用一般畫法畫出來的螺紋,通用公差管不到

有位師傅貼出一張歐洲供應商的圖,問說是不是世界變了而沒人通知他。距離尺寸上不再有正負公差。十七個攻牙孔長出了位置度,還多出一大堆基準。他想知道這到底是不是真有一個新標準,還是只有他一個人狀況外。答案是:真的有,有編號,而且把那份文件讀過之後,那十七個孔就不再是謎題了。

ISO 2768-2:1989 已經作廢。 接手的是 ISO 22081:2021, 而新文件有兩個地方跟舊的不一樣,剛好都會打到緊固件圖面。 它只適用於整體特徵,也就是表面, 不適用於導出特徵。 而它的 Rule D 列了四項例外,最後一項是 「以簡略圖示標註、且未納入 CAD 模型的整體特徵,例如邊、圓角或螺紋」

這句話我們現在敢直接寫,上一次寫標題欄那篇的時候還不敢。 本站先前那一頁寫的是「被廣泛報導已遭取代, 但我們無法從來源確認」。現在確認了,而且是兩條路各確認一次。 ISO 官方目錄裡 ISO 2768-2:1989 的狀態是 Withdrawn、 階段 95.99,並指名 ISO 22081:2021 是修訂它的文件。 而 ISO 22081 自己的前言寫著 「本初版取消並取代 ISO 2768-2:1989,該文件已經技術修訂」。 先前那一頁已經改過了。

走掉的只有 ISO 2768 的一半

這件事讀起來之所以容易混亂,關鍵在這裡: ISO 2768 有兩部,作廢的只有第 2 部。

  • 第 1 部,線性與角度尺寸的公差,四個等級,三頁。狀態 Published2022 年複審確認,階段 90.92,待修訂。ISO 的頁面另外寫著它「預計在未來數月內由 ISO 2768 取代」,那個案子還在制定中。我們對它的了解就到這裡,也只寫到這裡。
  • 第 2 部,幾何公差,三個等級,八頁。狀態 Withdrawn,由 ISO 22081:2021 修訂。

所以大家熟悉的那串 ISO 2768-mK,現在一半還活著、一半已經死了。 m 指向的還是一份現行文件,K 指向的是一份作廢文件。 對已經在生產的零件來說這不影響任何事,因為圖面本身載明了它依據哪一份文件, 而那句話不會過期。但如果你手上這張圖還沒發出去,值得知道兩個字母各是哪一種。

兩份摘要之間還有一個差別。第 2 部寫的是它 「主要適用於以去除材料方式製成的特徵」, 第 1 部適用的是「以金屬去除加工製成、或由板金成形的工件」。 ISO 22081 的適用範圍裡沒有這類限制。 它規定的是一般規範該怎麼寫,不是一份給銑削件用的數值表。

接替那三個字母的是什麼

Rule C:通用幾何規範應以表面輪廓度規範標註。 只有這一個特性,而且標準講了兩次。Table 1 底下那一句用括號再講一次: 這個特性「只能是表面輪廓度」, 但 ISO 5459 與 ISO 1101 裡的任何規範元素都可以搭配使用, 只要不牴觸本文件的規則。

Table 1 裡唯一的範例格,是一個寫著 表面輪廓度、0,12、A、B、C 的公差框。 而 Figure 1 把整組東西畫在標題欄裡:

General tolerances ISO 22081
表面輪廓度 | 0,5 | A | B | C
Linear sizes: ±0,25 後面帶一個包絡要求修飾符
Angular sizes : ±0,5°

把它跟 ISO 2768-mK 並排,不必讀任何理論就看得出變化的形狀。 舊的標註是一串兩個字母,而且一個基準都沒指定。 新的是四行,帶著實際的數字, 還要求一個三面基準系統。 舊制度下,那兩個字母是在別人的表裡選一列。新制度下,數字由你自己寫。

