在ISO标准中表达ASME的复合轮廓度

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到目前为止，复合公差Composite tolerance是AMSE标准中的专有概念，我们国标（GB/13319-2003)中也有用到“复合位置度公差“的概念，它来源于ISO5458:1998, 原文的意思是 Tolerance combination. 严格来讲，这两个是不一样的概念。

ASME的复合公差包括复合位置度和复合轮廓度，有很多详细的规定，也很实用，特别是那种只要加严方向而不需加严位置的场合，标注复合公差是一种经济适用的方法。ISO在所谓的复合公差上并没有下太大功夫，直接引用不能表达同样的要求。但它有自己特殊的符号，也同样能够表达美标中复合公差的功能。

在ISO中并没有复合轮廓度的概念。今天我们讨论的话题就是在ISO标准中如何表达ASME中的复合轮廓度。

在表达之前，我们要理清楚三个概念：

1. ASME中，复合公差的概念
   
2. ISO中的CZ（公共公差带）的用法
3. ISO中的基准阉割符号 ”><" 的含义

一. ASME中的复合公差

复合轮廓度可以用来控制单个特征或多个特征。复合公差典型的标记就是几行共享一个几何公差符号（每行都有自己的几何公差符号的，我们称之为组合公差，概念和复合公差不一样）：

如同组合公差一样的逻辑，只要实际被测要素同时满足两行（或多行）的要求，则该被测要素合格。

很多同行对复合公差的定义感到头疼。其实我们只要理解基准的功能后，再理解复合公差就非常好理解。

基准的功能是限制公差带的自由度（6个），自由度分为3个移动和3个转动，即我们称之为定位（移动）和定向（转动）。即基准只有两个功能，对公差带定位或者定向，或兼而有之。

我们再引入一个俗语“基准阉割”，即基准的某些功能（如定位功能）被阉割了，我们称之为基准阉割。所谓复合公差，指的是第二行及以下的所有基准的定位功能都被阉割了，只剩下定向功能。如图：

上图所示的第一行轮廓度，基准A功能齐全, 既能定位，有能定向。所以公差带的中心必须和A平行，而且和A的距离是27， 公差带的带宽是0.2。

第二行的基准A是被阉割过，基准A只具备定向功能，即宽度为0.1的公差带必须和A平行，但和A的距离没有任何要求，也就是说，宽度为0.1的公差带在保证和A平行的状态下，可以上下自由移动。如下图：

上图所示宽度为0.2的公差带相对于A的位置和方向被定死了，而宽度为0.1的蓝色公差带必须和A平行，但是可以上下任意移动。只要实际零件的被测要素同时落在两个公差带范围以内，即实际被测要素落在两个公差带的交集范围内，该零件合格。

这里不难看出:

如果上图的被测要素是不规则的曲面，如果要加严控制它和基准A的方向，我们不能用平行度表示，不得不依赖于复合公差。

需要指出的是，在ASME里，当轮廓度控制多个特征的时候，他把多个特征看着一个特征来一起控制，即特征之间的相对方位关系被控制了。这一点和ISO是不一样的。如下图：

因为轮廓度的要求，在ASME标准里，两个宽度为0.4的公差带之间的相对方位关系必须保持理想（平行且距离为10）。在ISO里，若同样的标注且不加任何符号的话，公差带间的方位关系没有要求（相当于两个平面的平面度满足0.4就合格）。

在复合轮廓度中，第二行以及下行中的这个把特征组当成一个特征来控制的要求没有变化，同样保持。如下图：

左图中的特征组的复合轮廓度，第一行的公差带是右图中宽度为0.4的蓝色公差带，它的自由度被ABC三个基准限制死了。而第二行的公差带是宽度为0.2的绿色公差带，绿色公差带必须垂直于A，而且水平部分必须平行于B，因为B不再具备定位功能，所以绿色部分在保持和B理想的方向关系的情况下，可以上下左右任意移动（不能旋转）。注意是左右两个绿色的公差带是在保证理想的相对方位关系的情况下，像一个整体一样一起移动。

只要左右两边方孔的实际被测要素只要同时落在蓝色和绿色的公差带范围以内，该被测要素合格。

二. ISO中的CZ(Common Zone)公共公差带

CZ是ISO中特有的符号，表示公共公差带。应用的对象必须具备以下条件：

1. 应用对象是两个或两个以上的特征，即特征组
   
2. 公差带的自由度没有被基准完全限制（没有基准，基准对公差带的某些自由度不能做限制，或者基准带M， 或者基准只限制方向）

典型的CZ的用法是平面度的公共公差带：

这里的要求是三个被测要素（面）必须同时落在一个宽度为0.1的公差带范围以内。即要求把三个特征当成一个特征来控制。

上面已经提到过，在ISO里，轮廓度应用在特征组上时，并不具备ASME的轮廓度的功能（多个特征当成一个特征控制的功能），若要使ISO的轮廓度在控制特征组时具备ASME的轮廓度的功能，必须应用修饰符号CZ. 如下图：

这时的轮廓度所控制的公差带之间，就必须具备理想的方位关系。等同于ASME的轮廓度了。

三. ISO中的基准阉割符号 "><"

基准阉割符号"><", 也是ISO特有的符号。严肃一点的术语叫”基准去定位符号”， 也就是把基准的定位功能阉割，只剩下定向功能。见下图：

见上图，如果B基准后边没有加基准阉割符号“><", 因为B和A的功能完全一样，根据基准的优先级制度，A作为第二基准就没有任何作用。

但是B的定位功能被阉割后，只起到定向的作用。其公差带（宽度为0.2的两平行平面之间的区域）必须和B保持理想的平行关系，但公差带上下移动的自由度由A控制，所以这里B定向，A定位。

好了，我们已经理清楚了三个概念，我们来看看如何在ISO的背景下表达ASME中的复合轮廓度，见下图（ASME背景）：

根据我们对复合公差的了解：

1. 第一行表达控制两个特征组的公差带相对于基准系ABC的位置，两个特征是当成一个特征控制。
2. 第二行表达的控制两个特征相对于A的方向（垂直）和B的方向，B不再控制位置。两个特征当成一个特征来控制。
   
3. 
   

根据以上分析，在ISO里可以表达如下：

这里的A基准本来只控制公差带的方向，所以不需要被阉割。

所以在ISO标准的背景下，只要用恰当的符号也能表达ASME中的复合位置度功能。

最后有同行不仅要问，在什么情况下我们使用复合轮廓度呢？

在前面我已经提到，当有的工况需要加严方向，不需要同时加严位置的时候，我们需要用复合轮廓度:

如上图中的车身外观和内饰，各两件之间的缝隙直接影响到产品的外观，从用户审美的角度出发，这些缝隙之间的均匀度比缝隙的大小更重要。所以可采用复合轮廓都控制各零件接缝处的轮廓，从而达到缝隙均匀度加严，缝隙大小相对放松。

另外，在切割机台锯里，为了保证切割的顺畅和精度，对锯片相对于导向尺的方向（平行度）和锯片相对于刻度尺的位置都提出了严格要求。但是在装配过程中因为刻度尺（一张长条形的粘贴标签）是根据锯片的位置最后贴上去的，所以该锯片对应的定位特征可采用复合轮廓度控制，加严锯片的方向控制，对锯片的位置控制相对放松，从而达到经济的目的。

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