你沒辦法把卡尺架在一條軸線上,而那還是比較小的問題

有人在設計一個支架,問怎麼在不引入對位誤差的前提下,實際量出兩個攻牙 M3 孔之間的中心距。一百三十三個讚、一百三十七則回覆,大部分在談技巧。有一份標準,它整份存在的目的就是那個問題底下的那一層;而它講的話並不好聽:對這一類的尺寸,正負公差在真實零件上是有歧義的,而且它不建議你用。

ISO 14405-2:2018 第 4 條: 「對於線性尺寸或角度尺寸以外的尺寸,帶正負公差的要求, 套用到真實工件上時是有歧義的(規範歧義)。不建議使用這種規範方式。」 兩個孔軸之間的中心距就是這一類尺寸。 在「怎麼量」這個問題之前,還有一個問題:那個數字是什麼意思。

本頁不提供量測技巧。 我們沒有那個零件,沒有自己的量測資料, 而那串討論裡已經有一百三十七個關於治具的意見。 我們能補的是標準所在的那一層:中心距是哪一種尺寸, 以及為什麼管這件事的那份文件,整份都在論證「一般人寫它的方式」是錯的那一種。

尺寸與距離是兩件事

標準把日常用語混在一起的兩個詞分開了。 第 3.2 條把線性尺寸定義為 「以長度單位表示、用來表徵一個尺寸特徵的量」。 第 3.4 條把距離定義為 「兩個不被視為尺寸特徵的幾何特徵之間的量」

後面那則註記對這個問題很關鍵: 「距離可以在兩個整體特徵之間、在一個整體特徵與一個導出特徵之間, 或在兩個導出特徵之間。」 三種情況,而第三種就是貼文裡的情況。

整體特徵是一個面,是測頭碰得到的東西。導出特徵不是。 本站是從另一份文件推出這個讀法的,就在 通用公差為什麼管不到孔的位置 那一篇;而這裡值得再說一次:那是本站的判讀。 兩份標準都沒有明白寫「孔的軸線是導出特徵」。 ISO 14405-2 說的是:距離可以在兩個導出特徵之間,而那樣的距離不是尺寸。

所以卡尺在「量不準」之前,先量錯了類別。 它是量兩點式尺寸的儀器, 而零件上沒有任何一對點,它們之間的距離等於那個中心距。

標準為什麼說它有歧義

引言用一句話給了理由,而那句話跟儀器完全無關。

「對於線性尺寸或角度尺寸以外的尺寸,該要求套用到真實工件上時是有歧義的。 正是所有真實工件上都存在的形狀偏差與角度偏差, 使得這些要求變得有歧義,也就是說,存在一個規範歧義。」

真實零件上的兩個孔不是完美的圓柱,它們的軸線也不平行。 所以「它們之間那個距離」並不是一個等著被找到的數字; 它取決於你沿著孔看哪一段,以及你決定用什麼方式把一條軸線配到一個不完美的孔上。 歧義在規範裡,不在儀器裡, 這也是為什麼買一支更好的卡尺並不會把它消掉。

標準把逃生口講得很窄: 「這個規範歧義只有對尺寸特徵才能避免」, 也就是依 ISO 14405-1 或 ISO 14405-3 標註的那些。 「對所有其他的尺寸,應使用幾何規範。」 第 4 條講得比建議更硬:對 Table 1 所列的情況,幾何規範被使用。

而且這個歧義不會因為「不標公差、交給標題欄」就消失。 適用範圍明白點名了通用公差,說這個歧義同樣適用於 「個別公差與通用公差,例如依 ISO 2768-1 者」。 那正是本站在 另一半已經作廢 的時候看過的那份標準裡,還活著的那一半。

十一列,而其中一列指向任何地方

Table 1 的標題是「不是尺寸的那些尺寸種類」,而它是一份清點。 每一種不是尺寸的量都有一列, 標明牽涉幾個特徵、那些特徵是整體還是導出、這種量叫什麼名字, 以及處理它的是哪一個小節。

依本站的清點,共有十一列。其中十列指向某個地方。 第十一列是兩個導出特徵之間的角度距離, 而它的「Details in」欄裡放的是一個破折號。

特徵量的種類詳見
整體對整體,面朝同一方向線性距離或階高7.2、A.2
整體對整體,面朝相反方向線性距離7.2、7.6、A.3、A.8
整體對導出線性距離7.3、7.7、A.4、A.9
導出對導出線性距離7.4、A.5
整體對整體角度距離8.1,以及另外三份標準
整體對導出角度距離8.2、A.10
導出對導出角度距離

