什么是几何公差
ISO将几何公差定义为“Geometrical product specifications (GPS)−Geometrical tolerancing−Tolerancing of form, orientation, location and run-out”。换言之,“几何特性”指的是物体的形状、大小、位置关系等,“公差”则是“容许误差”。“几何公差”的特点,是不仅定义尺寸,还会定义形状、位置的容许误差。
尺寸公差与几何公差的区别
设计图纸的标注方法,大致可分为“尺寸公差”与“几何公差”这两类。尺寸公差管控的是各部分的长度。
而几何公差管控的则是形状、平行度、倾斜度、位置、跳动等。
![尺寸公差图纸](/Images/ss_gd-and-t_b_about_001_1809263.png)
![几何公差图纸](/Images/ss_gd-and-t_b_about_002_1809264.png)
几何公差的优点
为什么需要标注几何公差呢?
举个例子,设计者在订购某板状部件时,通过尺寸公差进行了如下标示。
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-
- a
- 公差带
但是根据上述图纸,生产方可能会交付如下所示的部件。
![几何公差的优点](/Images/ss_gd-and-t_b_about_005_1809267.png)
- a
- 公差带
![几何公差的优点](/Images/ss_gd-and-t_b_about_006_1809268.png)
- a
- 公差带
这样的部件会成为不适合品或不良品。
究其原因,就是没有在图纸上标注平行性。
相应的责任不在于加工业者,在于设计者的公差标示。
用几何公差标注同一部件的图纸,可得到如下所示的设计图。该图在尺寸信息的基础上,追加了“平行度”、“平面度”等几何公差信息。这样一来,就能避免因单纯标注尺寸公差而导致的问题。
![几何公差的优点](/Images/ss_gd-and-t_b_about_007_1809269.png)
- a
- 平行度公差
- b
- 平面度公差
- c
- 基准面
综上所述,几何公差的优点,就是能够正确、高效地传达无法通过尺寸公差来体现的设计者意图。
独立原则
尺寸公差与几何公差管控的公差不同。尺寸公差管控的是长度,几何公差管控的则是形状及位置关系。
因此,尺寸公差和几何公差并无优劣之分,结合使用这两种公差,可实现高效的公差标示。
此外,尺寸公差及几何公差分别以不同测量设备及检测方法测量。例如,尺寸公差会使用游标卡尺、千分尺等测量2点间距离,此时,下图中的尺寸公差都合格。
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尺寸公差带 标准尺寸形状 -
有尺寸公差的轴(基准) 有公差的真圆 在公差带内变形的圆 中心轴偏移的圆
但是,几何公差会利用真圆度测量仪、三坐标测量仪检测真圆度及中心轴的位置,根据指定的公差范围,可能会被判定为不合格。换言之,根据尺寸公差会被判定为合格,根据几何公差则不合格。
因此我们可以认为,尺寸公差管控与几何公差管控基本上不存在相关性。这种思考方式就是“独立原则”。
ISO中的定义
尺寸与几何特性的关系定义如下。
- ISO 8015-1985
- 除去特别指定相关性的情形,图纸中标示的各要求事项,例如尺寸公差及几何公差,与其他尺寸、公差或特性不存在关联性,独立发挥作用。
如上所述,独立原则是ISO明文规定的国际标准。但是,在美国等国家,部分企业可能会遵循不适用独立原则的ASME(美国机械工程师协会)准则。因此,在与境外企业开展贸易时,建议务必提前通过协商等途径,明确规格要求。