最後這一點值得自己一句話,因為它是最多人踩到的地方。 ISO 22081 裡面沒有任何公差數值。 Table 1 是一張「怎麼標」的表,不是「標多少」的表。 標準說公差值「可以是單一值,也可以是變動值」, 變動值可以隨特徵的尺寸而變,也可以隨特徵到基準系統的距離而變; 而只要是變動值,就應該定出明確的規則,讓人能從圖面組裡的一張表、 或另一份文件裡查到。Figure 2 的範例乾脆就寫 「見文件 123456 的表 1」。 舊標準交給你三個等級。這一份交給你一個空格,以及一套把空格填起來的規則。

Rule D,以及裡面提到螺紋的那一項

Rule D 說通用幾何規範對每一個整體特徵各自獨立適用,但有四項例外。 當成清單讀,四項長得很像。照它們實際在做的事讀,會分成兩堆。

  1. 已由尺寸規範(個別或通用)規定的整體特徵
  2. 已由個別幾何規範規定的整體特徵,或其導出特徵
  3. 在通用幾何規範的基準欄裡,被用作基準系統的基準特徵
  4. 以簡略圖示標註、且未納入 CAD 模型的整體特徵,例如邊、圓角或螺紋

前兩項講的是優先順序,不是排除。 它們說的是:凡是你已經個別標註過的特徵,你的個別標註優先。沒有東西會掉到地板下面。 真正把特徵拿出通用公差範圍的是第三與第四項,而第四項就是緊固件在的那一項。

這裡的條件要看清楚,因為它是兩個條件用「而且」串起來的。 這個特徵必須是以簡略圖示標註而且未納入 CAD 模型。 用一般畫法畫出來的螺紋,也就是一圈實線加一圈斷開的線、或桿身旁邊兩條線, 模型裡沒有真的螺旋,兩個條件同時成立。 所以在絕大多數的真實圖面上,通用幾何規範根本碰不到螺紋。 螺紋上有什麼是你要管的,就得自己標。

這條規則,緊固件這一行本來就從另一個方向在遵守。 螺紋有自己的一套公差制度,6g、6H 那一套, 那一套跟周邊表面上的通用輪廓度公差不會互相影響 (螺紋等級到底在管什麼)。 ISO 22081 把這件本來要用推的事,寫成了明文。

十七個攻牙孔為什麼會長出自己的標註

回到那張圖。ISO 22081 的適用範圍窄得很,而且窄在一個很容易被眼睛跳過去的地方:

「本文件所定義的通用幾何規範與通用尺寸規範, 僅適用於整體特徵(含尺寸特徵)。 這些規範不適用於導出特徵,也不適用於整體線。」

整體特徵在第 3.3 條的定義是: 屬於工件實際表面或屬於某個表面模型的幾何特徵。 一個面。一個你可以拿測頭去碰的東西。

孔的軸線不是面。 這一句推論是本站的,不是標準裡的句子; 標準把整體特徵與導出特徵的正式定義指向 ISO 17450-1,而那份我們沒讀。 但如果通用幾何規範只碰得到面,那麼孔軸的位置就不是它管得到的東西; 設計者若要把攻牙孔的位置固定住,除了寫一個帶基準的個別位置度之外沒有別的辦法。 而那張圖上出現的正是這個,出現了十七次。

所以那兩件看起來像歐洲人自己搞出來的花樣,其實是同一件事。 距離尺寸的正負不見了,是因為位置不是尺寸; 攻牙孔長出位置度跟基準,是因為位置只能個別規定,否則就等於沒規定。 那一堆新基準也不是灌水。 那是通用規範被要求要參考的基準系統, 在做以前 H、K、L 三個等級不需要基準就在做的事。

還有第二份標準,從量測那一側走到了同一個地方。 它說兩個導出特徵之間的距離,也就是孔群所由組成的那種量, 根本不是尺寸, 而且對它用正負公差,在真實零件上是有歧義的。 同一個結論,不同的路徑:一條軸線的位置,不是一個普通尺寸釘得住的東西。

