基本工作图

10第十章基本工作圖10-3認識公差10-3.1公差名詞釋義10-3.2公差種類10-3.3公差等級10-3.4公差符號10-3.5公差標註10-3.6幾何公差110-3認識公差現代新型精密工具機與製造技術雖能生產高精度之產品，但在製造大量同式樣之零件，要求精確度達到某一尺度而絲毫不差，其能力仍難辦到。其原因乃在於受機器之振動、材料之變異、刀具之磨損、溫度之差異變化、零件本身殘留應力等等因素均會影響到精度。況且事實上要每件產品都達到完全同一精度，甚為不經濟。在目前講求以大量生產降低成本且具充分之互換性的原則下，重要尺度應允許在某一上下極限（limit）之間，稱為極限尺度，而上下兩極限尺度之差異，即稱為公差（tolerance）。10-3.1公差名詞釋義各公差名詞解釋如下（如圖10-19所示）：1.公稱尺度（nominalsize）：係填註於圖上的尺度，用以鑑別大小，亦即表示大小之數值，在圖上所示乃為一般稱呼之尺度。2.基本尺度（basicsize）：係為準確之理論尺度，亦即訂立極限尺度所根據的尺度。3.實際尺度（actualsize）：係零件某一部位經由測量而獲得之數值。4.極限尺度（limitsize）：即一個製件的大小二個被允許的極端尺度。製件的實際尺度必須在此二極限尺度之間，否則此製件即為不良品。(1)最大極限尺度：二個極限尺度中之較大者。(2)最小極限尺度：二個極限尺度中之較小者。圖10-19公差名詞圖示圖10-20通用公差25.偏差（deviation）：係指極限尺度或實際尺度與基本尺度的代數差。(1)實際偏差：實際尺度與基本尺度的差。(2)上偏差：最大極限尺度與基本尺度的差。(3)下偏差：最小極限尺度與基本尺度的差。6.零線（zeroline）：在極限與配合的圖示中，作為偏差基準的直線。所謂零線即偏差為零之線，用以代表基本尺度。當零線以水平方向繪製時，習慣上正偏差在零線的上方，負偏差在零線的下方。7.公差（tolerance）：最大極限尺度與最小極限尺度的數字差，亦即上偏差與下偏差的代數差。公差為絕對值，無正負號。8.公差區域（tolerancezone）：在公差的圖示中，表示公差極限的二條直線所包含的區域。二直線之距離即公差之大小，其與零線之距離及上下方向為公差之位置。9.基礎偏差（basicdeviation）：習慣上選取二個偏差之一（上偏差或下偏差），以規定公差區域與零線的位置。10-3.2公差種類1.依用途分1.通用公差（又稱一般公差）：在圖上僅標註公稱尺度數字，而在標題欄內或該圖近處有說明通用公差之數值；並非指定用於某一尺度，而是通用於圖上未加註公差之尺度，如圖10-20所示。32.專用公差：係專用於某一尺度之公差，在機械零件若須精確配合，必須對某一配合面賦予適合其機件運用功能之公差數值，該項公差數值係專為製造某一尺度所允許之差異，在圖上與該尺度數字並列，如圖10-21所示。2.依制度分1.單向公差（又稱同側公差）：係由基本尺度於同側加或減一變量所成之公差。亦即設計尺度時於一個方向（正向或負向）給予公差。孔件之偏差常為正偏差，軸件常為負偏差，如圖10-22所示。因此單向公差適用於軸孔配合。圖10-21專用公差圖10-22單向公差42.雙向公差（又稱兩側公差）：係在基本尺度兩側同時加與減一變量所成之公差。亦即設計尺度時於兩個方向（正向及負向）都給予公差。雙向公差適用於二孔中心距離及不需配合二面等，如圖10-23所示。圖10-23雙向公差10-3.3公差等級CNS標準公差係採用國際標準（ISO）公差制度而定。公差大小等級由01至18計20級。分別以IT01、IT0、IT1……IT18表示之。其中IT係ISO公差級數之代號。這些等級之選用，依配合機件所需之公差大小而定，等級小者公差數值亦小，等級大者公差數值亦大。表10-7所示為CNS標準公差，公稱尺度0～500mm各級公差數值，標準公差單位以μ計，直徑分段單位以mm計。