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標(biāo)題: 正負(fù)公差標(biāo)注,，我們真的會用了嗎？ [打印本頁]
作者: yzugwh 時(shí)間: 2020-4-19 00:48
標(biāo)題: 正負(fù)公差標(biāo)注,，我們真的會用了嗎,？
最近在論壇上逛,，發(fā)現(xiàn)關(guān)于公差知識的帖子比較少,。因?yàn)閭�(gè)人工作中接觸這塊多一些,，能體會到這塊在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要性,，也深刻感受到我們跟國外的差距,，因此后面準(zhǔn)備把之前寫的一些小文章給大家分享,。今天就拿我們最常用的正負(fù)公差來開個(gè)頭吧，希望能幫到大家,。
基于ISO14405的正負(fù)公差標(biāo)注探討
-耿偉浩@浩工尺寸漫談
若問各位平時(shí)接觸的圖紙什么標(biāo)注最多,，我想一定是每天都在陪我們玩耍的正負(fù)（尺寸）公差，因此,，要全面了解公差知識,，它是一定繞不過的，所以今天咱們就來聊聊這個(gè)老朋友。
我們應(yīng)該已經(jīng)感覺到,，GPS和GD&T體系的發(fā)展一直偏向強(qiáng)化形位公差及其應(yīng)用,，包括我們接觸的的各種培訓(xùn)也都在宣傳形位公差的重要性和優(yōu)勢，比如公差帶更大,，功能更明確,，理解更唯一等... 這些確是事實(shí)，但并不意味著正負(fù)公差就是明日黃花了,，尤其是對于咱們這么講感情的中國人,，如果我跟一批行業(yè)老前輩說正負(fù)公差不能用了，估計(jì)友誼就到此為止了,，畢竟信仰的崩塌不是誰都能承受的,。
開個(gè)玩笑，相信咱們大部分老工程師們還是講道理的,，大家都是體面人,，看完再毆也不遲嘛。事實(shí)上,，無論采用什么標(biāo)注,，相信大家的出發(fā)點(diǎn)都是一致的，就是讓圖紙看起來既快捷又有效,。那么我們就來看下正負(fù)公差是否能滿足這個(gè)目標(biāo),。
下面有張圖紙，沒有任何形位公差,，大家是不是覺得神清氣爽,？思考一下，這些標(biāo)注是否既快捷又有效,？
好,，暫且不論你是否發(fā)現(xiàn)一些端倪，事實(shí)是ISO14405系列標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)把這些尺寸公差分為了三類,，如下所示,。對于第一類線性FOS尺寸和第三類角度FOS尺寸可以繼續(xù)使用正負(fù)公差,，但這兩類之外的已經(jīng)不推薦使用正負(fù)公差了,。但這恰恰說明ISO GPS體系不僅沒有拋棄正負(fù)公差，還對它做了相當(dāng)多的研究,，實(shí)行了精兵簡政,，讓它們變得更加精致多彩。
這里出現(xiàn)了一個(gè)名詞“FOS”,，即“Feature Of Size”, 翻譯成中文可以叫做“尺寸要素”,。我們來讓它更直觀些，舉個(gè)例子，線性FOS就是板軸孔槽（球環(huán)）等, 它們有個(gè)特點(diǎn),，就是可以用卡尺直接測量（夾住或撐�,。⑶掖嬖谝粋�(gè)中心導(dǎo)出要素,，比如中心面,，中心線，中心點(diǎn)等,；而角度FOS如楔錐坑臺等其實(shí)可以看作是線性FOS的變形,，比如一個(gè)板的兩面不平行，就變成了楔形,，而一個(gè)軸的表面母線與軸線有了夾角也就變成了錐體,。
說了半天，那究竟為啥子FOS尺寸就可以用正負(fù)公差,，而其他的就得被無情拋棄呢,？我們再來看下面的例子，圖中是一個(gè)臺階尺寸,，顯然不屬于FOS,，我們來考慮下這個(gè)尺寸如何來測量...
