关于 OD/ID 同心度您需要了解的 5 件事

关于 OD/ID 同心度您需要了解的 5 件事

同心度是机械制造和精密加工中的一个重要概念，特别是在管材采购中。本文将为您详细介绍同心度的定义、测量方法、应用场景以及与偏心度、跳动等概念的区别。

1. 什么是同心度？

在GD&T（几何尺寸和公差）中，同心度是一个复杂的概念，它用于为圆柱形或球形零件的中点建立公差带。圆柱度和同心度的主要区别在于：圆柱度是3D零件全轴圆度和直线度的指标，而同心度则是比较外径（OD）和内径（ID）或比较两个不同点的圆度。

同心度有时也被称为同轴度。根据GD&T Basics网站的解释，GD&T同心度“控制参考特征的中心轴到基准轴”。更简单地说，同心度可以被定义为管子、管道或其他圆柱体的壁厚恒定性的量度。这意味着如果同心度是“完美的”，那么外径和内径之间的壁厚在每个横截面、在管子直径周围的每个点上都是相同的。

同心度为何如此复杂？

同心度依赖于衍生轴的测量，而不是有形表面。换句话说，它创建了一个理论上的3D圆柱公差带，管的所有派生中点都必须落入其中。这就是为什么同心度通常只用于需要控制这些中点的高精度零件。

偏心与同心

当管的壁厚发生变化时，就会形成偏心管——由OD形成的圆心与由ID形成的圆心在不同点的管。偏心度通过查看横截面来确定管的最小和最大壁尺寸，然后计算最小和最大厚度之间的差值并将该数字分成两半。

2. OD/ID同心度标注

油管外径/内径同心度要求可以通过以下几种方式在图纸上表示：

• GD&T同心度符号，即圆中的圆
• 偏心率百分比
• TIR（总指标读数）
• 书面陈述，例如“OD和ID必须在0.00X英寸内同心”

谈论同心度时有时使用的另一个术语是壁跳动，这与TIR相同。壁跳动的计算方法是在零件绕轴旋转时在零件上放置一个指示器，不仅测量同心度，还测量零件的圆度。壁跳动源自管的偏心率，并描述了与指定标称壁相比壁厚的变化。这也可以表示为：

• 最大壁厚减去最小壁厚
• 偏心率x2（乘以2）

在图纸中使用这些（和其他）术语来描述同心度要求的情况下，材料供应商和精密金属切削车间不仅要确定使用何种机器工艺，还要确定如何测量同心度以使其符合规范。

3. 测量同心度的挑战

测量同心度的主要挑战包括：

• 建立理论中心轴的问题
• 需要对一系列横截面进行多次测量
• 精确绘制曲面并确定横截面的中点
• 绘制这一系列点以查看它们是否在圆柱公差范围内

可以使用千分尺或光学比较器来测量某些零件的同心度。但是，最好使用坐标测量机（CMM）或其他一些计算机测量设备。然而，CMM是耗时的，这反过来又意味着增加了成本。

另一个挑战是今天的微加工，要测量的零件通常比以往任何时候都小。例如，在医疗设备中用作组件的精密切割的微型管子的情况下，挑战在于如何检查非常非常小的管子中两个直径的同心度。

4. 何时需要同心度

由于所有这些复杂性，同心度通常仅用于需要非常高精度才能正常工作的零件。同心度是否重要取决于最终用途，例如某些具有自己OD的物理实体是否需要适合管道。例如：

• 一般来说，如果一个管子需要进入一个开口，而另一个零件需要适合管子ID，那么OD、ID和同心度可能都需要对齐，以便所有这些零件协同工作。
• 但是，如果应用需要液体或气体通过管子，则同心度可能无关紧要，因为管子的非同心度不会阻碍流通。

但即使同心度并不重要，了解离同心度有多远可能也很重要OD/ID可以。例如，如果液体或气体将在压力下流过管子，您可能需要指定可接受的最小壁厚以确保压力不会导致非同心管壁上的薄点破裂。

在某种程度上，材料的选择也可能与同心度或最小/最大壁厚有关。例如，如果您选择使用经过磨削形成零件的焊管，您可能需要指定最小厚度，以防止管壁磨得太薄而导致焊缝断裂。

同样，如果您的最终应用将使用管道在高压下移动液体，则拉制而非焊接的无缝材料可能是更好的选择，以最大程度地降低破损风险。但同样，如果管子只是将空气释放到环境中，那么无缝管就是过度设计的情况。

5. 另一种选择：同心度与跳动

在某些情况下，您可以通过用跳动替换同心度要求来避免验证同心度的时间和成本，更容易测量，更容易实现。同心度着眼于圆柱特征在理论轴上的中心程度，而跳动则着眼于特征与完全以旋转轴为中心的完美圆的偏离程度。换句话说，跳动是同心度和圆度的结合— 如果零件是完美的圆形，则跳动将等于同心度。

虽然同心度和跳动不是一回事，但它们通常可以互换使用以达到相同的基本最终结果。最大的区别在于，通过跳动，您可以物理地触摸和测量零件的表面。控制跳动也将控制同心度，尽管不能达到单独应用同心度的程度。

（详细了解跳动，包括环形跳动、总跳动和TIR。）

设计油管时考虑可实现的公差

请记住，生产在可接受公差范围内的零件的可行性是绘制图纸时至关重要的考虑因素。这就是为什么大多数机械师、测量技术人员和设计工程师建议尽可能避免OD/ID同心度。相反，您可以在管道图纸和设计中使用其他适用的GD&T符号 - 通过不首先将其设计到零件中来避免OD/ID同心度的挑战。

要了解有关指定GD&T特征和公差如何影响零件制造质量的更多信息，请下载我们的免费论文《如何微调报价请求以发挥最大优势：小型零件采购中的常见问题》。

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