表10-7CNS標準公差5在使用上，IT01～IT4係供量規使用，IT5～IT10供一般機械零件配合用，IT11～IT18用於不需配合部分。其使用情形如表10-8所示。表10-8公差等級適用例10-3.4公差符號公差符號是以拉丁字母和阿拉伯數字並列。拉丁字母即代表公差區域與零線間之位置關係，亦即一般所稱偏差位置。阿拉伯數字即代表公差級別的等級數。偏差位置以26個拉丁字母中除I、L、O、Q、W五個未被列用外，另增加CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC雙拼字母，共分28個規定位置，如圖10-24所示。孔以大寫字母表示，軸以小寫字母表示。孔的H位置，其最小極限尺度就位於零線上；軸的h位置，其最大極限尺度就位於零線上。例如：公差符號H7即係用孔（或外件）之偏差位置H與公差等級IT7組合之；公差符號g6即係用軸（或內件）之偏差位置g與公差等級IT6組合之。6圖10-24孔與軸之偏差位置7表10-9公差標註法表示一組配合時，須在二個互配零件的共同基本尺度後面加註每一機件的對應符號，且將孔符號置於軸符號的前面。例如：10-3.5公差標註有關長度公差之標註、角度公差之標註、組合件之公差標註，如表10-9所示。用公差符號表示公差尺度之標註，即可在基本尺度後面加公差符號。例如：8表10-9公差標註法(續)9表10-9公差標註法(續)1010-3.6幾何公差近年來，由於高精密度工具機及高精密度測量儀器之發達，使得近於幾何學之形狀亦可加工。因此，一部精密機械的製造，對於各種機件工作面彼此間就需有較精細的要求。若僅有尺度精度公差之限制，而對物體幾何狀態無進一步之詳細規範的要求，往往無法將機件外形之實際機能或相對關係精確的表現出來，因此，彼此使用幾何公差來管制是有必要的。幾何公差（geometricaltolerance）是一種幾何形態之外形，或其所在位置及偏轉度之公差，對於某一公差區域，該形態或其位置必須介於此區域之內。此公差區域依照幾何形態的性質及該公差尺度之標註方式，有表10-10所示的幾種。幾何公差適用於該幾何形態之全長或全部面積，否則應加以標明指定範圍內之公差。在公差區域之內，幾何形態可取任何形狀、方向或位置，如須加以限制時，應另行註明。於標註幾何公差時，須設定一實體上的點、線、平面、柱、軸等是精確的，以它們為基準，根據它們，工件上其他形體的位置和幾何關係才得以確立。所以在幾何公差之標註會有基準面與基準線之標註。基準面是指由實際工件的表面或形體（如孔、槽、直徑等）建立為基準，或與基準重合相關者。基準線是一條有長度但無寬度或高度的線，如兩平面的交線，孔和圓柱形等之中心線。一、幾何公差之種類與符號1.各種幾何公差性質符號（表10-11）2.幾何公差附加符號（表10-12）3.幾何公差符號大小幾何公差符號之大小及粗細與尺度標註數字高H成正比，如圖10-25所示，供作參考。11表10-10幾何公差區域12表10-11幾何公差性質符號13表10-11幾何公差性質符號(續)14圖10-25幾何公差符號大小表10-12附加符號15二、幾何公差在圖上之標註法1.公差框格標註幾何公差用之框格及標示事項如下：1.公差框格之尺度比例（圖10-26）。公差框格之高度約為標註字體的兩倍，第一格寬度與高度相等，第二格須配合內容之長度，第三格及以後格須配合相關字母之寬度。圖10-28幾何公差有關之註解標註圖10-26公差框格之尺度比例2.公差框格標註內容順序（圖10-27）。(1)第一格填入幾何公差符號。(2)第二格填入公差數值，其單位即為圖中所用之長度單位，若公差區域為圓形或圓柱，則應在此數值前加一“φ”符號。(3)如需標示基準面或線，則填入代表該基準面或線或多個基準面或線之字母。圖10-27公差框格之填註3.與幾何公差有關之註解標註（圖10-28）。如“6孔”“4個面”或“6×”則可加註在框格上方。164.在公差區域內，對形狀的指示標註（圖10-29）。可寫在公差框格之附近或用一引線連接之。5.在指定一個以上的公差形態特性的標註（圖10-30）。