避免标准到公制公差图表转换的风险

转换的惊人复杂性

小零件采购的基础之一是能够在不同的测量单位之间进行转换——例如，通过在毫米和英寸之间转换公差数字来创建公制公差图表。

这项任务并不像您想象的那么简单。事实上，在公制和标准测量系统之间来回移动的风险是传说中的东西，往往会带来灾难性的结果。

早在 1983 年，一架从蒙特利尔飞往埃德蒙顿的加拿大航空公司波音 767 飞机在飞行大约一个小时后就耗尽了燃料，不得不（字面上）滑行紧急着陆。奇迹般地，只有两名乘客受轻伤——那是在撤离飞机时。

为什么会这样？

当飞机的燃油量指示系统在起飞前出现故障时，飞行和地勤人员决定手动计算所需的燃油量。计算出这架飞机需要 8,703 公斤燃料，他们将其除以 1.77（根据加油公司的文件显示的燃料密度），将公斤数转换为 4,916 升。然后将这些燃料泵入飞机。

麻烦的是，虽然 767 飞机以千克每升 (kg/L) 为单位测量燃料，但加油指南中的密度数字使用磅每升 (lb/L)。结果，飞机上的燃料不足所需燃料量的一半。

还有很多其他的例子：

1999 年，NASA 失去了价值 1.25 亿美元的火星气候轨道器 (MCO)，这是第一颗行星际气象卫星，原因是航天器工程师未能将标准测量值转换为公制测量值。由于使用磅秒计算的轨迹被误认为是力的公制单位（牛顿秒），MCO 未能进入轨道并坠毁在火星上。
2003 年，东京迪士尼乐园的太空山过山车因轴小于设计要求而脱轨，导致轴承与轴之间的间隙超过 1.0 毫米（而不是 0.2 毫米）。规格已在 1995 年转换为公制单位，但在 2002 年，较早的标准单位规格被用于订购新车轴——最终尺寸为 44.14 毫米，而不是所需的 45 毫米。
波音公司使用标准装置可能会阻碍将一些精密工作分包给海外供应商，从而导致波音 787 梦想客机的制造延迟。该飞机原定于 2008 年 5 月到期，直到 2011 年 10 月才投入商业服务。

你得到图片。使用不同的单位、人为错误和不准确的度量标准转换（反之亦然）不仅会严重影响质量和性能，还会影响安全性。

值得注意的是，当今的技术确实提供了更可靠的转换工具，并有助于降低人为错误的风险。机器上的计算机数字控制 (CNC) 允许在内部计算机器控制范围内的所有值的转换。

在车间，员工可以配备各种手持式数字千分尺，以便在运行中进行转换。例如，现代数字千分尺上的显示允许用户通过按下按钮在公制单位和英寸之间切换。

然而，标准到公制的转换（再转换回来）并不是一个简单的命题，在切换测量系统时仍然需要考虑一些事情。

大多数机器都在对其主要用途最有意义的单元中进行了校准。例如，制造用于木工的零件的工具可能会以标准英寸及其分数进行校准。

但是，虽然分数非常适合卷尺上的标记，但它们在输入机器时不容易转换。此外，木工使用的尺寸虽然适合木工，但比医疗设备使用的尺寸大十到一百倍。

此外，您可能正在使用来自许多分包商的零件，有些是国内的，有些是在公制盛行的国家/地区。这些部分可能必须连接到其他不基于度量的系统并与之交互。

这意味着当手动计算标准和公制之间的转换时，您还需要考虑零件公差。那是因为制造在公制测量公差范围顶部的零件可能不适合在标准系统测量的公差范围底部的另一个组件。

例如，此处包含的公制公差图表显示了客户在金属切削中要求的典型公差范围在英寸和毫米之间的转换（反之亦然）。

但是，我们还考虑了规格上限和下限——根据需要调整公差，以确保在对数字进行转换和四舍五入时，转换后的计量单位不会超出上限或下限。举例说明：

在原始测量单位中，规格上限和下限分别为 22 毫米和 18 毫米——如您所见，转换后的上限超出了该范围。因此，为了确保零件不超出原始规格限制，我们可以将转换后的公差调整为 0.79” +0.07”/-0.08”。

舍入还可能导致超出可接受公差范围的错误和转换。因此，您需要仔细考虑扩展转换的小数位数。

例如，您可能会说 1.0 毫米转换为 0.04 英寸；但是，该计算将 0.0393700787 的数字四舍五入到小数点后第二位。在一个要求至少小数点后第三或第四位公差的世界中，0.04 英寸是否足够准确？

即使是我们用来进行转换的工具也会将四舍五入带入等式。大多数 CNC 机器都在一个单元中进行校准，然后将其转换为另一个单元并进行舍入。以公制设计的现代数字千分尺将以公制单位操作和计算读数尺寸。

然而，当用户将一个简单的按钮从公制切换到标准时，他们并没有得到全新的计算。相反，他们正在转换为标准，包括读数中提供的小数位所需的舍入因子或误差。这种潜在的不准确性很少被考虑，但有时却很重要。

此外，圆角的影响是复合的，不仅在多个相互作用的零件之间，而且在尺寸和公差之间也是如此。幸运的是，可以通过有条不紊地四舍五入并根据需要调整标称值和规格上限/下限来克服这些差异，以确保所有尺寸都在（或小于）可接受的公差范围内。

显然，从航空航天应用到医疗设备和汽车焊接机，标准到公制测量转换具有重要意义。虽然在大多数情况下，装配不当可能不会产生改变生活的影响，但在其他情况下，零件的故障可能是灾难性的。

好消息是，通过在不同测量系统之间的转换中投入一些时间和精力——以及不同部件的公差和配合将如何受到影响——您和您的供应商可以帮助保持质量、安全和成本控制。

（要详细了解如何计算公差，请查看我们的相关博客，了解公差如何叠加。）

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