14、工程设计中的公差与配合：传统公差与几何尺寸和公差（GD&T）详解

工程设计中的公差与配合：传统公差与几何尺寸和公差（GD&T）详解

在工程设计领域，公差与配合是确保零件能够准确装配和正常工作的关键因素。本文将深入探讨传统公差和几何尺寸和公差（GD&T）的相关知识，包括它们的概念、应用以及各自的优缺点。

1. 基础知识：互换性制造与公差概念

在现代工业中，互换性制造是一种重要的生产方式。它允许零件在不同的地点制造，然后集中进行装配。这种方式为第三方公司生产替换零件或定制零件提供了可能。

公差是指特定尺寸允许的变化范围。在设计过程中，工程师需要根据产品的要求和制造工艺，合理确定公差范围。例如，在设计一个车轮组件时，为了确保衬套能够在轴上自由旋转，设计师需要为轴和衬套分别指定合适的尺寸范围。轴的最大直径范围为0.7435 - 0.7455，衬套的孔直径范围为0.7500 - 0.7535。如果每个零件都在规定的尺寸范围内加工，衬套的直径将大于轴的直径，从而实现自由旋转。

然而，新工程师在设计过程中可能会遇到一些问题。缺乏经验可能导致他们在做出正确的设计决策时遇到困难。例如，不了解产品的历史和功能，可能会使他们在确定零件的配合方式和材料选择上出现偏差。此外，不恰当的公差值应用也可能导致问题。如果公差值太小，可能会增加加工成本；而公差值太大，则可能导致零件无法正常工作。

2. 公差的表示格式

公差尺寸可以用多种常见格式表示，包括单边公差、双边公差和极限尺寸。

单边公差是指所有偏差都在基本尺寸的一个方向上。对于公制尺寸，通常显示一个不带正负号的零；对于英制尺寸，公差值的小数位数与基本尺寸相同，并加上相应的正负号。

双边公差是指偏差在基本尺