幾何公差是什麼：17 項分類、公差區域與最大實體狀況
尺寸做進公差帶了,件還是裝不上——接下來要看的就是幾何公差。這篇說明幾何公差到底在管什麼(一個公差區域,不是一個數值)、公差區域可能是哪四種情況、17 項名稱怎麼分成形狀公差 6 種與位置公差 7 種、為什麼名稱有 17 項而符號只有 13 個,以及 Ⓜ 最大實體狀況為什麼能讓幾何公差放寬。
孔徑做進 H7、每個方向量都合格,軸卻插不進去。〈公差與配合怎麼讀〉裡那句「尺寸對了不代表裝得上,這是新手最常踩的一個坑」,講的就是這件事——而坑的出口在這裡。尺寸公差管「多大」,幾何公差管「多正」。
一、幾何公差管的是一個「區域」,不是一個數值
幾何公差的定義是:一種幾何形態之外形、或其所在位置的公差——也就是指定一個公差區域,而該形態或其位置必須介於此區域之內。
所以幾何公差不是「量到多少算合格」的單點數值,而是一塊空間。形態整個落在那塊空間裡就合格,在區域內它可以取任何形狀或方位;若形狀或方位也要限制,必須另行註明。
幾何公差因此包含兩大類:形狀公差看單一形態自己夠不夠正,位置公差看兩個形態之間的相對關係。
二、公差區域可能是哪四種情況
依幾何形態的性質與該公差的標註方式,公差區域可能是下列四種:
| 情況 | 公差區域是什麼 |
|---|---|
| (a) | 一圓內之面積,或一圓柱體之體積 |
| (b) | 兩平行曲線或兩平行直線間之空間 |
| (c) | 兩平行曲面或兩平行平面間之空間 |
| (d) | 一平行六面體之體積 |
圖面上判斷落在哪一種,看公差數值前面加不加 φ:加 φ 是圓或圓柱,不加是兩平行線或兩平行面之間的距離。框格怎麼讀,見〈幾何公差符號一覽表〉。
三、形狀公差六種:只管形態自己
| 名稱 | 符號 | 管制對象 |
|---|---|---|
| 真直度公差 | ⏤ | 表面上直線之真直度,或旋轉體中心軸線之真直度 |
| 真平度公差 | ⏥ | 一表面之真平度 |
| 真圓度公差 | ○ | 圓柱、圓錐或球體之真圓度 |
| 圓柱度公差 | ⌍ | 圓柱體表面之真圓度、真直度與平行度等之組合公差 |
| 曲線輪廓度公差 | ⌒ | 曲線上各點之輪廓形狀 |
| 曲面輪廓度公差 | ⌓ | 曲面上各點之輪廓形狀 |
這六項的共同點是不需要基準:量的是這個面、這條線、這個圓自己夠不夠正,不跟別的形態比。所以它們的框格裡沒有基準字母那一格。
四、位置公差七種:兩形態之間的相關
| 類別 | 名稱 | 符號 | 管制對象 |
|---|---|---|---|
| 方向 | 平行度公差 | ∥ | 直線或平面與基準平行之程度 |
| 方向 | 垂直度公差 | ⊥ | 直線或平面與基準成垂直之程度 |
| 方向 | 傾斜度公差 | ∠ | 直線或平面與基準成一定角度傾斜狀態之誤差 |
| 定位 | 正位度公差 | ⊕ | 幾何形態偏離其真確位置之誤差 |
| 定位 | 同心度公差 | ◎ | 圓或圓柱之中心偏離其基準形態中心之誤差 |
| 定位 | 對稱度公差 | ⌧ | 某形態偏離其對稱基準形態真確位置之誤差 |
| 獨立一項 | 偏轉度公差 | ↗ | 形態在任何位置,機件圍繞基準軸線作一完全迴轉之最大容許變異量 |
這七項都要有基準,框格最右邊會出現基準字母。偏轉度屬方向類或定位類,原始教材的分類表影像損壞、無法判定,本文照素材列為獨立一項。
五、名稱有 17 項,符號只有 13 個
上面兩節合計 13 項,每一項都有專屬框格符號。但幾何公差的名稱清單是 17 項,差額的四項是這些:
