刀柄片公差与配合详解

把同一份图纸交给五家工厂,报价会相差两倍。这种差异的大部分来自公差。并不是工厂对难度看法不同,而是一份有四十处严格标注的图纸,逼着每家工厂都把本不该需要的检验和废品计入价格。

下面说明刀柄片上真正需要严格的部分,以及不需要的部分。

控制配合的特征

螺丝孔位置。 这是最重要的一项。刀柄片用螺丝固定在内衬或框架上,如果孔位不对,刀柄片一侧会翘起,或者螺丝卡住。请按规定的基准标注真位置度,通常在0.05 mm以内。要用位置度公差,而不是每个坐标各自加减,这个区别很重要,而且位置度更便宜、更容易保证。

沉孔深度。 凸出的螺丝头是成品刀上最显眼的缺陷。深度公差大约±0.05 mm;直径可以更宽松。

配合面处的整体厚度。 决定刀柄片是否与表面齐平。±0.05 mm通常就够了。请注意,这是配合面处的厚度,而不是含轮廓的最大厚度。

任何与内衬定位的表面。 如果有台阶、凹口或定位凸台,那就是配合特征。背面的其余部分都是外观性质的。

枢轴避让孔(如有)。 它需要的是避让,而不是配合。请在大的一侧给宽松的公差。

不需要严格的部分

外形轮廓。曲面。倒角宽度。为减重而存在的腔体深度。拇指坡的形状。这些都是用手去感觉的,而不是测量的,而且没有一项会在装配中叠加公差。

把它们留给一般公差栏。ISO 2768中等级是合理的默认值,也是图纸没有说明时大多数工厂所假定的:对轮廓没问题,对螺丝孔位则是灾难,这正是要明确标注螺丝孔位的原因。

严格公差为什么要花钱

有四项各自独立的成本,这就是倍数让人吃惊的原因:

加工更慢。 精加工走刀更轻,次数更多。
更好的刀具,更早更换。 一把已磨损、仍能切出可接受外观面的刀具,保持不住严格的尺寸。
更多检验。 0.02 mm的标注通常意味着用三坐标而不是卡尺,每件都要时间。
废品。 本来能出货的零件现在出不了货。

每一项都不大。合在一起,就是一份可行的报价与一份您要去争论的报价之间的差别。

基准

请指定一个。有公差而没有基准体系的图纸是含糊的,工厂会选一个适合它自己夹具的基准,而这可能并不是对您装配重要的那个面。

对刀柄片,通常的选择是以平整的配合面为第一基准,一个螺丝孔为第二基准。请写在图纸上。

表面粗糙度

Ra 1.6微米是正常的机加工表面,大多数表面处理都在其上进行。Ra 0.8要花真钱,只有在抛光之下才值得。比这更细的不是EDC的要求。

请注意,表面处理工艺无论如何都会改变表面:滚磨喷砂和喷珠都会抹去加工纹理。在将被喷砂的面上标注精细的Ra,是在烧钱。

成对配套

如果左右刀柄片必须在目视上对称,请说明,并要求按一对而不是两个零件号来生产和检验。两片各自都在公差内、但处于公差带两端的刀柄片,装在成品刀上可能显得明显不配套。

原则

标出控制装配的三四个尺寸。其余留给一般公差。指定一个基准。仅这一条纪律,就能在不改变客户会注意到的任何东西的前提下,让典型的EDC报价降低百分之十五到二十。发送图纸,我们会告诉您哪些标注什么也没做。相关阅读:如何写出工厂能报价的询价单。

实践中的ISO 2768

大多数EDC图纸都依赖一个一般公差栏,不管有没有写明。ISO 2768就是定义它的标准,了解这些数字有助于您判断默认值是否够用。

对于线性尺寸,ISO 2768中等级(m)大致如下:

公称尺寸	允许偏差
0.5 到 3 mm	±0.1 mm
3 到 6 mm	±0.1 mm
6 到 30 mm	±0.2 mm
30 到 120 mm	±0.3 mm

