鍛件圖面公差怎麼標註?ISO 2768、EN 586-3 與 GD&T 的分工

圖面規範指南・鍛件公差標註

鍛件圖面公差標註要分成三層:保留鍛造面的尺寸,依鍛件公差標準(鋁鍛件常用 EN 586-3);加工面上沒有個別標註的尺寸,依 ISO 2768-1 一般公差;配合孔、密封面、螺紋與孔位等功能特徵,一律個別標註尺寸公差或幾何公差。三層混在一起,或只在標題欄寫一句「ISO 2768-mK」,是鍛件從打樣到量產最常見的爭議來源。

同一個零件,鍛造廠看鍛件圖、加工廠看加工圖、品保看量測報告;三方對「沒標公差的尺寸」理解不同,爭議就出現在首件檢驗。天承精密鍛壓(Al Forge Tech, AFT)是台灣南投的鋁合金鍛造與機加工製造商,鍛件圖與加工圖在技術評估與可行性分析階段由同一個工程團隊對照審查。本文說明鍛件圖面公差標註的分層原則、常用標準的適用範圍,以及採購與 SQE 送圖前可以自行檢查的項目。

I鍛件圖面公差標註,為什麼要分成三層?

鍛件圖面公差要分層,是因為鍛造面、加工面與功能特徵的製造方式不同,適用的標準也不同:ISO 2768-1 涵蓋的是切削加工與鈑金成形的尺寸,不能拿來管鍛造後未加工的表面。

ISO 2768-1 的適用範圍,是以去除材料(切削)或鈑金成形製作的尺寸。鍛件上保留鍛造狀態的面,尺寸變動來自模具磨耗、錯模、閉模厚度與熱收縮,量級和切削加工不同,應該引用鍛件公差標準,或由供需雙方在鍛件圖上議定。

實務上建議一個零件準備兩張圖:鍛件圖標示毛胚尺寸、分模線、拔模角、錯模與飛邊殘留限制;加工圖標示加工面、基準系統與成品公差。兩張圖使用同一套基準,加工裕量則由兩張圖的差距決定,推算方式見〈鋁鍛件加工裕量怎麼設?〉。

1
第一層:保留鍛造面

依鍛件公差標準,鋁鍛件常用 EN 586-3;公差只適用於鍛件圖上標出的尺寸,鍛件圖本身就是驗收依據。

2
第二層:加工面的一般公差

加工面上沒有個別標註的尺寸,依標題欄寫明的 ISO 2768-1 等級,多數零件用 m 級。

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第三層:功能特徵

配合孔、密封面、螺紋與孔位,個別標註尺寸公差、配合等級或幾何公差,並指定量測基準,不依賴一般公差。

IIISO 2768-1 一般公差怎麼用?m 級和 f 級怎麼選?

ISO 2768-1 把一般公差分成 f(精密)、m(中等)、c(粗糙)、v(最粗)四級,寫在標題欄就能套用到所有沒有個別公差的線性與角度尺寸;多數 CNC 加工面用 m 級就足夠,只有確實需要的尺寸才個別收緊。

ISO 2768-1:1989 是目前仍有效的版本,ISO 在 2022 年複審後確認維持現行版本。標註方式是在標題欄或附近寫「ISO 2768-m」。下表為線性尺寸的允許偏差。

公稱尺寸範圍(mm)f 精密m 中等c 粗糙v 最粗
0.5–3±0.05±0.1±0.2—
3–6±0.05±0.1±0.3±0.5
6–30±0.1±0.2±0.5±1.0
30–120±0.15±0.3±0.8±1.5
120–400±0.2±0.5±1.2±2.5
400–1000±0.3±0.8±2.0±4.0
1000–2000±0.5±1.2±3.0±6.0

資料來源:ISO 2768-1:1989 線性尺寸一般公差。各區間不含下限、含上限;單位 mm。

選 f 級不等於品質比較好。標題欄一旦寫 f,圖上每一個沒標公差的加工尺寸都要以精密等級加工與量測,週期時間與檢驗成本跟著上升。比較好的做法是標題欄維持 m 級,把真正影響組裝與功能的尺寸個別標出(見第 VI 節)。

有些網路計算工具把 v 級列為「鍛件適用」,這容易造成誤解。v 級仍屬於 ISO 2768-1 的切削與鈑金尺寸;保留鍛造面的尺寸,應回到鍛件公差標準。

IIIISO 2768-2 已被 ISO 22081 取代,圖面上的「mK」還能用嗎?