| 項目 | 它其實是什麼 |
|---|---|
| 幾何公差 | 總稱的定義:一種幾何形態之外形或其所在位置之公差,含形狀公差與位置公差兩大類 |
| 幾何公差區域 | 形態必須落入的那塊空間,四種情況見第二節 |
| 基準形態 | 一個基準面或一條基準線,各種幾何公差皆以該面或該線為基準 |
| 最大實體狀況 | 修飾符 Ⓜ,加在公差數值或基準字母之後,不是獨立的公差項目 |
前三項是名詞解釋,本來就沒有框格符號;第四項是修飾符。查符號表時不用找這四個。
六、最大實體狀況(MMC)是什麼
最大實體狀況(Maximum Material Condition,MMC)指的是機件擁有最多材料時的極限尺寸。方向剛好相反,這是最容易記錯的一點:
| 形態 | 最大實體狀況是 | 原始教材舉例 |
|---|---|---|
| 軸 | 軸的最大極限尺度 | φ27 |
| 孔 | 孔的最小極限尺度 | φ22 |
道理很直觀:軸愈粗、材料愈多;孔愈小、剩下的材料愈多。當兩個配合件各自處在自己的最大實體狀況時,兩者存在於最不利的極限——最粗的軸配最小的孔,那是最難裝進去的組合。
七、尺寸做寬鬆,位置就能放寬:MMC 的原理
MMC 的原理是:當兩配合件、或其中之一的實際尺度遠離其最大實體極限時(孔比最小值大、軸比最大值小),其幾何公差可超越原定的範圍,而不致影響其功能與裝配。
對報價端來說,這句話的實務意義是:尺寸如果做得比最壞情況寬鬆,位置的容許誤差就跟著多出一塊,不必為了保險而把正位度壓死。這是圖面上談得出來的空間,不是偷工。
加註位置有兩種,意思不同:應用於公差數值時,Ⓜ 加在公差數值之後;應用於基準形態時,Ⓜ 加在基準字母之後。孔軸配合本身的鬆緊怎麼選,見〈公差等級與配合全解析〉。
八、那幾何公差要開多少
沒有通用建議值表。幾何公差一律依功能需求開:先問「這個面不正會造成什麼後果」,再回推需要多正。
要一點量級感的話:一般零件的幾何公差多落在 0.01～0.3 mm 這個範圍——但那只是量級,不是建議值,實際仍要依功能需求開,不能拿這兩個數字去填圖面。開得越緊,加工與檢驗成本上升得越快,而且不會因此更好用。
尺寸公差本身的數值另有對照表可查,見〈孔徑尺寸公差表〉。本文的定義與分類依原始教材整理,該教材未標明所依據的標準版本,故不標註標準編號;正式圖面與驗收請以貴公司採用的製圖標準原文為準。
常見問題 FAQ
Ｑ：幾何公差和尺寸公差差在哪?
尺寸公差管「多大」,幾何公差管「多正」。尺寸公差給的是一個數值範圍,幾何公差給的是一塊公差區域,形態必須整個落在區域之內。孔徑每個方向量都合格,但孔歪了或位置偏了,軸一樣插不進去,那就是幾何公差在管的。
Ｑ：為什麼名稱有 17 項,符號卻只有 13 個?
因為 17 項裡有 4 項不是公差項目。形狀公差 6 種加位置公差 7 種共 13 項才有框格符號;另外的幾何公差、幾何公差區域、基準形態是名詞定義,最大實體狀況是修飾符 Ⓜ。查符號表時不用找這四個。
Ｑ：最大實體狀況加上去,公差就可以放寬嗎?
條件是實際尺度要遠離最大實體極限。當孔做得比最小極限大、或軸做得比最大極限小時,幾何公差可以超越原定範圍而不影響功能與裝配。也就是尺寸做得寬鬆,位置就能跟著放寬,而不是無條件放寬。
Ｑ：幾何公差通常開多少?有沒有建議值表?
沒有通用建議值表,也不該有。一般零件多落在 0.01 到 0.3 mm 這個量級,但那只是量級感,不是建議值,實際一律依功能需求開。開得越緊,加工與檢驗成本上升越快,零件也不會因此更好用。