十一列裡的七列;其餘幾列處理半徑、弧長、倒角與邊緣倒圓。

兩個攻牙孔之間的中心距就是上表的第四列: 兩個導出特徵之間的線性距離,由第 7.4 條處理。 而第 7.4 條在我們讀到的免費預覽之外, 那份預覽停在二十二頁中的印刷第 5 頁; 所以本頁沒辦法展示建議的標註長什麼樣子,也不會去試。 能說的是:這個情況有一個小節,而同一個情況的角度版沒有。

單位那一條悄悄假設了什麼

第 5 條只有三行,裡面有一個值得注意的不對稱。 線性尺寸的預設單位是毫米,而 「對線性尺寸,單位不標示,由隱含決定」。 角度尺寸的預設是度,而單位必須標示, 標稱值與公差界限都要標。任何其他單位都得寫在標題欄之內或附近。

所以圖面上一個沒有單位的數字,預設就是以毫米為單位的長度; 而一個原本想表達角度、卻沒帶單位的數字,不是一個有效的標註。 那是一條小規則,但它跟這裡其他東西屬於同一族: 圖面是一種帶預設值的語言,而那些預設值被寫在某個地方。

第 4 條還加了一個很容易掉的預設。 機械工程圖上的公差是獨立的要求, 與同一個特徵的其他要求之間沒有任何關係,除非另有規定。 標準點名了兩個「另有規定」:ISO 1101 的 CZ 與 ISO 2692 的最大實體要求。 那兩份我們都沒讀,這裡也都不解釋。

兩個版次,以及第一版取代了什麼

2011 年的第一版標題是「線性尺寸以外的尺寸」。 2018 年的第二版標題是「線性或角度尺寸以外的尺寸」。 前言列了改動:為呼應 ISO 14405-3 而加入角度尺寸、 對規範歧義的說明加以釐清,以及更新引用標準。

比較有意思的一句在舊版的前言裡: 「ISO 14405-2 的第一版取消並取代 ISO 406:1987。」 那份如今用二十二頁在說明「正負公差有歧義」的文件, 取代的是那份以前在教人怎麼在圖面上寫正負公差的文件。

這個題目在這個角落的整段歷史,就在這一句話裡。 不是舊的做法被禁了。 是同一個委員會,在編號的同一個位置上, 把一份「怎麼做」換成了一份「什麼時候這個怎麼做沒有明確意義」。

回到那兩個 M3 孔

論壇的問題是關於技巧的,而那些關於技巧的回答並沒有錯。 總得有人把那個支架做出來。 但標準把「這次量測是為了什麼」這件事重新框了一次。

  • 中心距是距離,不是尺寸,所以沒有任何量尺寸的儀器直接碰得到它
  • 寫成正負,這個要求在真實零件上有歧義,因為真實的孔有形狀偏差與角度偏差。那是規範的性質,不是卡尺的性質
  • 通用公差也救不了它。適用範圍明白點名 ISO 2768-1 是它適用的情況之一
  • 標準給的答案是改用幾何規範,而且對表裡那些情況用的是「應」而不是「宜」

這些都沒有告訴任何人卡尺該怎麼拿。 它做的是解釋:為什麼兩個都很仔細的人量同一對孔, 可以得到兩個不同的數字,而且兩個都對。 分歧在圖面上,而且在他們任何一個拿起儀器之前就已經在那裡了。

可以帶走的幾點

  • 尺寸表徵的是一個尺寸特徵。距離跑在兩個不是尺寸特徵的特徵之間。不同的詞,不同的標準
  • 距離可以是整體對整體、整體對導出,或導出對導出。兩個孔軸是第三種
  • 對任何不是尺寸的量,正負公差在真實工件上是有歧義的,而標準不建議這樣用
  • 理由是形狀偏差與角度偏差,而每個真實零件都有。換更好的儀器不會把它消掉
  • 通用公差救不了它;適用範圍點名了它們
  • Table 1 有十一列,其中一列沒有詳見的去處:兩個導出特徵之間的角度距離
  • 這份標準的第一版取代的是 ISO 406:1987,也就是那份講「怎麼寫正負公差」的文件
  • 本頁不展示任何幾何標註。導出對導出那一節在免費預覽之外

問題是「怎麼量得準」。 而管這個量的那份文件,先回答了一個沒有人問的問題: 被量的那個東西,有沒有唯一一個值。 在一個有兩個真實孔的真實零件上,用一般的寫法,它沒有。

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

中心距為什麼不算尺寸?

