CNC 加工件永远不会恰好达到公称尺寸。切削力、刀具磨损、热膨胀和材料行为都会带来偏差,这就是为什么图纸上的每个尺寸都需要明确公差或可依赖的通用默认值。真正伤脑筋的往往是那个没人想到的尺寸:它默认采用的标准可能比零件实际需要的更宽松,也可能比预算允许的更紧。
本指南是完整的参考:ISO 表格、实用层级,以及让你不必为用不到的精度付费的标注规则。
1. ISO 2768-1:默认标准
ISO 2768-1 为未单独标注的线性尺寸和角度尺寸定义通用公差。共四个等级,允许偏差随等级变粗和公称尺寸变大而增大:
| 公称尺寸范围 | 精密 (f) | 中等 (m) | 粗糙 (c) |
|---|---|---|---|
| 0.5 – 3 mm | ±0.05 mm | ±0.10 mm | ±0.20 mm |
| Over 3 – 6 mm | ±0.05 mm | ±0.10 mm | ±0.30 mm |
| Over 6 – 30 mm | ±0.10 mm | ±0.20 mm | ±0.50 mm |
| Over 30 – 120 mm | ±0.15 mm | ±0.30 mm | ±0.80 mm |
| Over 120 – 400 mm | ±0.20 mm | ±0.50 mm | ±1.20 mm |
| Over 400 – 1000 mm | ±0.30 mm | ±0.80 mm | ±2.00 mm |
标注 ISO 2768-m 的图纸会对每个未标注尺寸应用中等等级,这是机械设计中最常见的默认设置。ISO 2768-2 单独涵盖几何公差(平面度、垂直度等),并有自己的 H/K/L 等级表;当图纸有要求时请引用它。
2. ISO 286:配合特征的配合代号
在零件配合处,双边公差由配合代号取代。ISO 286 将公差等级 IT6 至 IT8 定义为常见加工范围,并结合基本偏差字母(孔用 H,轴用 g/h):
| 公称 (mm) | IT6 | IT7 | IT8 |
|---|---|---|---|
| Up to 3 | 0.006 | 0.010 | 0.014 |
| 3 – 6 | 0.008 | 0.012 | 0.018 |
| 6 – 10 | 0.009 | 0.015 | 0.022 |
| 10 – 18 | 0.011 | 0.018 | 0.027 |
| 18 – 30 | 0.013 | 0.021 | 0.033 |
| 30 – 50 | 0.016 | 0.025 | 0.039 |
| 50 – 80 | 0.019 | 0.030 | 0.046 |
| 80 – 120 | 0.022 | 0.035 | 0.054 |
实际配合用法:H7/g6 是典型的滑动间隙配合,H7/h6 是过渡配合,压配合则采用更紧的轴公差带。数值随直径变化,配合代号不是通用值。图纸应同时标明两个配合部件和所需配合,而不仅仅是公差带。
3. 三个实用层级
| 层级 | 典型范围 | 检验 | 最适用于 |
|---|---|---|---|
| 标准 | ±0.1 – 0.2 mm | 手工量具、抽检 | 支架、外壳、非关键特征 |
| 精密 | ±0.05 – 0.1 mm | CMM 验证、出具报告 | 功能件、配合特征 |
| 高精度 | ±0.01 – 0.025 mm | 全面 CMM、受控环境 | 航空航天、医疗、光学、轴承座 |
成本现实:紧公差的零件成本通常是标准公差的约 2–5 倍,原因在于更慢的精修走刀、多次测量循环和环境控制。正是这个倍数关系,才有了下一节。
4. 如何正确标注公差
区分经济图纸与昂贵图纸的关键纪律:
- 整张图纸引用通用标准(ISO 2768-m)
- 只单独标注功能上需要更严控制的特征
- 对功能关系使用 GD&T(位置、平面度、垂直度),而不是一排坐标尺寸
- 单独标注表面粗糙度(Ra),它不是尺寸公差
- 确认供应商为标注特征提供 CMM 检验报告
实例:一个齿轮箱壳体整体采用 ISO 2768-m(一般几何形状 ±0.2–0.3 mm),轴承孔单独标注 ±0.01 mm,密封面标注平面度 ±0.013 mm。总检验负担:一份涵盖两个特征的 CMM 报告,而不是四十个尺寸的完整尺寸报告。
5. 当 ISO 2768 不够用时
当某个特征的配合或功能取决于超出通用标准的精度时,就需要紧公差加工:压配合孔、密封面、轴承座、需要经受数千次工作循环的配合特征。这些特征应单独用 GD&T 标注,而不是收紧整张图纸,只有功能尺寸需要额外的过程控制和检验。
并且请记住真正限制可达性的因素:材料的重要性不亚于机床能力。更硬、尺寸稳定、热膨胀低的材料比柔软或热反应敏感的材料能更稳定地保持公差。两家工厂在纸面上报价相同公差,在一批零件中的实际一致性却可能大不相同,请询问过程能力,而不只是数字。
6. 快速参考卡
| 你的需求 | 标注方式 |
|---|---|
| 一般零件,配合不关键 | 整张图纸采用 ISO 2768-m |
| 轴上的滑动配合 | 在配合直径处标注 ISO 286 配合代号(如 H7/g6) |
| 轴承孔 | 单独标注 ±0.01 mm |
| 密封面 | 通过 GD&T 标注平面度(如 ±0.013 mm) |
| 压配合 | 按 ISO 286 在直径处标注过盈配合代号 |
| 表面外观 | Ra 值(参见表面粗糙度指南),不是公差 |
公差纪律是机加工零件上最便宜的工程杠杆:正确的图纸与错误的图纸生产成本相同,却能省下一半制造费用。如果你的图纸即将报价,而公差策略是“处处收紧”,那就在第一刀之前先谈清楚。