公差与配合、热处理、硬度和粗糙度是零件视图和尺寸标注之外的四个最重要的元素。这一章把这些重要绘图设计元素安排在一起，是因为这些要素是一个机械设计师在完成设计绘图时要考虑的最主要的问题，也是一个机械设计图纸必不可少的。虽然我们注意到一些机械图纸中并没有标注任何公差、热处理、硬度或粗糙度，但并不意味着这个设计图纸没有这些要求，一般来说很多设计单位会在图纸下面的标题栏旁边的说明栏中注明默认的尺寸公差等其他项目，即使没有这个栏目，如果图纸中也没有对这几项进行特殊说明，则相应的要素要符合对应的国家标准。但是不管是不是需要在图纸中特殊说明，作为一名设计工程师这些要素是在完成一个设计图纸前必须要考虑到的。下面粗略的对这几个要素作简单的介绍，让大家有个清楚地概念，或者在大脑中重塑以前学过的知识。之后的章节会对每一项作较为详细的介绍。

公差与配合

目前有6个国家标准是关于极限与配合的，其中包括：1.词汇、2.公差偏差和配合的基本规定、3.标准公差和基本偏差数值表、4.标准公差等级和孔轴极限偏差表、5.公差带和配合的选择、6.孔轴公差带。其中公差带和配合的选择（GB/T 1801-1999）在应用中尤为重要。在不同的应用中公差起到了不同的作用，如零件图中的尺寸公差规定了尺寸的精度范围、不同加工特征之间的相互关系等等，实际加工后的成品尺寸如果不在这个范围内则为不合格产品；在装配或者焊接图中，公差规定了零件、部件之间的相对位置精度、配合关系和精度，如果实际完成装配或焊接的产品没有达到这个精度要求或配合关系则同样为不合格产品。工程师的图纸直接决定了产品的质量和特性，也同时决定了产品的成本，所以对公差与配合的深入了解才能使您在完成一个产品的设计时，给定合适的配合和公差精度，从而达到产品的设计要求也不至于过多增加产品的加工成本。这其中涉及到您对公差和配合概念定义本身的理解程度、公差与配合的功能特性以及各种机加工设备的加工精度的了解。

热处理

热处理涉及到对材料特性的了解，对一个机械工程师来说需要对它有一定程度必要的认识。除非您是一名铸造、锻造和热处理工厂的设计人员，一般的机械设计工程师不需要对热处理有非常深入的认识。比如我的一个工作了30年的高级机械工程师同事，他在涉及材料热处理的问题时通常是查询《金属手册》或者直接给热处理的厂家电话询问。善于利用身边拥有的资源是您必须拥有的能力。对大部分机械工程师来说了解热处理的概念和基本原理是必要的。所谓热处理就是：通过对材料的整体或局部通过某种方法加热、冷却或加入其他化学操作，从而实现改变材料的显微组织或成分构成达到改变材料性能的目的。最主要的热处理方式包括：淬火、回火、正火、退火和化学热处理等，每种方式中又包含了无数基于操作、温度等的不同形式的更细分类，同时针对不同零件的热处理工艺又是不同的。作为一名工程师有一点是非常重要的，对于尺寸形状要求精度高的零件通常是要把热处理放在机加工之前完成的，这样才能有效防止热处理对机件尺寸及变形的影响；但是对于精度要求不高的零部件或者是耐磨件，如果您刻意把热处理放在机加工之前进行则会大大增加加工成本，因为不同硬度的材料是要求不同材料的刀具进行加工的。所以，对热处理的必要了解也同样能够避免您在设计过程中的不必要的成本增加，帮助您作出最合理高效的选择。

硬度

材料的硬度本身是和上面提到的热处理相关联的。不同的材料本身有不同的硬度范围，不同的热处理的工艺又能够改变材料的硬度范围。对于有表面耐磨性能要求的零部件是必须在图纸上特别注明表面硬度要求的，越硬的材料越耐磨这是大家所熟知的，但是很多零部件同时要求有很好的韧性，这样通过热处理形成表面硬并耐磨内部则相对软并高韧性的零部件就是一个常用工艺了。硬度值的规定全世界各个国家没有区别，只是硬度的表示法有很多种，其中最常用的是布氏（HB）和洛氏（HRC）硬度。后面会给出详细的不同硬度表示法之间的硬度值对照表。

表面粗糙度

表面粗糙度规定了零部件的表面加工程度，不同的机加工设备能够达到的机加工表面粗糙度是不同的，这同样涉及到设计阶段考虑加工能力和成本的问题，在设计阶段选用不必要的过高的粗糙度同样会大大增加机加工成本。各个国家使用的表面粗糙度的系列值是基本相同的，不同的是全球采用了两种不同的测量单位：公制（Micrometers）和英制（Microinches），对应列表稍后章节会详细列出。图纸上一般要求注明表面粗糙度，如果没有特殊要求，则可以在备注说明中写明统一的粗糙度要求。

举例说明

例如一个238mm外径的大齿轮用于震动给料机的驱动装置，在备注中说明使用材料42CrMo，调制处理，加工后，对齿面进行表面火焰淬火，硬度达到50-55HRC，最小淬火深度0.8mm，最大淬火深度2mm。

（图3-关键元素-1）