ISO 14405-2 把線性尺寸定義為表徵一個尺寸特徵的量,把距離定義為兩個不被視為尺寸特徵的幾何特徵之間的量。中心距跑在兩條軸線之間,而軸線不是尺寸特徵,所以它落在第二類,適用另一套規則。

卡尺量得到兩個孔心之間的距離嗎?

不能直接量,因為零件上沒有任何一對點,它們之間的距離等於那個中心距。本頁不提供量測技巧。標準裡更大的一點是:在真實工件上那個要求本身就有歧義,所以換更好的儀器不會把它解決掉。

標準為什麼說正負公差有歧義?

它的引言說,正是所有真實工件上都存在的形狀偏差與角度偏差,使這些要求變得有歧義。真實的孔不是完美圓柱,它們的軸線也不平行,所以兩者之間的距離取決於你怎麼把一條軸線配上去、以及沿著孔看哪一段。

這只對個別公差成立嗎?

不是。適用範圍說這個歧義同樣適用於個別公差與通用公差,例如依 ISO 2768-1 者。把公差交給標題欄並不會消掉歧義。

那標準說該怎麼做?

改用幾何規範。引言說對所有非尺寸的量都宜使用幾何規範,而第 4 條對 Table 1 所列的情況用的是「應」。本頁不展示任何範例標註,因為處理兩個導出特徵之間距離的那一節,在我們讀到的免費預覽之外。

Table 1 裡有什麼?

一份「不是尺寸的量」的清點,依本站的數法共十一列:半徑、弧長、四種線性距離、倒角高與角度、邊緣半徑,以及三種角度距離。每一列都指向處理它的小節,只有一列例外。

哪一列沒有去處?

兩個導出特徵之間的角度距離。它的詳見欄裡是一個破折號。而兩個導出特徵之間的線性距離,也就是中心距那一種,指向第 7.4 條。

圖面上的數字需要標單位嗎?

線性尺寸的預設是毫米,第 5 條說單位不標示、由隱含決定。角度尺寸的預設是度,而單位必須標,標稱值與公差界限都要。任何其他單位都得寫在標題欄之內或附近。

這份標準取代了什麼?

2011 年第一版的前言說,它取消並取代 ISO 406:1987。2018 年的第二版取代了 2011 年版,為呼應 ISO 14405-3 而加入角度尺寸,並釐清了對規範歧義的處理。

參考資料

兩個版次都讀自公開預覽,該預覽收到二十二頁中的印刷第 5 頁,約四分之一。第 7.3 與 7.4 條(整體與導出特徵之間、以及兩個導出特徵之間的距離)、第 7.5 至 7.7 條、第 8 條與兩個附錄都在預覽之外。本頁沒有展示任何幾何規範範例,也不應該從本頁推導出任何一個。目錄資料是用瀏覽器讀 ISO 自己的頁面取得:第二版、2018 年 12 月、二十二頁、ISO/TC 213、ICS 17.040.10、現行、階段 90.93、2024 年確認,取代已作廢的 2011 年第一版。本頁不提供量測技巧,也不提供治具建議。我們沒有論壇照片裡那個零件,沒有做過任何自己的量測,也不寫任何印表機廠牌或機型。以下是本站的清點或判讀,不是標準的敘述:Table 1 共十一列的清點、其中恰好一列的詳見欄是一個破折號的觀察,以及預覽約佔全文四分之一的計算。「孔的軸線是導出特徵」是本站從另一份標準做出的判讀,這裡也以判讀的身分重述,不是 ISO 14405-2 的敘述;該標準只說距離可以在兩個導出特徵之間。ISO 14405-1、ISO 14405-3、ISO 1101、ISO 2692、ISO 8015、ISO 8062-3、ISO 2768-1、ISO 17450 系列與 ISO 406 都是這份標準引用的,我們都沒讀;CZ 與最大實體要求是標準點名的,本頁不解釋。Table 1 與第 4 條都是拿印刷頁面算成圖檔後核對的,不是文字擷取。我們讀的是貼文本身,不是回覆。

詢價

如果你圖面上的孔群,孔心之間是用正負尺寸標的, 那件事值得在報價之前談一次,而不是在檢驗之後, 因為兩個都很仔細的人可以量出不同的結果,而且都站得住腳。 告訴我們那個孔群必須跟哪一個特徵對齊,我們再告訴你我們對得住什麼。

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