何謂幾何公差

幾何公差在ISO定義為「Geometrical product specifications (GPS)−Geometrical tolerancing−Tolerancing of form, orientation, location and run-out」。意即,「幾何特性」代表物體的形狀、大小、位置關係等,「公差」代表「容許誤差」。不僅尺寸,定義形狀及位置容許的誤差即為「幾何公差」。

尺寸公差與幾何公差的差異

設計圖面的記述方式大致分為「尺寸公差」及「幾何公差」。尺寸公差規範各部位的長度。
幾何公差則規範形狀、平行、傾斜、位置及偏轉等。

尺寸公差圖面
尺寸公差圖面
幾何公差圖面
幾何公差圖面
意即「加工時對於所示面(A)的『平行度』請勿超過『0.02』」

幾何公差的優點

為何需要幾何公差呢?
例如,設計者在訂購板狀零件時,以尺寸公差為以下指示。

  1. 幾何公差的優點
  2. 幾何公差的優點
    a
    公差區域

但是,依照這樣的圖面,有可能會收到以下的零件。

幾何公差的優點
a
公差區域
幾何公差的優點
a
公差區域

這樣的零件會變成不適用品或不良品。
其原因在於圖面未標記平行性。
責任不在加工業者,而是在設計者的公差指示。

相同零件的圖面以幾何公差呈現時如下。在此,除了尺寸,還多了「平行度」及「平面度」的幾何公差。如此一來,即可避免因單純標記尺寸公差而導致的問題。

幾何公差的優點
a
平行度公差
b
平面度公差
c
基準面

換句話說,幾何公差具有可以更加正確、更有效率傳達尺寸公差無法呈現的設計者理念的優點。

獨立原則

尺寸公差及幾何公差所規範的公差不同。尺寸公差規範長度,幾何公差規範形狀及位置關係。
因此,尺寸公差及幾何公差並非何者較佳,而是併用兩者可以進行更有效率的公差指示。

而且,尺寸公差及幾何公差各別以不同測量儀及檢查方法量測。例如,尺寸公差以游標卡尺及測微計等量測2點之間,因此下圖的尺寸公差皆合格。

尺寸公差區域
尺寸公差區域
基準尺寸形狀
基準尺寸形狀
有尺寸公差的軸(基準)
有尺寸公差的軸(基準)
有公差的正圓形
有公差的正圓形
有尺寸公差的軸(基準)
在公差區域內歪斜的圓
有公差的正圓形
中心軸偏移的圓

但是,幾何公差以正圓形度測量儀三次元測量儀檢查圓度及中心軸的位置,因此依指定公差程度而可能不合格。也就是說,可能在尺寸公差合格,但在幾何公差不合格。

基於上述,可以說尺寸公差的規範與幾何公差的規範基本上無關。此想法稱為「獨立原則」。

在ISO的定義

尺寸及幾何特性的關係如下定義:

ISO 8015-1985
尺寸公差及幾何公差等圖面指示的各要求事項只要未指定特別相互關係,皆與其他任何尺寸、公差及特性無關,獨立適用。

如同上述,獨立原則為ISO規定的國際標準。但是,也有像美國不採用獨立原則,採用ASME(美國機械工程學會)規定的企業。因此,特別是在與海外企業交易時,建議必須透過事前會議等明確規格。

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