零件可互換性和尺寸公差的概念后來已經成為制造的標準部分。不幸的是，公差的誤用可能會導致一系列問題。例如，過于嚴格的公差可能要求零件經過二次磨削或電火花放電（EDM）加工才能完成，從而不必要地增加成本和交貨時間。“過松”的公差或與配套零件的公差不符可能會導致裝配不可能，導致需要返工，或者在最糟糕的情況下，使成品無法使用。

為了避免這些不愉快的情況，本設計提示提供了一些建議，介紹了如何在Protolabs正確應用零件公差，以及一些常用的標記的定義。我們還將探討零件公差的行業標準，即在美國機械工程師協會（ASME）Y14.5規范下定義的“幾何尺寸和公差”（Geometric Dimensioning and Tolerancing，GD&T）系統。

CNC加工的標準公差

在Protolabs的標準原型和生產加工公差為正負0.005英寸（0.13毫米）。這意味著任何零件特征的位置、寬度、長度、厚度或直徑與名義尺寸的偏差不會超過這個值。例如，您計劃訂購的1英寸（25.4毫米）寬支架將在0.995英寸到1.005英寸之間（25.273毫米到25.527毫米）測量，而該支架一側的0.25英寸（6.35毫米）孔的直徑將在0.245英寸到0.255英寸之間（6.223毫米到6.477毫米）。

這已經相當接近了，但如果您需要更高的精度，我們的標準精密或生產加工公差為正負0.002英寸（0.051毫米）。我們還能夠在鉸孔上保持正負0.0005英寸（0.0127毫米），并在零件的同一側上特征位置保持正負0.002英寸（0.051毫米）。然而，根據零件的幾何形狀和材料，通常可以實現更高的精度，前提是您在上傳文件時讓我們知道您的要求。對于這些和其他特殊情況，請務必在上傳文件報價時做好標注。

CNC加工的公差指南

另外，請注意這些都是雙邊公差。如果以單邊方式表示，標準公差將為正0.000/負0.010英寸（或正0.010/負0.000英寸），而在我們的支架示例中，基于極限的公差將是1.005/0.995英寸。

所有這些都是可接受的，公差的度量單位也可以使用公制值，只要在設計中明確注明。為避免混淆，請堅持使用“三位小數”顯示尺寸和公差，避免額外的零，比如1.0000英寸或0.2500英寸，除非有絕對必要。

對于加工公差的考慮還包括表面粗糙度，標準提供的平坦和垂直表面的表面粗糙度為63微英寸，而曲面的表面粗糙度為125微英寸或更好。

這對大多數用途來說已經足夠了，但對于金屬零件上的外觀要求較高的表面，通常可以通過輕微的噴丸處理來改善外觀。查看我們的CNC表面處理指南以獲取示例，如果您需要更平滑的表面，請在設計中注明，我們將盡力滿足您的要求。

幾何尺寸和公差

另一個需要考慮的因素是，如前所述，我們可以接受GD&T公差。這提供了更深層次的質量控制，包括各種零件特征之間的關系，以及形狀和適合度的限定條件。以下是一些常見的GD&T公差：

真位置（True position）：在之前提到的支架示例中，我們通過指定X和Y距離及其允許與一對垂直零件邊緣的偏差來指定孔的位置。在GD&T中，孔的位置將由其相對參考基準的真位置來指定，伴隨著MMC（最大材料條件）或LMC（最小材料條件）的限定條件。

平面度（Flatness）：銑削表面通常相當平坦，但由于在加工過程中的內部材料應力或夾緊力，一些變形可能會發生，特別是在薄壁和塑料零件上，一旦零件從機器上取下來，就會發生一些翹曲。GD&T平面度公差通過定義一個銑削表面必須位于其中的兩個平行平面來控制這一點。

圓度（Cylindricity）：由于大多數銑削表面相當平坦，大多數孔和轉動表面都相當圓，因此使用正負0.005英寸（0.127毫米）的公差，支架示例中的0.25英寸（6.35毫米）孔可能在一種方向上呈橢圓形，尺寸為0.245英寸（6.223毫米），而在另一方向上為0.255英寸（6.477毫米）。使用圓度，即規定了一個加工孔必須位于其中的兩個同心圓柱內，制造商可以消除這種不太可能的情況。

同軸度（Concentricity）：靶心上的環是同軸的，就像您汽車上的車輪是同軸的一樣。如果一個鉆孔或鉸孔必須與同軸的法蘭孔或圓形法蘭墊塊完全一致，那么同軸度的要求是確保這一點的最佳方式。

垂直度（Perpendicularity）：顧名思義，垂直度確定了一個水平加工表面到附近垂直表面的最大偏差。它還可以用于控制轉臺肩部與相鄰直徑或零件中心軸的垂直度。

GD&T還有其他方面需要考慮，包括平行度、直線度、輪廓和角度等，這些都在ASME Y14.5中詳細規定。然而，與任何其他非標準公差一樣，它們必須在上傳設計時標出。使用GD&T的公差還意味著項目將繞過我們的自動報價過程，而會轉到我們的myRapid報價體驗，以獲得CNC加工的高精度/高數量選項。