为什么几何公差对加工图纸至关重要？

 

尺寸公差表示的是零部件各尺寸的容许范围，而几何公差则表示零部件形状的精度。例如，如果要表达一个孔是完美的圆，就需要使用圆度这一几何公差。如果没有定义几何公差，制造出来的孔可能会变形，但图纸上却没有问题。

 

几何公差定义了无法单独用尺寸表示的公差，在图纸上会和尺寸等信息一起标注出来。

分类	符号	名称	定义
形状		直线度	相对于理想直线所允许的误差范围
		平面度	相对于理想平面最低位置和最高位置所允许的误差范围
		圆度	相对于理想圆形所允许的误差范围
		圆柱度	相对于理论的圆柱，圆柱两端之间圆形所允许的误差范围
轮廓		线轮廓度	实际形状与理想轮廓之间所允许的误差范围
		面轮廓度	实际面与理想轮廓面之间所允许的误差范围
姿势		平行度	平行于基准直线（或平面）的线（或平面）所允许的误差范围
		直角度	相对于基准直线（或平面）应当呈直角的平面（或直线）所允许的误差范围
		倾斜度	相对于基准直线（或平面）指定的角度所允许的误差范围
位置		位置度	相对于基准位置所允许的误差范围
		同轴度 同心度	2个圆柱轴心所允许的误差范围
		对称度	相对于基准对称所允许的误差范围
跳动		圆跳动	以正确的轴回转时截面圆周位移所允许的误差范围
		全跳动	以正确的轴旋转时圆柱整体表面位移所允许的误差范围

 

必须积极活用几何公差的主要原因之一是2016年修订的日本工业标准(JIS)中做出了规定。这次修订强制要求使用几何公差，并相应要求绘制与传统图纸完全不同的图纸。这一修订连笔者都感到意外，并在设计领域造成了不小的混乱。而有许多企业甚至完全不知道这次修订。

 

下图展示的是旧版JIS图纸和新版JIS图纸，让我们来看看JIS修订前后在标注上的区别。

・旧版JIS图纸

许多设计人员在查看这份图纸时并不会感到任何不妥，孔的位置通过XY尺寸和尺寸公差进行了完整的定义。

・新版JIS图纸

有些设计人员会对这张图纸感到不太习惯。它采用了与传统图纸完全不同标注方式。不过，这种图纸现在是JIS 标准下的正式图纸。新JIS图纸的一个特点是使用几何公差而不是尺寸公差来指示形状的位置关系。这也意味着图纸中将充满各种符号。您可能还注意到孔的直径尺寸中没有使用“圆形Φ标记”，这在新版JIS图纸中也是正确的标注方法。

 

在图纸中会用尺寸来表示大小，用线图来表示零部件形状。尺寸的精度可以通过尺寸公差来标注，但零部件形状的精度则无法单独通过尺寸来标注。即使在线图上画了一个圆，也没有明确说明它是一个完美的圆，如果交付了一个圆变形的零件，也不能因为它与图纸不同而退回。即使图纸上没有明确标注，日本的零部件制造商也会对图纸上的线图进行揣度，如果画了一个圆，他们就会理解为完美的圆；如果画了一条垂直线，他们就会理解角度为90°，因此过去在加工中没有出现过任何问题。但在国外，情况就不同了，国外的生产商不会对图纸进行揣度，因此必须使用几何公差来严格规定零部件特征的形状。

 

几何公差对于标注零部件形状的精度非常重要，但如果使用不当，图纸中的几何公差就会变得愈加复杂。常见的情况是为一个几何体定义了两个或多个几何公差，无意中要求了无法制造的高精度。采用最大实体公差法（通常称为 Ⓜ︎ 标记）可以避免这种情况，但其思路较难理解，不习惯的话无法熟练使用。为了避免图纸出现“加拉帕戈斯化”，设计人员需要熟练使用几何公差。JIS标准也参照ISO标准强制规定了必须使用几何公差来进行表达，因此传统图纸已经不在符合JIS标准。例如，孔的位置公差不能用尺寸标注，而必须要使用“位置度”的几何公差。作为设计人员，建议大家认真学习并贯彻JIS的修订内容。