有沒有發(fā)現(xiàn)，好像有很多種測量的姿勢,，每種都有道理,，但結(jié)果可能有很大差異，這就帶來一個(gè)問題,，如何確定設(shè)計(jì)者和檢測者理解的姿勢是一樣的,？如果不能確定，那結(jié)局一定是秀才遇到兵,，有理說不清,。
到這里一直困擾我們的疑問已經(jīng)清晰了，FOS尺寸之所以可以繼續(xù)用正負(fù)公差,，是因?yàn)槠淅斫饧皽y量方式相對來說是比較確定的,，這就是咱們開頭提到的“有效性”，只有保證設(shè)計(jì)者和制造,，測量者理解一致,，才能真正起到規(guī)范的作用。
好了,，那是不是FOS尺寸就可以肆無忌憚地用正負(fù)公差了呢,？繼續(xù)看圖不解釋
不知道大家感覺如何，反正當(dāng)時(shí)我第一次看到這圖時(shí)第一反應(yīng)就是標(biāo)委會這幫家伙平時(shí)一定是吃得太飽了,，啥么都編得出來,。但是轉(zhuǎn)眼一想,，好像又值得回味，每種理解都有其特定的應(yīng)用場合,。那問題來了,，怎么才能讓人一眼看出你要表達(dá)的那個(gè)意思呢？
放心,，ISO14405中很貼心地給大家準(zhǔn)備了一系列的修飾符（可以理解為附加說明）,，用來細(xì)化每個(gè)正負(fù)公差的具體含義：
接下來咱們就以ISO14405-1為例把每個(gè)修飾符拉出來溜溜，看看它們都有什么獨(dú)門秘籍,。
LP：兩點(diǎn)法尺寸
兩點(diǎn)法尺寸本身是默認(rèn)的,，意味著無論你見或不見，它都在那里,。其物理含義是目標(biāo)FOS上任意垂直于最小二乘法擬合軸線的橫截面上,，任意穿過該截面最小二乘法擬合中心的兩點(diǎn)測量尺寸都應(yīng)在給定公差范圍內(nèi)。
怎么,？太抽象,，理解不能？是時(shí)候展示我的強(qiáng)大畫功了,，看圖：
它的主要典型應(yīng)用有棒料型材等,，這些東東對整體軸線方向的形狀要求不高，但對截面本身的尺寸還是比較看重的,，所以用LP就倆字：完美,！
LS：局部內(nèi)切球直徑
這個(gè)是宅男型，在機(jī)械行業(yè)我們不常見它露面,，但在特定行業(yè)有時(shí)是不可替代的,，比如給排水。熟悉建造師的朋友可能知道,，在建筑排水管道中有個(gè)通球試驗(yàn),，意思是拿一個(gè)特定直徑的球去通過一段管道，來保證管道的通過能力,，試驗(yàn)的球事實(shí)上就是測量LS尺寸的通規(guī),。
GN：最小外接理想模擬體尺寸
這位兄弟就很活躍了，適用于間隙孔軸配合的軸板槽配合的板,，相當(dāng)于GD&T中的非關(guān)聯(lián)實(shí)際包容體（UAME）,。它的物理含義很簡單，假設(shè)有一個(gè)軸類零件,，我們用一個(gè)理想的圓柱去套住它,，然后讓圓柱面收縮，一直到零件沒有任何的活動空間,，此時(shí)這個(gè)圓柱面的直徑就是GN尺寸,。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，如果是過盈或過渡配合,，GN就失去了它的主要意義,，因?yàn)榇藭r(shí)限制邊界跟保證裝配已經(jīng)失去了關(guān)聯(lián)。
GX：最大內(nèi)切理想模擬體尺寸
有了最小外接GN,，自然少不了它的兄弟最大內(nèi)切GX,，類似的概念，適用于間隙孔軸配合的孔及板槽配合的槽,，同樣相當(dāng)于GD&T中的非關(guān)聯(lián)實(shí)際包容體（UAME）
說到這里大家有沒有一點(diǎn)似曾相識的感覺,，一個(gè)名字呼之欲出，那就是我們的無冕之王,，早已混跡江湖多年的：
E：包容原則
包容原則很厲害,，不僅因?yàn)樗Y格最老，還因?yàn)檫@位大佬能一個(gè)頂倆,，且看：
包容原則在GN和GX的基礎(chǔ)上增加了LP的限制,，進(jìn)一步增強(qiáng)了對形狀的控制，同時(shí)保證了最小材料,，因而同樣適用于過渡和過盈配合,。
