[35][3]
公差的累积:把 3 个 ±0.1 的尺寸连接起来,两端之间最大会偏差 ±0.3。重要的距离要从基准直接标注尺寸。图纸上的画法
- 避免累积的尺寸标注方法功能上重要的距离,应从公共基准直接标注(并列尺寸),或用 TED 与位置度来指示。[35][36][5]
示例在基恩士的示例中,用尺寸公差连接来确定孔的位置,孔间距离最大为 45.3 mm;用 TED 与位置度确定,则最大为 45.1 mm。
[35] 常见错误
- 用串联尺寸连接重要的位置关系原因:公差累积,装配时装不上。对策:重要的位置从公共基准直接指示,或用 TED 与位置度指示。[35][3]
标准:尺寸的布置见 JIS Z 8317-1:2008 的 8(并列、累进、串联、坐标、复合)。[37]
相关:链式尺寸标注法理论正确尺寸(TED)位置度
泰勒原则tera no genriTaylor's principle
最大实体一侧应用一次检验整个形体的通规检验,最小实体一侧应用单独检验各要素的止规检验的思路。起源于螺纹配合的检验。[19][12]单一资料·仅供参考
标准:本次调查中未能确认仅规定此原则的 JIS。
相关:包容要求最大实体状态、最大实体尺寸
产品几何技术规范(GPS)seihin no kika tokusei shiyogeometrical product specifications / GPS
为了在图纸上无歧义地指示对形状、大小、位置等的要求,并系统地统一到检验方法为止的 ISO 标准群(ISO/TC 213)。JIS 也将尺寸公差、几何公差、表面结构的标准整理为 GPS。[19][28][1]
标准:基本原则见 JIS B 0024:2019(修改采用 ISO 8015:2011)。[28][29]
相关:独立原则几何公差