ISO 2768精密级(f)大约是这些值的一半。对EDC零件,2768-f是合理的默认值:它完全在任何称职工厂无需特别努力就能保持的范围内,并且在不触发检验成本的情况下,让外观尺寸比中等级更紧。

请在图纸上写明等级:“未注公差按ISO 2768-f”。一行字,就消除了本来要由编程的人来决定的含糊。

真位置度与正负公差

对于螺丝孔位,在X和Y坐标上加减公差会形成方形公差带。真位置度形成的是圆形公差带。

对于同样的最大误差,圆形公差带的面积更大,也就是说在同样的功能结果下,工厂可用的公差更大。它既更正确,也更便宜。请对孔位使用它。

像“位置度直径0.1 mm,基准A-B”这样的标注,比“X和Y方向±0.05”更有用、更标准、也更便宜。

公差叠加

最容易让人栽跟头的失败:每个尺寸都在公差内,装配却仍然不行。

刀柄片、内衬和螺丝各有公差。如果刀柄片的沉孔在浅的一端,内衬在厚的一端,螺丝头在高的一端,即使没有任何一项超出规格,螺丝头也会凸出来。

两种缓解办法:

在发图之前先算一下。 把叠加特征上的最坏情况偏差加起来,看结果是否仍然可行。
只收紧起主导作用的那一个特征。 通常是沉孔深度。把一个尺寸收紧一半,比把四个尺寸各收紧四分之一便宜。

平面度,以及刀柄片为何会弯曲

平面度是形状公差,与厚度是两回事。刀柄片可以处处正好是3.00 mm厚,却仍然明显弯曲。

这是因为从轧制板材上不均匀地去除材料,会释放残余应力。解决办法是使用去应力板材(T651状态,参见6061与7075)、在粗加工和精加工之间加一道去应力工序,或对称加工零件使应力均匀释放。

如果配合面的平面度重要,请明确标注:“配合面整体平面度0.05”。没有标注,就没有人去检查。

螺纹孔

有两点值得写明,而不是假定:

螺纹等级。 6H是标准的内螺纹配合,也是合理的默认值。请写出来。

完整螺纹深度与钻孔深度。 盲孔底部有不完整螺纹。如果您的螺丝需要五圈完整啮合,请指定完整螺纹深度,而不是孔深。

绘制图纸

一份可用的EDC图纸包含:

标题栏,写明零件名称、版本、材料、表面处理和单位
一条一般公差说明,指明ISO 2768-f
基准体系,通常是配合面加一个孔
三四个标为关键的尺寸,带有真实的公差
其余尺寸只标注而不给公差,归入一般公差栏
关于边缘状态以及尺寸是表面处理前还是后的说明

它能放在一张图纸上,并且是一份完整的规格。连同STEP一起发送,另见应该发送哪种CAD文件。

FAQ

好的工厂实际能保持什么公差? 对支撑良好的特征,配合适当的夹具,日常能做到±0.02 mm。±0.005 mm借助三坐标检测和磨削可以做到,但要付出实际成本。问题从来不是什么能做到,而是什么值得付钱。

轮廓需要标公差吗? 不需要。如果轮廓对配合确实重要,就给轮廓度公差,否则留给一般公差栏。轮廓是用手感觉的,而不是测量的。

螺丝孔直径要多严? 宽松。避让孔就应该避让。重要的是位置,而不是直径。

如果我不知道哪些尺寸是关键的怎么办? 改为描述装配:“这个面贴着内衬,这些孔让M2螺丝穿到框架上”。任何称职的工厂都能据此识别出关键特征并告诉您。这比瞎猜公差是更好的需求说明。

更严的公差能提高质量吗? 只对控制功能的特征有效。对其余一切,它只会增加成本和废品,而不改变客户感知到的任何东西。

首件之后可以放宽公差吗? 可以,而且值得这么做。如果首件表明工厂保持某个尺寸绰绰有余,在量产中放宽该标注可以降低检验成本。请询问。

刀柄片的公差与配合:该标注什么,该留给一般公差什么