GG：最小二乘法擬合尺寸
現(xiàn)在我們來想象一個(gè)場景，有一個(gè)圓環(huán)薄壁零件要裝配到一個(gè)剛性孔中,，大家知道薄壁零件非常容易在存放或運(yùn)輸過程中變形,，但這個(gè)變形對裝配并沒有影響，因?yàn)樗膭偠炔⒉淮�,，可以適應(yīng)配合件的形狀,。這種情況下無論是LP，GN還是GX尺寸都是不穩(wěn)定的,，因此GG便誕生了,，因?yàn)閷τ谶@樣的零件，最小二乘法擬合尺寸近似等于平均直徑,，因此具有很好的測量穩(wěn)定性,，并且也很好地反映了實(shí)際的功能需求。
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GC：切比雪夫法擬合尺寸
切比雪夫法是GPS中很多形位公差默認(rèn)的擬合或評判方法,，又稱Minimax法,，個(gè)人傾向于翻譯成“最小最大偏差法”。它的物理含義是存在一個(gè)理想擬合面到目標(biāo)FOS上所有點(diǎn)的距離最大值（最大擬合偏差）最小,，這個(gè)理想擬合面就是這個(gè)目標(biāo)FOS的切比雪夫擬合面,，而它的尺寸也就是我們的GC尺寸。
這個(gè)概念略顯抽象,，理解起來可能有一些困難,，這里大家有個(gè)印象就可以,，因?yàn)槲抑两襁�未發(fā)現(xiàn)切比雪夫法擬合尺寸有實(shí)際的應(yīng)用意義，可能更多是為了保證理論上的完整性,。后續(xù)我計(jì)劃寫一篇介紹主要擬合方法的小文,，因此在此不多做介紹。
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CC：周長等效直徑
CA：面積等效直徑
CV：體積等效直徑
這三兄弟對腦細(xì)胞最友好,，一眼便知其意,。CC對于軟不拉幾的零件簡直就是神器，比如一碰就萎的O型圈,，常規(guī)標(biāo)注對它沒轍,，且我們也知道它真正重要的不是直徑而是周長，應(yīng)用CC后只需用圖示的測量錐或皮尺測量它的周長即可,；CA則是導(dǎo)線或管道類零件的護(hù)身符,，無論你被砸成什么形狀，只要過流面積符合它就保你平安,；CV是個(gè)只看肚量的酒囊飯袋,，用于各種容器不要太合適�,？傊痪湓捒偨Y(jié),，干什么活選什么家伙什兒。
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以上咱們介紹了完了ISO14405-1中的幾個(gè)常用的修飾符,，ISO14405-3中的也是類似的概念,，我們就不重復(fù)了。有沒有朋友還記得前面提過有些全局修飾符也是可以應(yīng)用于局部的,，這里咱們就簡單看兩個(gè)例子：
應(yīng)用在給定長度的體積段上：
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大家可以想象下它有什么實(shí)際的應(yīng)用,，看看下圖應(yīng)該秒懂吧
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應(yīng)用在任意截面上：
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到這里基本上日常能遇到的90%情況應(yīng)該可以被覆蓋了，然而標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容遠(yuǎn)不止這些,，感興趣的可以通讀一遍,。這里咱們的主要目的不是能完全掌握它們，而是在腦海中留個(gè)印象知道有這么個(gè)標(biāo)準(zhǔn),，以后遇到什么棘手問題說不定就可以召喚出場,。
好了，現(xiàn)在我們來復(fù)習(xí)下,，LS是什么,？GX是什么？
