轮廓度——ASME和ISO中怎么玩？

当零件的表面形状需要约束时，如果表面是平面的，可以通过平面度来控制； 如果是圆周面，可以通过圆度和圆柱度来控制，那么不规则的曲面如何约束呢？

通过轮廓度的出现，可以实现对不规则曲面形状的约束。 通过轮廓度是否有参考，可以选择面只约束形状还是形状和位置一起约束。 当轮廓没有参考时，轮廓只约束曲面的形状，不约束曲面的位置。 如果需要约束曲面的位置，只需要在轮廓后面添加一个引用即可。

轮廓分为线轮廓和面轮廓。 线轮廓度是指轮廓线在规定长度上的公差在两条等距轮廓线之间。 两条轮廓线之间的距离为线轮廓度公差值，控制一个线元，因此公差带为二元尺寸公差带。 表面轮廓度是指规定范围内的轮廓表面的公差位于两个等距轮廓表面之间。 两轮廓曲面之间的距离为曲面轮廓度公差值，控制一个空间曲面元素，因此公差带为三维公差带。 轮廓度的测量需要定义控制轮廓的线或面的标称尺寸。 简单来说，可以理解为等高线或曲面上的每个点都有一个坐标值。 当轮廓度没有基准时，需要保证每个点的相对坐标值都在轮廓度的公差值范围内； 当轮廓度有基准时，需要保证该基准建立的坐标系中各点的绝对坐标值在轮廓度的公差值之内。 轮廓度的表示法如下：

左边的等高线度表示线等高线在ABC基准框内，线等高线位于两条平行等距等高线内。 两条轮廓线之间的距离为0.2，这个0.2同时约束了线轮廓的位置和形状； 右等高线度表示在ABC基准框架下，曲面等高线位于两个平行等距的等高线曲面内。 两个轮廓曲面之间的距离为 0.3。 这个0.3同时约束了曲面轮廓的位置和形状。

图为线轮廓度示例，表示在ABC基准框下，被测等高线位于两条平行等距等高线内，两条等高线之间的距离为0.4，两条等高线居中在理论轮廓线上，对称分布在理论轮廓线的两侧，即一侧的轮廓公差为0.2，轮廓公差带如下：

相当于以理论轮廓线的位置为圆心，以轮廓公差值0.4为直径，在理论轮廓线上做无数个圆，这些圆共同构成轮廓公差的边界.

如果轮廓度上没有特别标注，默认公差是等分配的，即轮廓度公差一分为二，上下公差各占一半。 当对轮廓曲面有特殊要求，要求不均匀分布时，可使用公差修饰符使轮廓公差不均匀分布。 ISO和ASME中都有关于轮廓公差分布不均匀的符号，但两者是不同的。 也有含义上的区别，下面分别介绍。

在美国标准ASME中，轮廓公差分布不均匀的符号是U圈，U圈后必须加上分布不均匀的公差值，如下图：

表示在ABC基准框下，被测等高线位于两条平行等距等高线内，两条等高线之间的距离为0.4，轮廓公差为不均匀分布的公差带。 U圈后面的0.1表示在材质外公差为0.1，对应材质内公差为0.4-0.1=0.3。 具体公差带分布如下：

图中先将理论轮廓线向材料外侧偏移0.1，作为材料的外公差值边界，即上公差，计算出材料的内公差边界按总轮廓公差为0.3，即下公差为0.3。 需要注意的是，U圈后面的数字只能是非负数，需要和后面介绍的ISO标准有所区别。

在ISO中，轮廓公差分布不均匀的符号是UZ，UZ后跟方括号[]线轮廓度的计算方法，方括号是理论轮廓线偏移值，如下图所示：

表示在ABC基准框下，被测等高线位于两条平行等距等高线内，两条等高线之间的距离为0.4，轮廓公差为不等分布公差带，方括号中的值为理论等高线偏移值为0.1，表示理论等高线向外平移0.1，以平移后的理论等高线位置为中心，平分0.4的公差带两侧得到轮廓度的不均匀公差分布。 公差带如下：

图中首先将理论等高线向材料外侧平移0.1，得到新的理论等高线位置（蓝线）。 以新理论轮廓线为中心，平分0.4轮廓度公差，相当于以新理论轮廓线为圆心位置，以总轮廓公差值0.4为直径，做无数圈线轮廓度的计算方法，这些圆共同构成轮廓公差的边界。 UZ 后面方括号中的数字可以是正数也可以是负数。 如果该值为正，则表示理论等高线从材料向外偏移； 如果该值为负值，则表示理论等高线向材料方向偏移。

ASME和ISO在轮廓测量值的计算上也存在差异。 在ASME中，测量值的计算与最大值和最小值的分布有关。 当最大值和最小值分布在理论剖面的同一侧时，ASME实测值取最大值和最小值的绝对值较大者作为剖面实测值； 当最大值和最小值分布在理论剖面两侧时，ASME取最大值和最小值的绝对值之和作为剖面的实测值。

在ISO中，直接使用最大值的绝对值的两倍作为轮廓的测量值。

该图为零件的实际轮廓，最大值为+0.15，最小值为-0.1。 对于该部分轮廓的测量值：

美国机械工程师协会▏+0.15▏+▏-0.1▏=0.25

感光度▏+0.15▏*2=0.3

需要注意的是，轮廓度的测量值为非负数，即最小值为0。当结果为0时，表示轮廓完美，与理论轮廓完全重合。 对于最大值和最小值，可以有正数和负数。 此时的正负数表示材料内外实际轮廓与理论轮廓的关系。 正值表示实际轮廓在材料外部，负值表示实际轮廓在材料内部。

对于轮廓度的标注，除了轮廓度公差外，还需要标注轮廓度的约束区域。 禁区的标记方法有很多种，下面介绍一些常用的方法。

上图显示轮廓限制区域在E点和F点之间，在轮廓面上直接标出了E点和F点的具体位置。

上图表示轮廓约束区域在E点和F点之间，用两条双点划线表示轮廓面上E点到F点的区域。

上图中，在轮廓引出线上加了一个圆圈，表示该轮廓为全周轮廓，包括引出点所在面在内的所有面的轮廓和整个轮廓都被约束。 另外，约束到轮廓整周的轮廓度也可以通过在公差框下标示“ALL OVER”或“ALL AROUND”来表示。