我們不評論那張圖本身。圖不在我們手上, 而且一條規則被正確引用,仍然可能被用得很糟。 我們能說的是:那家供應商所依據的框架是真的、現行的、已經發行的。

標準對自己使用者提出的兩個警告

第 4.1 條一開頭就在告訴設計者,用通用規範要付出什麼代價。 它點名的兩個風險是「漏掉重要的功能需求」, 以及「相對於功能需求,選了不必要地嚴的公差」。 接著它把責任放回該放的地方:設計者有責任確保 「整個零件,也就是所有幾何特徵,被完整且無歧義地規定」

這跟本站當年從採購那一側對舊標題欄字串講的是同一套道理, 能在標準自己的句子裡看到它,是件好事。 通用公差是一句關於「所有你當時覺得不值得單獨標註的東西」的宣告, 而它會被拿來要求整個零件。

還有一句值得帶走。Rule D 底下的 Note 2 說,通用幾何規範 符合獨立原則與特徵原則。 獨立原則的意思是:除非另有規定,尺寸偏差跟形狀偏差是分開檢查的。 這正好解釋了為什麼 Figure 1 的範例,要在線性尺寸後面手動補上一個包絡要求修飾符。 這張圖上你若要把尺寸跟形狀綁在一起,就得自己去要。

可以帶走的幾點

  • ISO 2768-2:1989 已作廢,階段 95.99,由 ISO 22081:2021 修訂。從 ISO 目錄與接替文件自己的前言各確認一次
  • ISO 2768-1:1989 仍然現行,2022 年複審確認,階段 90.92 待修訂,接替版本制定中。所以 ISO 2768-mK 這個標註,一半活著一半沒有
  • 新的通用幾何規範是一個以基準系統為參考的表面輪廓度公差。只有這一個特性,而且基準系統是標註的一部分
  • ISO 22081 裡沒有等級,也沒有任何公差數值。數字由你在圖面上、或在一份被引用的文件裡自己給
  • 它只適用於整體特徵。面,以及尺寸特徵。不含導出特徵,也不含整體線
  • Rule D 把螺紋排除在外,條件是以簡略圖示標註且未納入 CAD 模型,而這幾乎描述了每一張圖上的每一條螺紋
  • 所以攻牙孔群一定要有自己的位置度與基準。通用公差定位不了一條軸線

那位師傅問自己是不是唯一狀況外的人。他不是,而且那個狀況有文件編號。 比較尷尬的是,這個改變醞釀了三十一年, 最後落腳在一份十四頁的標準裡,而那份標準幾乎沒告訴你任何東西該做多準。

這一篇屬於第 6 步,文件。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件;至於為什麼順序做反了是重工而不是微調,見指定一顆螺絲

常見問題

ISO 2768-2 還有效嗎?

沒有了。ISO 給的狀態是 Withdrawn、階段 95.99,並指名 ISO 22081:2021 是修訂它的文件。ISO 22081 從另一側說了同一件事:它的前言寫著初版取消並取代 ISO 2768-2:1989。已經依 ISO 2768-2 發出的圖面,意思不變,因為圖面本身載明了它依據哪一份文件。

那 ISO 2768-1 也作廢了嗎?

沒有。它是現行的,2022 年複審確認,階段 90.92 待修訂。ISO 的頁面寫著它預計在未來數月內由一份編號為 ISO 2768 的標準取代,該案在制定中。草案我們沒讀,也不對它多說什麼。

H、K、L 這三個等級被什麼取代了?

被一個參考基準系統的表面輪廓度公差取代,寫在標題欄之內或附近。ISO 22081 的 Rule C 規定通用幾何規範應以表面輪廓度規範標註,Table 1 底下的說明再補一句:這個特性只能是表面輪廓度。

ISO 22081 會告訴我該用多少公差嗎?

不會。這份標準給的是「怎麼標、怎麼解讀」的規則,不是數值。公差值可以是單一值也可以是變動值,變動值可以隨特徵尺寸或隨特徵到基準系統的距離而變;只要是變動值,標準就要求定出明確規則,讓人能從圖面組裡的表或另一份被引用的文件查到。

通用公差管得到螺紋嗎?

