金属冲压公差：采购方应当指定什么

拿到图纸后，先找出哪些尺寸需要单独控制

先找出零件装配时的接触面、支承面和定位部位，再列出相应的尺寸、位置和形状要求。接着看，这些部位是在同一道冲裁工序中加工出来的，还是还要经过折弯。由此确定哪些尺寸和位置需要在成形后检查。

例如，50.00 ±0.10 mm 允许的范围是 49.90–50.10 mm，整个公差带宽度为 0.20 mm。这组上下限并没有说明该部位应位于哪里、朝向如何。尺寸公差与形状要求之间的关系，要按图纸采用的标准判断。因此，图纸应注明标准及版本，也要写清未单独标注尺寸的通用公差。

• 同一平面上的孔组：分别检查孔径和相对于功能基准的位置。孔距合格，不代表孔到外边缘的距离也合格。
• 折弯两侧的孔或安装面：检查它们在成品上的相对位置，因为折弯角度、半径和定位偏差都会影响最终结果。
• 支承面或配合间隙：先确定要检验零件自然放置时的形状，还是按规定装配后的形状，再把对应的测量状态写入检验要求。

冲孔为什么会有偏差？先分清模具间隙与零件公差

孔径公差规定成品孔的尺寸范围；冲裁间隙指凸模与凹模切刃之间的距离。MISUMI 的模具资料采用单边间隙来说明这一距离。改变这个间隙会影响剪切过程、断面质量和模具负荷，但不能直接把它写成成品孔的正负公差。

对于同心的圆形凸凹模，单边间隙 c =（凹模孔径 − 凸模直径）/ 2。假设板厚为 1.00 mm，模具设计者选用 c = 0.08 mm，凸模直径为 6.00 mm，则凹模孔径为 6.00 + 2 × 0.08 = 6.16 mm。这个例子假设单边间隙取板厚的 8%，即 0.08 mm；这不等于成品孔径允许 ±0.08 mm 的偏差。

普通冲孔断面可能有塌角、光亮带、断裂带和出口毛刺。卡尺在孔口量到的尺寸，与定位销穿过整个孔时遇到的情况可能不同。若定位销穿不过去，应先检查孔壁形状和出口毛刺，找出阻碍配合的位置，再决定是否需要调整孔径公差。

• 图纸上：写清成品孔径的上下限，单独标注孔位置要求，并注明配合部位允许的毛刺和边缘状态。
• 评审模具时：注明间隙是单边还是双边，再结合材料、板厚、凸凹模对中、刃口状态和磨损评估。
• 验收时：把孔径测量与功能通规检验分开。如果孔壁形状直接影响配合，就要评估是否需要增加整修、精冲或后续精加工。

X、Y 坐标都合格，为什么孔的位置度仍可能超差？

X、Y 两个方向分别给正负公差，形成的是矩形范围；直径形式的位置度，对应的公差带截面是圆形。两者表达的要求不同。判断孔位置是否合格前，要先确认图纸采用的基准体系和公差带形状。

以刚性足够的矩形安装底板为例：可用三个支承点对应主基准 A，两个侧向定位点对应 B，一个端部定位点对应 C。这就是用 3-2-1 定位方式模拟装配位置的一个例子。薄板可能在支承或夹持时变形，因此检具怎样支承和夹紧零件，仍要符合规定的测量条件。

表面的形状与方向也要分开看：平面度控制表面本身是否平整，不引用基准；垂直度控制该表面相对于基准的方向。安装面很平，仍可能整体倾斜。图纸采用 ASME 或 ISO GPS 标准时，尺寸、形状和修饰符的用法应遵循同一套标准。

为什么小小的折弯角度偏差也会影响装配？

同样的角度偏差，孔或安装点离折弯线越远，位置变化就越大。折弯力撤去后，材料会发生弹性恢复，这就是回弹。最终角度因此受到材料性能、厚度波动、零件形状和成形条件的共同影响。不能简单认为板材越厚或越硬，公差就一定要放宽。