是不是已經(jīng)有點(diǎn)記憶混亂了,，這很正常,，何況它們長得還都很像，怎么才能快速記住每個(gè)的技能呢,，給大家一點(diǎn)小竅門（需要一點(diǎn)點(diǎn)英文知識）：
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ISO1101里也有很多類似的修飾符,，掌握了這些,，那些就是觸類旁通了，因?yàn)橥瑯幼帜傅暮x是固定的,。
寫在最后的話：
任何的改變過程都是痛苦的,，對于習(xí)慣了正負(fù)公差標(biāo)注的我們,，一下子冒出這么多稀奇古怪的東西確實(shí)不是一朝一夕可以接受的,。事實(shí)上，距離ISO14405標(biāo)準(zhǔn)最初發(fā)布的2010年已經(jīng)過去9年了,，連美標(biāo)GD&T和我國的幾何公差標(biāo)準(zhǔn)也都還沒有跟進(jìn),。
然而，另一方面,，我可以負(fù)責(zé)任地告訴大家,，這些修飾符確實(shí)可以解決不少問題，如之前文章提到的,，我所在的公司早在2005年就開始作為先行者全面推廣這些修飾符,，到目前不僅在內(nèi)部已經(jīng)深入人心，也已經(jīng)影響了不少的國內(nèi)供應(yīng)商,，這正驗(yàn)證了該標(biāo)準(zhǔn)系列的實(shí)用性,。
當(dāng)然，我個(gè)人是推崇適當(dāng)靈活的,，標(biāo)準(zhǔn)本身只是提供一個(gè)參考,，提供一種思路，我們更應(yīng)該關(guān)注的是它背后的本意：降低不確定性,。所以即便對于一個(gè)非FOS的尺寸,，如果我們可以保證其測量不確定性遠(yuǎn)小于其本身的給定公差，用正負(fù)公差并沒有大的問題,。
好的,，東西很多，時(shí)間有限,，就先暫告一段落吧,。希望本文對大家能有一點(diǎn)點(diǎn)啟發(fā)，如果有興趣歡歡迎關(guān)注公眾號--浩工尺寸漫談,，獲取更多知識,。
作者: 流水年華春去渺 時(shí)間: 2020-4-19 08:42
支持樓主，期待后續(xù)
作者: 見龍?jiān)谔飈lc 時(shí)間: 2020-4-19 10:52
很受用的東西
作者: 行_知_省 時(shí)間: 2020-4-19 11:43
期待樓主更多分享,，謝謝,！
作者: 未來第一站 時(shí)間: 2020-4-19 12:02
感謝分享。
作者: 韓寒11 時(shí)間: 2020-4-19 12:41
質(zhì)量檢測專業(yè)很深奧,，研究透了比較難,，能在自己公司的使用領(lǐng)域都明白就可以了吧
作者: 642093071 時(shí)間: 2020-4-19 12:58
支持樓主,，期待后續(xù)
作者: 天天天藍(lán)_ 時(shí)間: 2020-4-19 14:43
獻(xiàn)上我的膝蓋，膜拜下神一樣的人,。我做過計(jì)量檢測,、工器具裝配，對于公差的理解也僅限于表面,，沒有仔細(xì)琢磨過,。我看了幾遍，還是沒有完全看懂,，隱約明白了一點(diǎn),。之前用三坐標(biāo)掃描鋼管，得到的輪廓圖形,，就應(yīng)該是切比雪夫圓,，由于圖形和大家理解的圓差很多，我也被領(lǐng)導(dǎo)找過很多次,。最小二乘法的圓,，是用輪廓的點(diǎn)計(jì)算出來的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圓，有些輪廓點(diǎn)在圓內(nèi),、有些則在圓外,。文章已收藏，以后遇到了再回看,。
作者: 遠(yuǎn)祥 時(shí)間: 2020-4-19 18:29
學(xué)習(xí)了,，這個(gè)分析還算中肯！
作者: 星幽孤魂 時(shí)間: 2020-4-22 18:25
不錯(cuò)
作者: yzugwh 時(shí)間: 2020-4-23 23:48