對於以簡略圖示標註、且未納入 CAD 模型的螺紋,管不到。這是 Rule D 的第四項例外,而它描述的正是大多數圖面上螺紋的畫法。兩個條件要同時成立。螺紋上任何你要管的東西,都得個別標註。

依 ISO 22081 畫的圖,為什麼基準那麼多?

因為通用幾何規範是一個輪廓度公差,而輪廓度公差要參考基準系統。Figure 1 的範例就標了三個基準字母。ISO 2768-2 時代的通用幾何等級一個基準都不需要,所以一張圖轉到新文件之後,會多出一套它以前不必宣告的基準系統。

通用公差可以管攻牙孔的位置嗎?

我們的判讀是不行。ISO 22081 只適用於整體特徵,並明文不適用於導出特徵,而第 3.3 條把整體特徵定義為屬於工件實際表面的幾何特徵。軸線不是表面。標準沒有把這個結論寫出來,正式定義它指向 ISO 17450-1,而那份我們沒讀,所以請把這個結論當成本站的判讀。

獨立原則在這裡是做什麼的?

Rule D 底下的 Note 2 說通用幾何規範符合獨立原則與特徵原則。在 Figure 1 的範例裡,線性尺寸後面明確帶了一個包絡要求修飾符,這正是「預設獨立、設計者想把尺寸與形狀綁起來就要自己寫」的樣子。

CZ、UZ 這類修飾符是哪份標準定的?

不是這一份。ISO 22081 說除了特性本身之外,可以使用 ISO 5459 與 ISO 1101 裡的規範元素。那兩份我們都沒讀,本頁也不解釋其中任何一個修飾符。

參考資料

ISO 22081:2021 讀自公開的 iTeh 預覽,該預覽收到印刷第 4 頁,涵蓋目次、前言、引言、適用範圍、引用標準、術語、完整的第 4 條,以及第 5.1 與 5.2 條。第 5.3 條(基準系統的規則)、第 6 條(通用尺寸規範)、Table 2 與三個附錄都在預覽之外,本頁不引用、也不描述其中任何內容。三份標準的目錄資料都是用瀏覽器讀 ISO 自己的頁面取得:ISO 22081:2021 為初版、2021 年 2 月、十四頁、ISO/TC 213、ICS 17.040.40、階段 90.93、2026 年確認;ISO 2768-2:1989 已作廢,階段 95.99、八頁,由 ISO 22081:2021 修訂;ISO 2768-1:1989 現行,階段 90.92、三頁、2022 年確認,接替版本制定中。以下各項是本站自己的算術或判讀,不是上述任何文件的敘述:Rule D 前兩項屬於優先順序而非排除的觀察、兩個字母的 ISO 2768 標註與 Figure 1 四行標註的對比、頁數的比較,以及最重要的一項,通用幾何規範無法管住孔軸位置這個結論。它是從「適用範圍排除導出特徵」與「第 3.3 條把整體特徵定義為屬於實際表面」推出來的,標準本身沒有這樣寫。整體特徵與導出特徵的正式定義所在的 ISO 17450-1,我們沒讀。ISO 2768-2 的等級與數值本頁一個都沒寫,那份文件我們沒讀,關於它的描述來自 ISO 公開的摘要。論壇貼文問到的那幾個修飾符出自 ISO 1101 與 ISO 5458,兩份都沒讀,本頁也不解釋。我們不評價那張沒看過的圖,也不寫任何公司名。我們讀的是貼文本身,不是回覆。Figure 1、Figure 2、Table 1 與 Rule D 的字句,都是拿印刷頁面算成圖檔後逐字核對的,不是直接用文字擷取。本頁修正了先前的一頁:ISO 2768 標題欄那一頁原本寫著第 2 部被廣泛報導已遭取代但無法確認,那段文字已經換掉。

詢價

如果你的圖面上有通用公差,請告訴我們它指向哪一份文件; 若是 ISO 22081,請一併說明輪廓度框裡的數值,以及哪幾個特徵是基準。 如果它還是寫著 ISO 2768 加兩個字母,那也沒關係,我們讀得懂, 但請跟我們說一聲,因為那串字母的兩半現在狀態已經不同了。

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