ISO 2768-2:1989(一般幾何公差 H、K、L 等級)已經撤銷,由 ISO 22081:2021 取代,ISO 2768-1 則仍然有效。既有圖面上的「ISO 2768-mK」仍很常見,但新圖面或改版時,應先和供應商確認幾何公差採用哪一套規則。

ISO 22081:2021 由 ISO/TC 213 制定,屬於幾何產品規範(GPS)標準。它提供一般幾何規格與一般尺寸規格的標註工具,並明確規範這些規格的適用規則,寫法和舊版的 H、K、L 等級不同。這份標準在 2026 年 6 月複審後確認維持有效。

對採購與 SQE 來說,重點不在追最新版本,而是雙方對同一張圖的理解一致。建議依圖面狀態採取以下做法:

  • 既有量產圖面:標題欄若寫 ISO 2768-mK,在首件檢驗前與供應商確認平面度、垂直度等未標幾何公差的判定依據。
  • 新圖面或改版:尺寸一般公差可續用 ISO 2768-1;幾何公差可改用 ISO 22081,或把重要的形狀與位置要求直接個別標註。
  • 保留鍛造面不套用一般幾何公差:鍛造面的平面度、直線度等,依鍛件公差標準或在鍛件圖上議定。

IV保留鍛造面的尺寸,要看哪個標準?

鋁鍛件保留鍛造面的尺寸與形狀公差,歐洲常用 EN 586-3,鋼鍛件常用 EN 10243-1。這類公差原則上只適用於雙方確認的鍛件圖上標出的尺寸,所以鍛件圖本身就是未加工面的驗收依據。

EN 586-3 規範熱成形鋁及鋁合金鍛件的尺寸與形狀公差。適用範圍包括:不需全面加工的模鍛件,外形尺寸上限 2,000 mm、閉模方向尺寸上限 600 mm、投影面積上限 4,000 cm²;需全面加工的模鍛件,外形尺寸上限 6,000 mm、投影面積上限 22,000 cm²。超出範圍或形狀複雜的鍛件,公差由供需雙方議定。

鍛件圖要寫清楚的,不只是長寬高。拔模角、錯模量、飛邊殘留、頂出痕、圓角半徑與閉模方向尺寸,都會影響後續加工的定位與裕量。美國客戶的圖面通常不引用 EN 586-3,可參考 ASM International〈Forging Design Dimensions and Tolerances〉或美國鍛造協會(FIA)的〈Product Design Guide for Forging〉,並把議定的數值直接寫在鍛件圖上。

鍛件外形與分模設計,也決定哪些面可以保留鍛造面。天承鍛造端的設計建議,可參考〈兼顧外觀與功能的鋁鍛件 DFM〉。

V鍛造面到加工面的尺寸,該用哪一個公差?

一端是鍛造面、一端是加工面的尺寸,若沒有個別標註,ISO 2768-1 規定採用兩者中較大的一般公差。比較穩妥的做法,是讓這類尺寸從加工基準標起,並在加工圖上直接寫出允許的範圍。

以凸台高度為例:尺寸從加工後的安裝面,量到沒有加工的鍛造頂面。這個尺寸同時受鍛造公差與加工公差影響,如果圖面只寫 ISO 2768-m,加工端可能以為要做到 m 級,但鍛造面本身的變動就可能超過這個範圍。以下三個做法可以減少爭議:

  • 從加工基準標起:未加工特徵的位置,以加工後建立的基準面與基準孔為起點標註,避免從另一個鍛造面連續標註。基準規劃見〈鋁鍛件第一刀從哪裡下?〉。
  • 直接寫出範圍:對組裝有影響的鍛造面尺寸,在加工圖上個別標註公差,不要只依賴「取較大者」的規則。
  • 標註最小壁厚:加工面靠近鍛造面時,標註最小壁厚或最小殘留厚度,比標註名義尺寸更能確保強度。

VI配合孔、密封面、螺紋與孔位,該怎麼個別標註?

影響組裝、密封或受力的特徵,應個別標註尺寸公差或幾何公差,並指定量測基準;一般公差只用來管「做到就好」的尺寸。下表整理鋁鍛件加工圖常見特徵的標註方式。
特徵建議標註方式依據常用檢驗方式常見錯誤
保留鍛造面鍛件圖上的尺寸與鍛件公差EN 586-3 或雙方議定3D 掃描比對、量規在加工圖套用 ISO 2768
一般加工面標題欄 ISO 2768-mISO 2768-1卡尺、高度規、CMM全圖寫 f 級,成本上升
軸承孔、配合孔公差等級(例如 H7)加圓柱度ISO 286塞規、內徑量表、CMM只寫名義尺寸
密封面平面度加表面粗度ISO 1101、粗度規格CMM、表面粗度儀只標粗度,沒標平面度
螺紋螺紋規格與等級(例如 M8×1.25-6H)ISO 965通止規沒寫陽極前或陽極後
孔位位置度,參照基準系統ISO 1101 或 ASME Y14.5CMM用座標正負公差,基準不明
分模線、飛邊在鍛件圖標示位置與殘留量鍛件圖議定目視、量規位置落在密封面或外觀面

資料來源:ISO 2768-1、ISO 22081、EN 586-3、ASME Y14.5;天承加工實務整理。實際公差依圖面與功能需求決定。

需要陽極或硬陽極的零件,還要在圖面寫明尺寸是處理前還是處理後;膜厚預留與螺紋處理見〈陽極與硬陽極前,加工尺寸該預留多少?〉。

VII美規 ASME Y14.5 圖面要注意什麼?天承怎麼審圖?