過獎了。你提到的三坐標(biāo)掃描后得到的不規(guī)則圓,，并不是切比雪夫圓,，而是實(shí)際的提取要素，可以理解為實(shí)際輪廓,。而切比雪夫法或者最小二乘法都是擬合方法,，是為了把這個(gè)不規(guī)則的圓給整形成標(biāo)準(zhǔn)圓而采取的算法，這兩者擬合出來的圓都是一種“中值圓”就是實(shí)際輪廓分布在擬合圓兩側(cè),。切比雪夫法在形位公差中非常常用,，比如直線度，平面度的評估默認(rèn)都是基于切比雪夫法，但由于其數(shù)學(xué)算法不很容易,，很多三坐標(biāo)種會用最小二乘法替代切比雪夫法,，不過對于實(shí)際零件來說，兩者的差異非常小,，所以并不會造成很大問題,。后面我會發(fā)一篇介紹擬合方法的文章，會更具體一些,，也歡迎你關(guān)注我的微信公眾號“浩工尺寸漫談”,，會定期發(fā)一些公差知識的文章。
作者: 京寶123 時(shí)間: 2020-4-24 09:45
很受用,，謝謝
作者: 鑄林邀風(fēng) 時(shí)間: 2020-4-24 10:12
好貼,，插眼
作者: hljny 時(shí)間: 2020-4-24 11:21
好全面
作者: 天天天藍(lán)_ 時(shí)間: 2020-4-24 20:46
感謝您的指點(diǎn),，我會持續(xù)學(xué)習(xí)。
作者: wpj1981 時(shí)間: 2020-4-25 18:28
受教了
作者: maohuanen 時(shí)間: 2020-4-26 08:48
支持樓主
作者: pjg027 時(shí)間: 2020-4-26 09:01
感謝分享,。
作者: 單身go 時(shí)間: 2020-4-29 10:52
學(xué)習(xí)
作者: 007learn 時(shí)間: 2020-5-4 21:52
收藏
作者: 2369353531 時(shí)間: 2020-5-5 13:00
好貼
作者: JIAJIAN-HY 時(shí)間: 2020-5-5 14:54
學(xué)習(xí)了,，謝謝分享！
作者: 佛系發(fā)財(cái)哥 時(shí)間: 2020-5-5 15:36
學(xué)到了
作者: 黑色七月未央 時(shí)間: 2020-5-5 16:48
太TM專業(yè)了,，誰給我講一下什么叫切比雪夫法擬合直徑,。。,。,。。我敲的對不
作者: jiupeng95 時(shí)間: 2020-5-5 17:43
學(xué)習(xí)了
作者: sumin5555 時(shí)間: 2020-5-7 17:14
學(xué)習(xí)頗多
作者: sumin5555 時(shí)間: 2020-5-7 17:27
學(xué)習(xí)頗多
作者: 飛翔過丘陵 時(shí)間: 2020-5-7 22:14
學(xué)習(xí)了加油
作者: deepspacetj 時(shí)間: 2020-5-7 23:07
謝謝樓主分享,，頂了
作者: deepspacetj 時(shí)間: 2020-5-7 23:08
謝謝樓主分享,，頂了
作者: hxl11 時(shí)間: 2020-5-8 09:50
感謝
作者: 邢云鶴 時(shí)間: 2020-8-20 09:20
看了一遍，有很多地方?jīng)]懂,，抽時(shí)間仔細(xì)研究一下,，好東西，感謝分享,。
作者: 指天為地 時(shí)間: 2020-8-20 09:44
漲知識
作者: 0976/2018 時(shí)間: 2020-8-24 11:16
支持支持
作者: hiyaohuai 時(shí)間: 2020-8-24 11:48
支持樓主，期待后續(xù)
作者: 追夢者11 時(shí)間: 2020-8-27 16:26
學(xué)習(xí)了
作者: 84151341 時(shí)間: 2020-10-6 08:50
好,，非常好,，學(xué)習(xí)了
作者: 藍(lán)維裕 時(shí)間: 2021-9-2 11:41
