幾何公差是什麼？工程圖中 GD&T 的基本概念與分類

為什麼尺寸合格，零件還是有問題？在實際加工與裝配過程中，常會遇到一種情況：圖面上的尺寸全部都在公差範圍內，但零件卻無法順利裝配、運轉不穩，甚至影響功能。

這類問題，往往不是尺寸本身錯誤，而是零件的形狀、方向或位置沒有被正確控制，這正是幾何公差（Geometric Dimensioning and Tolerancing, GD&T）的核心價值。

❓為什麼尺寸公差合格，零件仍可能無法使用？

尺寸公差主要用來控制零件的「大小」，例如外徑 Ø10 ±0.01，代表尺寸必須落在指定範圍內。

然而，實際使用中，零件還會受到以下因素影響：

• 表面是否真正平整

• 軸線是否筆直

• 孔的位置是否準確

• 旋轉時是否產生晃動

這些條件，僅靠尺寸公差無法完整描述，即使所有尺寸數值合格，零件在功能與裝配上仍可能出現問題。

📐什麼是幾何公差？

幾何公差是一套用來規範零件「幾何狀態」的標註方式。
它關注的不是尺寸大小，而是零件在空間中的實際幾何關係，例如：

• 平不平

• 直不直

• 圓不圓

• 是否對齊

• 旋轉是否穩定

透過幾何公差，工程圖可以更精確地傳達設計意圖，讓加工與檢驗都能以「功能需求」為依據進行判斷。

🏆幾何公差的四大天王：你標對了嗎？

幾何公差的符號種類繁多，初次接觸時容易感到複雜，但從實務應用來看，最常使用、也最關鍵的可歸納為四大類。

理解這四類公差，就能掌握大部分工程圖中的幾何控制重點。

1️⃣ 形狀公差（Form Tolerance）

形狀公差用來控制單一特徵本身的幾何狀態，不需要參考基準（Datum）。

它關心的是：
👉「這個形狀，本身是否正確？」

常見項目包含：

• 真平度（Flatness）：平面是否真正平整

• 真直度（Straightness）：軸心或邊線是否彎曲

• 真圓度（Circularity）：截面是否為真正的圓形，而非橢圓

這是所有幾何公差中最基礎的一類。

2️⃣ 姿勢公差（Orientation Tolerance）

當零件之間存在相對關係時，就必須使用姿勢公差，並搭配基準（Datum）進行定義。

姿勢公差用來判斷：
👉「零件之間的方向關係是否正確？」

常見項目包括：

• 垂直度（Perpendicularity）：是否呈現 90 度關係

• 平行度（Parallelism）：是否保持相同方向

這類公差與裝配順暢度與受力狀態密切相關。

3️⃣ 位置公差（Location Tolerance）

位置公差是 GD&T 中極為重要的一環。

它用來定義孔、槽或軸，在三維空間中的實際位置範圍。
其中最常見的是位置度（True Position），能比單純的 ± 尺寸，更合理地描述裝配需求。

4️⃣ 跳動公差（Run-out Tolerance）

跳動公差主要應用於旋轉件。

它關心的不是靜止狀態下的幾何形狀，
而是零件在旋轉時，外表面或軸線是否產生偏擺。常見的有圓跳動與全跳動，對於高速或高精度旋轉件尤其重要。

🛠️幾何公差對加工與檢驗的影響

在加工與量測實務中，幾何公差會影響：

• 加工方式與製程規劃

• 夾持與基準設定

• 加工順序與穩定性

• 檢驗方法與量測難度

因此，幾何公差的設定不只是設計問題，也會直接影響生產效率與品質穩定性。