例如，假设折弯边本身不发生变形，一个点距离理想折弯轴 40 mm。如果只有 1° 的转角偏差，该点在垂直于原定折弯边方向上的位移为 40 × sin(1°)，约 0.70 mm。

还可以从装配要求反推允许的角度偏差。如果这个点在该方向上最多只能移动 0.20 mm，并暂时把这 0.20 mm 全部留给角度偏差，允许的最大转角就是 arcsin(0.20 / 40) ≈ 0.286°。这还没有给折弯半径、板厚和定位偏差留出余量。因此，如果验收时真正关心的是能否装到位，图纸就应直接标注并控制成形后的安装位置。

• 折弯后孔变长：先检查孔周围的成形变形。可以评估把孔移出变形区域、增加适当避让，或调整为成形后冲孔、修孔；仅收紧折弯前的尺寸公差，不能消除折弯造成的变形。
• 角度合格但安装点错位：检查基准和整条尺寸链，包括安装点到折弯处的距离，以及折弯位置本身是否偏移。

收紧公差前，怎样先算清公差叠加？

先算出各个尺寸取上限、下限时的装配结果，再决定每个尺寸允许多大偏差。对于简单间隙 C = W − B，最小间隙等于槽宽最小值减去插入件宽度最大值，最大间隙则相反。只看名义间隙，也就是按名义尺寸算出的间隙，无法保证任意一对尺寸合格的零件都能装配。

假设以下都是完成表面处理后的尺寸：槽宽 W = 20.00 ±0.10 mm，插入件宽度 B = 19.70 ±0.10 mm。名义总间隙为 0.30 mm；最小间隙为 19.90 − 19.80 = 0.10 mm；最大间隙为 20.10 − 19.60 = 0.50 mm。这里算的是两侧合计的间隙，不是单侧间隙；各侧实际分到多少，取决于插入件的定位方式。

如果要求总间隙至少为 0.20 mm，而名义尺寸差仍为 0.30 mm，那么，仅考虑宽度尺寸的最不利组合时，两个“±”后面的数值相加就不能超过 0.10 mm。由此可以得到两种具体方案：

• 保留名义尺寸，把两个宽度的公差都改为 ±0.05 mm：最小间隙为 19.95 − 19.75 = 0.20 mm，最大间隙为 20.05 − 19.65 = 0.40 mm。这样就需要更严格地控制两个零件的宽度。
• 保留两个 ±0.10 mm 的公差，把插入件名义宽度改为 19.60 mm：最小间隙为 19.90 − 19.70 = 0.20 mm，最大间隙为 20.10 − 19.50 = 0.60 mm。这样可能让配合更松，还要确认 0.60 mm 的最大间隙是否可以接受。
• 这两种计算都只考虑成品宽度，还要另外评估错位、形状、温度和受力变形。已经规定成品尺寸时，不再重复扣除涂镀层厚度。若采用统计方法计算公差叠加，需要先了解各尺寸的实际分布及相关性，不能直接用统计结果代替最不利组合的检查。

应在自由状态、夹持状态，还是表面处理后测量？

测量状态本身就是验收要求的一部分。薄壁冲压件贴在平板上、夹在检具中，或用螺钉装配后，形状可能不同。确认样件合格之前，双方就应约定测量状态，避免因摆放或夹持方式不同，得出不同的结果。

表面处理也会影响配合。涂镀层可能增加接触面的厚度，去毛刺或其他工序可能改变边缘和形状。应明确尺寸适用于表面处理前还是处理后，并根据需要处理的表面和采用的工艺，确定应预留的涂镀层厚度。如果图纸已经规定成品尺寸，计算间隙时就不要再次扣除同一层涂镀层的厚度。

• 自由状态：明确支承位置和摆放方向，避免测量力在无意中压平零件。
• 夹持状态：写清定位点和夹紧顺序；需要控制夹紧力或螺钉扭矩时，也应注明数值。
• 表面状态：说明检测时应完成哪些表面处理，以及毛刺和边缘应处于什么状态。
• 测量环境：如果温度或测量前的状态调整会明显影响结果，应事先约定相关条件。