可將此等公差框格作上下疊置。圖10-30一個以上的公差形態標註2.標註公差形態公差框格與其所要管制的公差形態間，用一帶有箭頭之引線相連，其相連之方法如表10-13所示。表10-13公差框格用引線之標註法圖10-29公差區域內對形狀的指示標註173.公差區域標註公差區域的形狀、方向，以及在公差區域範圍內的形態，可以公差框格的引線標註法與公差值、符號等加以區別。1.公差值無φ時，公差區域寬度的方向在公差框格引線箭頭所指的方向上，如圖10-31所示。若公差值包含φ時，公差區域是在一圓或圓柱內，如圖10-32所示。圖10-32公差值包含φ之公差區域圖10-31公差值無φ之公差區域182.公差區域寬度的方向通常為垂直所控制之幾何表面，如圖10-33所示。3.公差區域寬度的方向不垂直所控制之幾何表面，引線須標註角度，如圖10-34所示。4.數值相同的個別公差區域，用於數個分開的形態時，可以如圖10-35所示的方式表示之。圖10-35數值相同的個別公差區域標註法圖10-33公差區域寬度方向垂直幾何表面圖10-34公差區域寬度方向不垂直幾何表面195.當一共同公差區域，用於數個分開的形態時，則須在公差框格上方標以「共同公差區域」，如圖10-36所示。圖10-37基準代號基準三角形底邊位置所指不同時，其所管制的基準形態情況與標註方式如表10-14所示。4.基準當一幾何形態與一基準有關連時，通常用一個大寫字母加一個方框，用引線引至基準處，以一個黑正三角形（或空心三角形）加以標示該基準，如圖10-37所示。在製圖時可採用(a)或(b)任一種，但在同一張圖面應使用同一種記號為宜。圖10-36共同公差區域標註法20表10-14基準三角形底邊位置所指不同的標註法215.多重基準1.如果一個共同基準是由兩個基準形態共同組合時，則在兩基準字母間用一個橫線聯絡之，如圖10-38所示。2.如果兩個或兩個以上共同基準形態有其重要順序時，則應在不同的框格內，從左到右依其優先順序填註其相應之基準字母，如圖10-39所示。3.如果兩個或兩個以上共同基準形態無重要之先後順序時，可在同一個框格內填註其基準字母，如圖10-40所示。圖10-40基準之作用無先後順序之標註圖10-38一個共同基準由兩個基準形態組合圖10-39基準之作用有先後順序之標註圖10-42相同公差性質，但公差值較小且限定在一定長度內圖10-41公差數值限定在一定長度內226.限定範圍內的幾何公差1.如果某一公差是應用於任一部位的限定長度時，此長度之值，必須加在公差值之後，並以一斜線分開，如圖10-41所示者，表示某一平面與基準面A之平行誤差，在該平面上任一方向之任一段100個單位長度以內之平行誤差不得超過0.05個單位長度。2.如果在整個形態之公差以外，要加一個相同公差性質，但公差值較小且限定於一定長度內之公差時，這限定的公差必須標示在前者下方之區劃框內，如圖10-42所示者，表示整個平面之平行度公差為0.1個單位長度，但在任一方向任一段100個單位長度以內之平行度誤差不得超過0.05個單位長度。237.理論上正確尺度在指定一形態為位置度公差、輪廓度公差或傾斜度公差時，則用於標註理論上正確的位置、輪廓或角度之尺度，是不加註公差的。這些尺度均外加方框如50、φ54、60°，其對應實際的尺度只針對標示在公差框格內的位置度公差，或輪廓度公差，或傾斜度公差，如圖10-45所示。圖10-44基準用於形態的某一限定部位圖10-43公差用於形態的某一限定部位3.如果某一公差只應用於形態的某一限定部位時，則其標註方式如圖10-43所示。4.如果某一基準只應用於形態的某一限定部位時，則其標註方式如圖10-44所示。圖10-45理論上正確尺度248.延伸的公差區域在某些情形中，方向公差或位置公差所指的不是其形態本身，而是其外界的延伸，這些延伸的公差區域可用符號P標示，其延伸部分用細鏈線繪製，並在其數字前及公差框格內之公差值後加註P符號，如圖10-46所示。表示公差標示是在凸