單一要素的尺寸公差無法控制其形狀與位置誤差,因此必須引入形位公差,形成一套協同控制的精度保障體系。
尺寸公差(如Φ20±0.01)僅控制要素的局部實際尺寸,但無法約束其圓度、直線度或軸線位置。例如,一根軸徑尺寸全部合格,仍可能因彎曲而無法裝入孔中。此時,需用直線度公差加以限制。更為關鍵的是,對于非標設備中大量存在的孔軸配合、齒輪嚙合、導軌滑塊運動副,必須嚴格控制要素之間的相對位置關系,這正是形位公差的用武之地。基準體系是形位公差的靈魂。一個合理的基準體系應模擬零件的裝配與功能狀態。通常選擇設備中作為主要安裝、定位或傳遞動力的表面、軸線或中心平面作為基準(如A、B、C)。例如,一個伺服電機的安裝法蘭,其端面(作為軸向定位基準)和止口圓柱面(作為徑向定位基準)應被為基準要素,安裝孔組的位置度公差則需相對于此基準系來標注,以保證電機與傳動部件的精準對中。遵循獨立原則與相關要求。在非標設計中,絕大多數情況下應遵循“獨立原則”,即尺寸公差與形位公差彼此獨立,分別滿足。這為制造和檢測提供了清晰的判據。但當功能需要時,可采用“大實體要求”(符號Ⓜ)或“小實體要求”(符號Ⓔ)。例如,用于閥板定位的銷孔,其位置度公差采用大實體要求,可以在孔的實際尺寸偏離大實體尺寸時,獲得額外的位置公差補償,這既保證了裝配互換性,又降低了制造成本。公差值的科學賦值。形位公差值通常與尺寸公差等級、要素功能及加工工藝能力相關聯。一般原則是:形狀公差 < 位置公差 < 尺寸公差。對于精密滑動配合,需給定嚴格的平行度與垂直度;對于僅起連接作用的緊固件過孔,則可賦予較大的位置度公差。經驗豐富的設計師會根據車間現有設備(如數控銑床、加工中心)的普遍精度水平來賦值,避免提出不切實際、導致加工成本激增的過高要求。尺寸與形位公差的協同標注,是將抽象設計概念轉化為可制造、可檢驗、可裝配的技術指令。它體現了設計師對功能、工藝與經濟性的綜合考量,是非標機械實現高可靠性、高一致性的技術基石。