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
尺寸公差图纸
几何公差图纸
几何公差图纸
意为“请进行对示面(A)的‘平行度’不超过‘0.02’的加工”

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。

  1. 几何公差的优点
  2. 几何公差的优点
    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
a
公差带
几何公差的优点
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
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,下图中的尺寸公差全部合格。

尺寸公差带
尺寸公差带
标准尺寸形状
标准尺寸形状
有尺寸公差的轴(基准)
有尺寸公差的轴(基准)
有公差的真圆
有公差的真圆
有尺寸公差的轴(基准)
在公差带内变形的圆
有公差的真圆
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,与其他一切尺寸、公差或特性不存在任何关联性,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。

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