非常受用，學(xué)習(xí)了
作者: opaqueboy 時(shí)間: 2022-3-4 10:57
就是一大傻！
作者: 物無力的雞腿 時(shí)間: 2022-3-19 11:04
作者: 象山哥哥 時(shí)間: 2022-4-13 15:12
謝謝浩工，學(xué)習(xí)了受益匪淺,。
作者: 小安noanl 時(shí)間: 2022-4-13 15:59
學(xué)習(xí)了,，自己了解的還是不多，多謝幫助掃盲
作者: 生如逆旅 時(shí)間: 2022-7-6 10:15
感謝分享,，很受用
作者: craly 時(shí)間: 2022-7-11 16:38
學(xué)習(xí)
作者: 程牧原 時(shí)間: 2022-7-12 09:35
作者: yzy2005 時(shí)間: 2023-3-22 21:24
公差與配合,，深奧的很，當(dāng)年上學(xué)就沒學(xué)好,。
作者: 悠悠yinj 時(shí)間: 2023-3-22 21:47
謝謝樓主分享
作者: 邢云鶴 時(shí)間: 2023-3-23 08:11
感謝分享
作者: LILY0818 時(shí)間: 2023-3-23 08:34
不錯(cuò),，學(xué)習(xí)了
作者: twzd333890501 時(shí)間: 2023-3-23 08:55
有趣且有用
作者: 機(jī)械設(shè)計(jì)1234 時(shí)間: 2023-12-4 14:18
6
作者: 李mengwei 時(shí)間: 2023-12-4 17:48
好好好，精華帖
作者: CarlosLee927118 時(shí)間: 2023-12-4 19:00
感謝分享
作者: 夜色已濃 時(shí)間: 2023-12-5 08:15
公差都是閉著眼睛標(biāo)的...
作者: 1370954583 時(shí)間: 2023-12-5 08:30
感謝分享
作者: CHAOOO 時(shí)間: 2023-12-5 09:38
頂一個(gè),！
作者: 西十 時(shí)間: 2023-12-6 17:19
謝謝
作者: wjyxlf521 時(shí)間: 2023-12-7 12:22
牛年年牛年牛
作者: FKUEDEJXSQ2 時(shí)間: 2023-12-7 14:36
一不小心看完了,，就服能把知識這么有趣的表達(dá)還清楚明了。
作者: Xcheng436 時(shí)間: 2024-5-15 08:56
大神我想問下,，圖紙上標(biāo)注“SIZE：ISO 14405 Ⓔ”是什么意思,，是將圖紙默認(rèn)原則更改為包容原則嗎
作者: 心中有你888 時(shí)間: 2024-5-30 13:55
很厲害，期待更新
作者: FKUEDEJXSQ2 時(shí)間: 2024-5-30 14:13
666
作者: 制圖小能手啊 時(shí)間: 2024-5-30 14:43
感謝分享
作者: 不如吃茶去丶 時(shí)間: 2024-9-10 10:33
平時(shí)出圖的標(biāo)注根本沒想那么多,，知其然不知其所以然,，還有很多要學(xué)習(xí)的
作者: 天成Y 時(shí)間: 2024-9-10 11:04
學(xué)習(xí)了，謝謝
作者: 菜又愛玩 時(shí)間: 2024-9-14 14:41
厲害
作者: 天朝不和諧 時(shí)間: 2024-9-15 11:18
作者: woshiwsm 時(shí)間: 2024-9-16 00:04
40m卡尺那個(gè)圖太帥了
作者: Ou-Shoukann 時(shí)間: 2024-9-16 09:56
好東西是藏不住的,，2020年的技術(shù)貼都被挖出來了,。學(xué)習(xí)了學(xué)習(xí)了。
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