双向对称公差是最理想、最推荐的尺寸公差标注方式。
不过很多公司依然按照传统、或者说按照教科书,大批量使用非双向对称公差。
非双向对称公差,在产品开发过程中总是需要不停转换成双向对称公差,例如产品设计时需要转换、模具设计时需要转换。
在转换过程中,不但会产生不便、无故增加工作量,同时还会产生转换错误,继而造成产品开发出现质量问题。
所以,我建议使用双向对称公差。
- 极限公差(包括单向极限公差),直接显示尺寸的上限值和小限值;
极限公差、单向公差、双向非对称公差等三种均属于非双向对称公差。
以上四种公差标注方式,虽然表现方式完全不同,如果仅仅从尺寸大小角度,四种公差标注可以完全互换。
在整个产品开发的全生命周期中,涉及到尺寸及公差的主要环节有四个阶段:
产品设计工程师在3D绘图时,会对零部件的每一个特征赋予一定的尺寸大小。在3D绘图时,尺寸是驱动变量,公差不涉及其中。 当3D绘图完成之后,工程师需要进行2D绘图,把零部件的关键尺寸和公差进行标注,以便于后续的制造和管控。
大批量的零件加工,例如注塑、冲压和压铸等,都需要通过模具进行生产。当产品设计完成之后,需要先设计加工相应的模具。产品设计工程师一般会把需要开模的零件3D和2D图一并发给模具工程师,进行模具设计。当前模具设计,一般是通过3D软件完成。
尺寸检测和管控,一般是基于产品设计时的2D图纸进行。
通过观察尺寸及公差在产品开发周期中的使用,我们会发现: 1)如果产品设计使用双向对称公差,那么就不存在任何转换问题 产品设计3D绘图时的尺寸,就是2D绘图时的名义值,公差对称分布。例如,3D图中密封圈直径5mm,默认是双向对称公差±0.1mm(0.1mm仅为举例用)。 模具工程师拿到零部件的3D图纸和2D图纸,可以直接按照名义值进行模具设计,不需要任何转换。 尺寸检测和管控时,使用双向对称公差,也利于尺寸的管控。 2)如果产品设计使用非双向对称公差,那么就会存在一系列的转换 转换的过程,就意味着错误可能会产生。
产品设计工程师在2D绘图时,如果以非双向对称公差标注,或者我们在3D绘图时就已经考虑到了会用非双向对称公公差;如图所示,密封圈直径5mm,实际上代表了5(+0.2 +0)mm。 那么,我们在设计与密封圈配合的其它零部件尺寸时,就需要牢记5mm代表5(+0.2 +0)mm,并把5mm转换为5(+0.2 +0)mm,去计算其它配合件的尺寸。 产品设计时的这种转换造成的错误比较隐蔽,我会单独写一篇文章。 在产品设计2D绘图,是基于3D图纸进行。3D图纸以非双向对称公差进行设计,那么我们一定要记住2D图纸也需要以非双向对称公差进行标注,否则会产生错误。 例如,密封圈在3D图中显示为直径5mm,实际上表示的是5(+0.2 +0)mm,那么后续在2D绘图时也需要这样标注。 通常2D绘图并不会在3D绘图之后就马上进行,因此经常要求工程师去回忆当初的设计意图。 如果零部件数量少、零件简单,那么出现问题和错误可能比较小。 然而,如果零部件数量多,而一个零件上就有几十个尺寸,那么在2D绘图时,可能我们就不会记得当初设计意图了,就会出现问题和错误。 在产品开发周期越来越紧张的今天,为了赶时间,很多模具设计都是以零件3D图进行,而没有时间等到零件2D图纸完成。 模具设计直接以零件3D图进行设计,所见即所得,模具工程师看到5mm的密封圈直径,就会认为代表着5±0.XXmm,会以5mm为中心值进行设计。
但是,实际上产品设计要的是5(+0.2 +0)mm。 如果按照这5mm为中心值设计模具、并开模,那么最终生产的密封圈直径,肯定就会出现不满足设计要求的情况。 如果模具设计以零件3D图和2D图纸进行,那么模具工程师看到的零件3D图尺寸和2D尺寸是不一致。 例如,在上文中,3D图纸密封圈直径5mm,2D图纸标注为5(+0.2 +0)mm 那么,模具工程师需要根据2D图纸上非双向对称公差,转换为5.1±0.1mm,再去设计模具3D和2D图纸。
如果2D图上的尺寸公差多、同时需要开模的零件多,那么转换不但会浪费模具工程师大量时间,同样会导致转换错误。