什麼是公差？公差標註基本介紹！

對於一般消費者而言，雖然不太會聽到公差這個詞，但公差對於產品設計卻是相當重要的關鍵，那所謂的公差究竟是什麼呢？今天就來跟各位介紹公差種類與基本觀念！

什麼是公差？

討論什麼是公差之前，我們先來思考一個問題：

產品的製造加工有可能做到零誤差嗎？

假設今天要生產一個邊長20cm的正立方塊，雖然設計者的期望尺寸是20cm，但實際生產肯定會有誤差，生產出來的邊長可能是20.02cm、19.88cm等等。既然無法避免加工誤差的話，下一個要思考的問題就是正立方塊的邊長在怎樣的誤差範圍下才不會影響最終產品品質。考量各種因素後，我們最終決定了正方塊邊長的誤差範圍，這個誤差範圍就是公差。

因此，所謂的公差就是特定尺寸的容許誤差範圍，底下來跟各位介紹3種常見的公差種類。

3種不可不知的公差種類

尺寸公差

第一種公差稱為尺寸公差，顧名思義就是用來表示特定尺寸的誤差範圍，通常以數值表示，圖1為尺寸公差相關範例，20為矩形長邊的公稱尺寸，而公稱尺寸右側上下數字則是公差範圍，其中(a)為對稱公差，(b)與(c)皆為非對稱公差，以圖1(a)為例，正公差與負公差皆為0.1，故為對稱公差。

要特別注意的是公差小數點後的位數與零件製造精度相關。以圖1(b)為例，如果要檢測零件加工完成後的長度，由於公差後的位數為小數點後一位，得用精度至小數點後兩位的儀器來檢驗，而圖1(c)的公差位數為小數點後兩位，故檢測精度必須為小數點後三位。因此設計上需評估零件所需精度並藉此決定公差位數。

《延伸閱讀：什麼是公差分析？極值法與均方根法介紹！》

幾何公差

第二種公差類型為幾何公差，幾何公差與零件本身型態相關，用來決定幾何形狀。這麼說有些抽象，為了瞭解幾何公差，我們現在來思考一個問題：假設要確保一個軸件筆直，沒有彎曲，那我們應該要如何標註公差範圍呢？

透過圖2可知尺寸公差標註雖然能保證軸件直徑誤差範圍，但該種標註的檢測方式為量測兩點間距離，因此會出現圖2(b)的狀況，儘管量測時符合尺寸公差範圍，但軸件仍有可能彎曲。

為了解決這個問題，才有了幾何公差。以此例子來看，若要告知加工者軸件筆直的需求，可使用圖3的幾何公差標註。

圖3的真直度標註由公差符號與公差值組成，目的是告知檢驗者該軸件表面的最高點與最低點差需落在間距0.1mm的兩個平面內，要特別注意的是由於限制對象是軸件表面，故間距0.1mm的兩個平面未必與軸件中心軸平行。以此類推，如果要確保零件的平面度或是垂直度等等，也都分別有對應的公差符號與標註方式，這部分留到之後再來說明。

配合公差

對機械設計而言，經常會遇到兩個零件組裝的情況，最常見的就是軸孔配合，依配合用途可區分為餘隙配合、干涉配合。

如果軸孔有相對運動關係，這時必須確保軸孔間的餘隙，兩者間的配合關係為餘隙配合；反之，若要將軸件固定於孔洞中，可以藉由軸孔間的壓縮來固定，此時的配合關係為干涉配合。而軸孔間的配合關係很大一部分取決於兩者的公差範圍。

舉個例子而言，若孔的配合公差為H7，軸的配合公差為g6，在配合公差為H7g6的前提下，兩者為餘隙配合，通常應用於不能晃動的連續旋轉場合，軸的標註範例如圖4。

其中直徑10mm的軸件配合公差g6範圍為-0.005至-0.0014，有興趣的讀者可查閱參考資料1的公差配合表。這時你可能會疑惑怎麼不直接寫出公差範圍，還要搞個g6的符號呢？

第一個原因為這類配合公差的間隙量通常為0.001mm左右，在圖面上以數字標示時會讓圖面較為繁雜，採用符號標示可增加閱讀性，但有另一說是使用符號標示，加工者還得查閱圖表反而不便，故這部分需與協力廠溝通。

第二個原因為符號使用可有效提升設計效率。舉例來說，若要達到精密轉動的效果，直徑10mm軸件與直徑100mm軸件需求公差範圍是不同的。

以H7g6配合來看，直徑10mm的軸件公差為-0.005mm至-0.0014mm，直徑100mm的軸件公差為-0.012mm至-0.034mm。無論使用的軸孔尺寸為何，只要標示出H7g6就可以讓閱圖者清楚知道兩者間的配合關係為餘隙配合。

那H7與g6分別代表什麼意思？除了g6以外也有g5的存在嗎？有關於配合公差的詳細介紹可參考這篇《什麼是配合公差？產品設計不可不知的配合公差！》。

主廚結語

這次簡單跟各位介紹基本的公差知識與種類，實際上公差是一門很深的學問，網路上也有許多資料與書籍專門介紹公差，後續科技雞湯也會持續帶給大家公差系列的專文，有興趣的讀者可追蹤科技雞湯Facebook，持續關注最新文章喔！

參考資料

1. 常用配合度的尺寸公差，MISUMI，https://tw.misumi-ec.com/pdf/fa/2015/p1_2355.pdf