做了这么多年的工程师，居然会不知道公差的功能？看完这篇，应该都懂了。
大家不禁要问：做了这么多年的工程师，居然会不知道公差的功能？
事实上想谈这个话题很久了，因为在工作中经常会遇到一些图纸的公差定义不清或越俎代庖地定义了很多工艺参数。
公差是机械工程图纸最关键的部分，它决定了产品的功能及制造、检测成本。只有真正地理解了公差的功能，我们才能设计出合理的公差。下面从三个方面来介绍公差的功能。
公差的第一个功能也是最主要的功能是描述了产品的配合功能关系。
我们一直说功能是王，满足产品的配合及功能要求是定义公差的唯一标准。公差应定义零件上的每个形体满足配合和功能允许的偏差。
那么我们是如何在图纸上表达零件的功能要求呢？
一句话，就是通过对各种公差及公差原则的使用来描述零件上每个形体的大小、形状、方向及位置的允许偏差，从而确保产品满足功能要求。
这里讲一下零件几何形体的属性与各种公差间的关系。
一个零件几何形体有五个基本属性，即大小，形状，方向，位置及表面纹理（粗糙度）。
我们应按产品功能要求对这五个基本属性逐一定义清楚，那么我们图纸的完整性就得到了保障。表面纹理是形体的一个微观属性，我们不在这里详加讨论。
零件几何形体的其它四个基本属性可以用六种公差来定义，即尺寸公差，形状公差，方向公差，位置公差，轮廓度公差及跳动公差。它们之间的关系如下图所示。
对于形体的大小，我们可以用尺寸公差及轮廓度公差来控制。
对于形状，我们知道按包容原则，尺寸公差可以控制形体的形状，当尺寸公差不足以精确定义形体的形状时，我们可以选择合适的形状公差来控制；轮廓度公差和跳动公差都能直接控制形体形状，而方向公差及位置公差可以间接控制形体形状，因此所有这六种公差都能直接或间接地控制形体的形状，我们在定义形状公差的同时必须考虑其它公差对形状公差的影响。
对于方向，最直接的方法是用方向公差，位置公差在定义了形体的位置的同时也控制了它的方向，而轮廓度公差和跳动公差也可以直接控制形体的方向。
对于形体 位置，我们可以通过轮廓度公差，位置公差及跳动公差来定义。
如果反过来看这个关系图，就有：尺寸公差可以控制形体的大小和形状，形状公差只能控制形体的形状，方向公差可以控制形体的方向和形状，位置公差可以控制形体的形状，方向和位置，跳动公差也可以控制形状，方向和位置，而轮廓度公差则可以控制全部四种属性。
回归正题，我们知道了控制形体四个属性的六种公差，那么怎样才能合理使用这六种手段来实现产品的功能呢？
第一步，分析产品功能需求；
第二步，确定需要控制的形体几何特征；
第三步，选择合适的基准，确定合理的公差类型和公差带大小。
只有充分理解了产品的配合和功能需求，才能决定我们需要控制什么，使用何种公差，公差带是多少，以及如何选择基准特征。
我们分析一下上图中连轴器的配合情况，它的底面与曲轴表面帖合，下端凸台与曲轴凹孔配合起辅助定位作用，通过五个螺栓固定在曲轴上，它的上端轴与皮带轮配合，轴的跟部台阶对皮带轮定位，轴的长度不能超过皮带轮的厚度。
通过以上分析，对这个零件的图纸定义应满足以下要求：
1.保证底面与曲轴表面的有效帖合
2.保证下端凸台与曲轴凹孔合理间隙配合
3.保证下端凸台端面与曲轴凹孔底面无干涉
4.保证装配时五个螺栓能同时进入曲轴
5.保证上端轴台阶的高度以定位皮带轮
6.保证上端轴与皮带轮孔的合理配合间隙
7.保证上端面的高度不高出皮带轮的高度
为满足以上要求，我们对这个零件图纸作了如下定义：
1. 由于装配时底面是主定位面，因此选择它为第一基准特征，并对它定义了合理的平面度以确保装配时的配合面有效接触。
2. 下端凸台起到辅助定位作用，因此选为第二基准形体，为确保可装入性及最小装配间隙，我们在定义了它的直径的同时还定义了相对第一基准的垂直度要求。
3. 由于零件是回转体，且五个螺栓孔是均匀分布的，因此不需要选择第三基准形体来约束它的旋转自由度。
4. 通过定义下端凸台端面的轮廓度来确定端面高度，保证不与曲轴凹孔底面干涉
5. 定义五个螺栓孔的直径和位置度，确保螺栓的可装配性
6. 定义上端轴根部台阶面的轮廓来确定其高度，以确定皮带轮的位置
7. 定义了上端轴的直径及位置度，在确保与皮带轮有合理间隙的同时确定了皮带轮相对位置。
8. 定义了上端面的轮廓度来确保其不高出皮带轮端面。
因此我们就得到了下面这张能完全满足功能的零件图纸。当然我们也可以用尺寸公差来代替轮廓度公差，或选用其它的公差来控制，只要零件的所有配合功能都能得到保障就都是允许的。
如果感兴趣，大家可以按照同样的思路来分析一下皮带轮的配合功能。
公差的第二个功能是传递了制造的要求。
这里讲制造要求，并不是要在图纸上来规定制造工艺要求，我们在讲制图基本准则里已经强调过，产品图纸上不应标注加工工艺方法及参数。
这里对制造的要求是通过对形体的公差大小的定义来传递的，制造工程应该根据尺寸的大小及公差的精度要求来选择合适的机床、加工方法及刀具，还应该根据图纸规定的设计基准来设计制造合适的夹具，并确定合理的加工顺序。当制造过程无法采用设计基准来定位零件时，允许采用合适的转换基准，但此时必须充分考虑转换基准对零件公差所带来的影响以保证制造出来的零件能满足设计要求，从而确保产品功能。
公差的第三个功能是表达了检测的要求。
图纸定义的基准坐标系规定了检测时零件的定位方法和顺序，基本尺寸和公差定义了公差带的形状和大小以及它在基准坐标系中的方向和位置。
尺寸和公差决定了检测工具，检具要求，接受准则及验证方法。
检测过程中必须采用与设计基准相同的基准体系，以确保零件满足设计要求。
以上是对公差的三个基本功能的解读。需要强调的是满足配合和功能要求是公差的首要功能，其它两个都是附带功能。在设计过程中一定要按照零件的配合和功能要求来定义它的尺寸和公差，而不是为了满足制造的能力或检测的方法。当然在满足配合功能的前提下，应该尽量放宽公差带，以满足可制造性要求，降低 制造和检测成本。