美國客戶的圖面多依 ASME Y14.5 標註,這份標準不提供 ISO 2768 那樣的一般公差等級,未標公差通常由標題欄依小數位數規定。同一個專案若混用 ISO 與 ASME 圖面,應在打樣前統一判定規則。

兩套系統還有一個常被忽略的差異:ASME Y14.5 預設套用包絡原則(Rule #1),尺寸公差同時限制形狀;ISO 系統依 ISO 8015 預設獨立原則,尺寸與形狀分開判定,需要包絡時要另外標註。同一個孔徑,兩套規則的合格判定可能不同。

天承收到圖面後,工程團隊會先對照鍛件圖與加工圖:確認加工面與保留鍛造面的區分、兩張圖的基準是否一致、標題欄的一般公差是否適合鍛件,以及功能特徵是否個別標註。有疑義的尺寸會在報價前提出,而不是等到首件檢驗才發現。

量測端,天承以 4 台 Zeiss 三次元量測儀依加工圖基準量測加工尺寸,以手持式 3D 掃描儀比對鍛件外形,並搭配輪廓儀與表面粗度儀檢驗輪廓與密封面;量測紀錄依 IATF 16949:2016 管理,流程見製造與品質管控。

送圖前的圖面檢核清單:

1. 是否分成鍛件圖與加工圖,兩張圖使用同一套基準?

2. 加工圖是否清楚標示哪些面要加工、哪些保留鍛造面?

3. 標題欄是否寫明一般公差的標準與等級(例如 ISO 2768-m),並說明幾何公差採用 ISO 2768-2、ISO 22081 或個別標註?

4. 保留鍛造面是否引用 EN 586-3 等鍛件公差標準,或在鍛件圖上議定公差?

5. 配合孔、密封面、螺紋與孔位是否都有個別公差與量測基準?

6. 需要陽極或塗裝的零件,尺寸是否註明為處理前或處理後?

常見問題 FAQ

鍛件圖面可以只寫 ISO 2768-m 嗎?

不建議。ISO 2768-1 涵蓋的是切削加工與鈑金成形的尺寸,不包括保留鍛造面的尺寸。鍛件圖面應另外引用鍛件公差標準(鋁鍛件常用 EN 586-3),或在鍛件圖上直接議定公差。

鍛造面和加工面之間的尺寸,要用哪個公差?

若沒有個別標註,ISO 2768-1 規定採用兩者中較大的一般公差。這類尺寸容易產生爭議,建議從加工基準標起,並在加工圖上直接標出允許範圍。

ISO 2768-mK 是什麼意思?現在還能用嗎?

m 是 ISO 2768-1 的中等線性公差等級,K 是 ISO 2768-2 的一般幾何公差等級。ISO 2768-2 已在 2021 年由 ISO 22081 取代,但既有圖面仍常見 mK 寫法;使用時應先和供應商確認幾何公差的判定依據。

哪些尺寸不能只靠一般公差?

影響組裝、密封或受力的尺寸,例如軸承孔、配合孔、密封面、螺紋與孔位,都應個別標註尺寸公差、配合等級或幾何公差。一般公差只適合不影響功能的尺寸。

鍛件公差和 CNC 加工公差差多少?

兩者的量級不同,實際數值取決於零件尺寸、鍛件類型與加工方式。鍛件公差包含模具磨耗、錯模與閉模厚度等變動,通常比加工公差寬,需要精密的面應預留加工裕量,由 CNC 加工達成。具體數值請提供圖面,由工程師評估。

圖面沒有標公差,供應商會怎麼處理?

負責的供應商會在報價前提出疑義,請客戶補上公差或確認判定依據。若沒有釐清就生產,首件檢驗時容易因判定標準不同而發生爭議,所以送圖時最好一併說明一般公差與幾何公差採用的標準。

送圖前,讓工程師先幫你檢查公差標註

天承可以同時審查鍛件圖與加工圖,確認加工面與保留鍛造面的區分、兩張圖的基準是否一致,以及哪些尺寸需要個別標註、哪些可以放寬。工程師會回覆初步可行性評估,並列出還需要的資料;如需先簽 NDA 再提供圖面,請直接提出。

請提供:

  • 2D 加工圖(含標題欄一般公差與幾何公差)
  • 鍛件圖或毛胚尺寸(如已有)
  • 3D 檔 STEP/IGES
  • 材質、熱處理狀態與表面處理要求

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