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技術趨勢
ISO國際版公差分析之2 標準公差值解析
2019.12.16∣瀏覽數:724

ISO國際公差配合規範中對尺寸公差值分為20級,各級均賦予不同之數學關係式,惟 其中屬於量規精密區之3級(IT2、IT3、IT4) 並無數學公式可計算,但於規範中有交代如何計算,而建構出成為20級之完整公差值 (帶)。
文 ◆ 陳銘德

表1為ISO國際公差配合規範20級之標準 公差值,其中IT6~IT18呈現每5級大10倍之 關係,如第11級之標準公差值是第6級之10 倍,第12級之標準公差值第7級之10倍, 第18級之標準公差值為第13級之10倍,第 5級則為7倍公差基量。其餘較小尺寸之6 級其數學關係式IT01、IT0、IT1由下列關 係式計算,而IT2、IT3、IT4之公差值大小 則採取IT1與IT5間之幾何級數(geometrical progression)近似值。

因尺寸無窮多,國際規範將公稱尺寸 分成適當範圍,取各範圍公稱尺寸二者之 幾何平均值為 D ,依公式或表 1 計算,即可得標準公差值,或稱公差範圍。首先 IT01=0.3+0.008D,IT0=0.5+0.012D, IT1=0.8+0.020D,式中之D為公稱尺寸 Nominal size(mm)。IT5~T18之公差值 如表1所列,其中i=0.45D1/3+0.001D,i 為國際標準公差基量Standard tolerance unit(μ=0.001mm),適用於D≦500mm; 如D>500mm,則國際標準公差基量改為 I=0.004D+2.1。

例如公稱尺寸為60mm,則IT01~IT5之標 準公差計算分別為:公稱尺寸D=(50X80)1/2= 63.2456mm , 因 D ≦ 500mm ,代入國 際標準公差基量公式 i=0.45D 1/3+0.00 1D=045(63.2456) 1/3+0.001(63.2456)= 1.8534µ,再代入國際標準公差之IT01= 0.3+0.008D=0.8060µ,取0.8µ。IT0= 0.5+0.012D=1.2589µ,取1.2µ。IT1= 0.8+0.020D=2.0649µ,取2µ。IT5=7i= 12.9801µ,取13µ。而IT2、IT3、IT4之公差 值大小係依規範所載幾何級數近似值意義,首先計算IT3,取IT1級IT5之幾何平均,即 IT3=(IT1XIT5)1/2=5.1771µ,同理;再計算 IT2=(IT1XIT3)1/2=3.2696µ,最後計算IT4= (IT3XIT5)1/2=8.1975µ。再查標準公差實用 表,得IT01=0.8µ,IT0=1.2µ,IT1=2µ, IT2=3µ,IT3=5µ,IT4=8µ,IT5=13µ,分別 與計算數值相當符合。

至於後續 IT6~IT18 之標準公差值 可直接代入表 1 之基量倍數即可, 例 如 IT6=10i=18.534µ ,查表值為 19µ 。 IT7=16i=29.6544µ , 取 30µ 。 IT8=25i=46.335µ,取46µ。IT9=40i=74.136µ , 取 74µ 。 IT10=64i=118.6176µ , 取 120µ 。 IT11=100i=185.34µ , 取 190µ。IT12=160i=296.544µ,取300 µ 。 IT13=250i=463.35µ , 取 460µ 。 IT14=400i=741.36µ , 取 740µ 。 IT15=640i=1183.76µ , 取 1200µ 。 IT16=1000i=1853.4µ , 取 1900µ 。 IT17=1600i=2965.44µ , 取 3000µ 。 IT18=2500i=4633.5µ,取4600µ。

當公司接到歐洲訂單,原藍圖內公母配合 組件之上下偏差在ISO之28等則符號找不到 之情況,可能需再另外對照德制之精度配合符號,因ISO於1926年歐洲9國共同委請德國 標準協會彙整公差與偏差之規範,所以如查 到DIN ISO 286-1 & 286-2文獻號碼時,即為 此緣由,不必奇怪。德制機製件精度偏差分 為四大類(如圖1),涵蓋極廣行業品項,各 司其職,一次就對,效率極佳。

訂單如來自美國,藍圖公母配之標註符 號與ISO四個字不一樣(先座別加級數,再 配合之座別與級數)而採三~四個字(先座別 後加上1~2個級數),1925、1947、1967頒 佈之Ba、B4.1公差配合規範,分為五等34 種配合,(1)轉動或滑動配合適用於配賦適 當間隙容留潤滑液,提供良好轉動滑動功 能,RC1~RC9,計9種。(2)定位公隙配合 適用於如為餘隙配合讓機件有適當之鬆動, 如干涉配合則產生適當之牢靠固定性質, LC1~LC11,計11種。(3)定位過渡配合適用 於介於公隙與公緊配合之間,以精確位置為 目的,提供少量之公隙或公緊,LT1~LT6,計6種。(4)定位公緊配合適用於主要以精確 位置為需求,機件須對準固定,屬輕壓配, LN1~LN3,計3種。(5)壓入或收縮配合適用 於功能需求壓入或冷縮熱套方式之配合,以 確保孔壁壓力,FN1~FN5,計5種。

訂單如來自日本,則公差配合標註符號與 ISO完全一致,採四個字。產品如只針對國 內行銷,則藍圖符號註解僅需依照CNS規範 即可通行,實際上完全與JIS及ISO一樣。 為擴大視野,代為設計加工,或產品欲行銷 國際市場,根本之道為需具備認識瞭解ISO 之公差配合規範,才能使設計、製造加工、 量測與組立各環節均可暢通,使用一致之語 言,大幅省去試誤之資材、人力等浪費,尤 其是更寶貴之時間成本,可滿足客戶期程需 求,甚至提前交貨,而且品質穩定達標,提 升被客戶之信賴依重,準備承接更多委製 案,增加公司獲利。

參考資料
1. USA STANDARD, ASA B4a, Tolerances, Allowances and Gages for Metal Fits, 1925。
2. USA STANDARD, USAS B4.1, Preferred Limits and Fits for Cylindrical Parts, 1947/1967(R1974/2009)。
3. AMERICAN NATIONAL STANDARD, ANSI B4.2, Preferred Limits and Fits, 1978(R1999/2004)。
4. ISO 129-1 “Indication of dimensions and tolerances”, 2004(E)。
5. ISO 286-1 “Basis of tolerances, deviations and fits”, 1988/2010。
6. ISO 286-2 “Tables of standard tolerance classes and limit deviations for holes and shafts”, 1988/2010。