怎样检测，才能判断冲压件是否满足公差要求？

检测方法要能测出图纸要求控制的尺寸、位置或形状，并判断结果是否落在规定的公差带内。卡尺可以测量部分便于接触的尺寸，但单靠卡尺不能证明孔组位置度或表面平面度合格。仪器分辨率也不等于测量准确度或测量不确定度。

可以先做一个简单排查：同一件零件测量后取下，重新定位，再测一次。如果重新装夹后的读数变化已经占到公差带宽度的较大一部分，应先排查支承、定位、测量力和测点选取，再判断生产过程是否有问题。仪器经过校准，并不等于这套测量方法就适合当前要检验的部位。

• 便于接触的尺寸：选用接触形式和测量力适当、经过校准的千分尺或卡尺。数字显示的小数位多，不代表测量不确定度就小。
• 孔的配合：普通塞规可以检验约定的尺寸或通过条件，但不能仅凭这项检查判断整个孔组的位置是否合格。用于检查整个孔组配合的功能检具，应按图纸要求设置基准和检验条件。
• 孔位置或轮廓：选用适当的坐标或光学测量方法。若控制对象是轴线，就要沿孔深进行足够的采样；只测入口处的一个圆，不能完成轴线检验。KEYENCE 的位置度测量资料也说明了这一点。
• 平面度或成形表面：测点要充分覆盖待检区域，并保持规定的测量状态。接近验收极限的结果要按约定的判定规则处理。

为什么 Cp 看起来不错，Cpk 却可能很低？

Cp 比较尺寸波动与公差带宽度，Cpk 还要看平均值是否偏向上限或下限。因此，即使测量值很集中，也可能因为整体偏向一侧而容易超差。根据 NIST 的过程能力说明，使用这些指标前，要先确认生产过程稳定、所用数据适当，并符合计算所采用的分布假设。

假设一个稳定、观测值独立且近似正态分布的过程，规格下限 LSL = 49.90 mm，上限 USL = 50.10 mm，平均值 μ = 50.06 mm，标准差 σ = 0.02 mm。则 Cp =（USL − LSL）/（6σ）= 0.20 / 0.12 ≈ 1.67；而 Cpk = min[（USL − μ）/（3σ），（μ − LSL）/（3σ）] = min(0.04 / 0.06, 0.16 / 0.06) ≈ 0.67。

原因很具体：平均值离上限只剩 0.04 mm。如果在这个假设过程中，波动不变、平均值回到 50.00 mm，Cpk 就会升到约 1.67。遇到这种情况，应先检查平均值为什么偏移、生产过程是否稳定，再考虑怎样减小波动。

• 首件报告合格，只能证明已检样件满足要求。更换材料批次、重新调机或模具逐渐磨损后，尺寸仍可能发生变化。
• 评估过程能力前，先约定使用哪些指标、达到多少算合格、怎样抽样，以及怎样估算尺寸波动。不能只挑合格件做统计；来自不同工位、模腔或班次的数据，也要能追溯来源。
• 解读 Cp、Cpk 前，先按时间顺序查看数据，确认尺寸有没有逐渐偏移，同时检查测量系统是否适用。若过程不稳定，或数据不符合所用的分布假设，就需要选择适合该数据的分析方法。

开模前，图纸上有哪些要求需要确认？

正式确认用于开模的图纸和检验要求时，要写清每项关键要求对应的装配功能，以及如何验收。基准、表面处理和夹持方式如有分歧，应在开模前的可制造性（DFM）评审中解决。供应商按同一套要求报价，价格才有可比性。

• 图纸版本、单位、适用标准及版本；二维图纸与三维模型不一致时，以哪一项为准。
• 材料牌号、状态和厚度要求，以及允许的替代材料。
• 关键尺寸、形位公差、配合部位、基准特征和装配间隙要求。
• 表面处理阶段、毛刺方向、边缘状态，以及自由或夹持测量的具体条件。
• 检测方法、合格判定规则、样件报告，以及双方约定的量产过程能力评估要求。