零件可互换性和尺寸公差的概念后来已经成为制造的标准部分。不幸的是，公差的误用可能会导致一系列问题。例如，过于严格的公差可能要求零件经过二次磨削或电火花放电（EDM）加工才能完成，从而不必要地增加成本和交货时间。“过松”的公差或与配套零件的公差不符可能会导致装配不可能，导致需要返工，或者在最糟糕的情况下，使成品无法使用。

为了避免这些不愉快的情况，本设计提示提供了一些建议，介绍了如何在Protolabs正确应用零件公差，以及一些常用的标记的定义。我们还将探讨零件公差的行业标准，即在美国机械工程师协会（ASME）Y14.5规范下定义的“几何尺寸和公差”（Geometric Dimensioning and Tolerancing，GD&T）系统。

CNC加工的标准公差

在Protolabs的标准原型和生产加工公差为正负0.005英寸（0.13毫米）。这意味着任何零件特征的位置、宽度、长度、厚度或直径与名义尺寸的偏差不会超过这个值。例如，您计划订购的1英寸（25.4毫米）宽支架将在0.995英寸到1.005英寸之间（25.273毫米到25.527毫米）测量，而该支架一侧的0.25英寸（6.35毫米）孔的直径将在0.245英寸到0.255英寸之间（6.223毫米到6.477毫米）。

这已经相当接近了，但如果您需要更高的精度，我们的标准精密或生产加工公差为正负0.002英寸（0.051毫米）。我们还能够在铰孔上保持正负0.0005英寸（0.0127毫米），并在零件的同一侧上特征位置保持正负0.002英寸（0.051毫米）。然而，根据零件的几何形状和材料，通常可以实现更高的精度，前提是您在上传文件时让我们知道您的要求。对于这些和其他特殊情况，请务必在上传文件报价时做好标注。

CNC加工的公差指南

另外，请注意这些都是双边公差。如果以单边方式表示，标准公差将为正0.000/负0.010英寸（或正0.010/负0.000英寸），而在我们的支架示例中，基于极限的公差将是1.005/0.995英寸。

所有这些都是可接受的，公差的度量单位也可以使用公制值，只要在设计中明确注明。为避免混淆，请坚持使用“三位小数”显示尺寸和公差，避免额外的零，比如1.0000英寸或0.2500英寸，除非有绝对必要。

对于加工公差的考虑还包括表面粗糙度，标准提供的平坦和垂直表面的表面粗糙度为63微英寸，而曲面的表面粗糙度为125微英寸或更好。

这对大多数用途来说已经足够了，但对于金属零件上的外观要求较高的表面，通常可以通过轻微的喷丸处理来改善外观。查看我们的CNC表面处理指南以获取示例，如果您需要更平滑的表面，请在设计中注明，我们将尽力满足您的要求。

几何尺寸和公差

另一个需要考虑的因素是，如前所述，我们可以接受GD&T公差。这提供了更深层次的质量控制，包括各种零件特征之间的关系，以及形状和适合度的限定条件。以下是一些常见的GD&T公差：

真位置（True position）：在之前提到的支架示例中，我们通过指定X和Y距离及其允许与一对垂直零件边缘的偏差来指定孔的位置。在GD&T中，孔的位置将由其相对参考基准的真位置来指定，伴随着MMC（最大材料条件）或LMC（最小材料条件）的限定条件。

平面度（Flatness）：铣削表面通常相当平坦，但由于在加工过程中的内部材料应力或夹紧力，一些变形可能会发生，特别是在薄壁和塑料零件上，一旦零件从机器上取下来，就会发生一些翘曲。GD&T平面度公差通过定义一个铣削表面必须位于其中的两个平行平面来控制这一点。

圆度（Cylindricity）：由于大多数铣削表面相当平坦，大多数孔和转动表面都相当圆，因此使用正负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）孔可能在一种方向上呈椭圆形，尺寸为0.245英寸（6.223毫米），而在另一方向上为0.255英寸（6.477毫米）。使用圆度，即规定了一个加工孔必须位于其中的两个同心圆柱内，制造商可以消除这种不太可能的情况。

同轴度（Concentricity）：靶心上的环是同轴的，就像您汽车上的车轮是同轴的一样。如果一个钻孔或铰孔必须与同轴的法兰孔或圆形法兰垫块完全一致，那么同轴度的要求是确保这一点的最佳方式。

垂直度（Perpendicularity）：顾名思义，垂直度确定了一个水平加工表面到附近垂直表面的最大偏差。它还可以用于控制转台肩部与相邻直径或零件中心轴的垂直度。

GD&T还有其他方面需要考虑，包括平行度、直线度、轮廓和角度等，这些都在ASME Y14.5中详细规定。然而，与任何其他非标准公差一样，它们必须在上传设计时标出。使用GD&T的公差还意味着项目将绕过我们的自动报价过程，而会转到我们的myRapid报价体验，以获得CNC加工的高精度/高数量选项。