Proe/Creo 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-形位公差-基準(zhǔn)面

本章目標(biāo)：了解幾何公差基準(zhǔn)及其應(yīng)用。

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1.前言

基準(zhǔn)是形位公差的專屬物，是公差標(biāo)記的重要升級。

沒錯(cuò)，之前的線性容差沒有基準(zhǔn)，因?yàn)榫€性容差代表兩個(gè)特征之間的距離。原因是沒有參考符號。

雖然在實(shí)踐中使用了線性公差，但大家早就明白基準(zhǔn)的重要性，也有使用基準(zhǔn)的概念，但不歸類為理論。因此，即使在尺寸鏈標(biāo)記中，對于這種線性公差具有基準(zhǔn)的概念也是非常模糊的。如下所示，

雖然大家都知道軸端是標(biāo)桿，但也不是不爭的。

但是對于幾何公差的參考符號，它是不同的。任何人都可以理解什么是基準(zhǔn)。

本章專門介紹如何標(biāo)記基準(zhǔn)。

2.基準(zhǔn)定義2.1個(gè)基準(zhǔn)

——與被測元素相關(guān)的幾何理想元素檢具設(shè)計(jì)，用于定義其幾何位置關(guān)系（如軸、直線、平面等）；

— 可由零件上的一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)元素組成。

2.2個(gè)仿真基準(zhǔn)元素

— 在加工和測試過程中用于建立基準(zhǔn)和與基準(zhǔn)元素接觸的具有足夠精度的實(shí)際表面。

//部分網(wǎng)絡(luò)資料和培訓(xùn)資料有誤，特別坑，注意。如下所示：

2.3 測試示例

---在加工和檢測過程中，經(jīng)常使用具有足夠精度的實(shí)際表面，如測量平臺表面、量規(guī)或芯棒的定位表面作為模擬參考元件。

---模擬的基準(zhǔn)元素是基準(zhǔn)的實(shí)際體現(xiàn)。

3.類型3.1 單一基準(zhǔn)

- 為一個(gè)元素制定一個(gè)基準(zhǔn)；

3.2 組合（公開）基準(zhǔn)

- 用兩個(gè)或多個(gè)元素做一個(gè)基準(zhǔn)；

//一般AB軸為裝配面。

3.3 基準(zhǔn)系統(tǒng)

- 兩個(gè)或三個(gè)獨(dú)立基準(zhǔn)的組合；

//注意多基準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。如果你有這個(gè)需求，就需要多個(gè)benchmark，否則就是麻煩。

三基平面基準(zhǔn)參考框架 — 由三個(gè)相互垂直的理想（參考）平面組成的空間直角坐標(biāo)系。參見圖 21。

4. 自由度和基準(zhǔn)限制

一個(gè)物體有 6 個(gè)自由度。

4.1 參考極限自由度示例

① 由平面基準(zhǔn)形狀確定的模擬基準(zhǔn)形狀建立基準(zhǔn)平面，限制三個(gè)自由度（一個(gè)平移和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)）。

②由寬度參考體（兩個(gè)相對的平行面）確定的模擬參考體建立一個(gè)參考中心平面，限制了三個(gè)自由度（一個(gè)平移，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)）。

③由球面參考形確定的模擬參考形建立一個(gè)參考中心點(diǎn)，限制了三個(gè)平移自由度。

④由圓柱參考體（兩個(gè)相對的平行面）確定的模擬參考形狀建立了一個(gè)參考中心軸，限制了四個(gè)自由度（兩個(gè)平移和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)）。

⑤ 圓錐參考形狀（兩個(gè)相對的平行表面）定義模擬參考形狀，該形狀建立參考中心軸和參考中心點(diǎn)，限制五個(gè)自由度（三個(gè)平移，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)）。

⑥由線性拉伸的參考體確定的模擬參考體建立了一個(gè)參考平面和一個(gè)參考中心軸，限制了五個(gè)自由度（兩個(gè)平移，三個(gè)旋轉(zhuǎn)）。

//被限制的自由度不能第一次判斷，要看物體沒有被限制的自由度（也就是怎么運(yùn)動(dòng)）。

此外，上述視圖也是標(biāo)記數(shù)據(jù)的一個(gè)很好的例子。并且，從接下來的幾張圖可以看出，基準(zhǔn)本身是有要求的，比如表面的平整度。

5.三種基本面系示例5.1 板件的三種基本面系

//思考題：

①設(shè)計(jì)是否要求孔的軸線垂直于D面，同時(shí)平行于E面和F面？如果不是，孔位標(biāo)記是否需要三基面系統(tǒng)？

②如果設(shè)計(jì)必須要求孔的軸線垂直于D面，同時(shí)平行于E面和F面。但是，D面和E面已經(jīng)標(biāo)注了垂直度要求?？孜淮驑?biāo)是否需要三基面系統(tǒng)？

5.2 盤式零件三基本平面系統(tǒng)5.2.1 Class I

//還剩一個(gè)自由度表示圓盤可以自由旋轉(zhuǎn)。加工孔時(shí)，可將未加工的圓盤形零件以任意角度放入夾具內(nèi)開孔。

從設(shè)計(jì)上看，四個(gè)孔的軸線垂直于K平面，平行于外圓的軸線。孔的位置具有最大的物理補(bǔ)償。

5.2.2 類型 II

//在作者看來，這是一個(gè)錯(cuò)誤的解釋！

設(shè)計(jì)要求：3個(gè)孔的軸線垂直于U面，平行于小圓軸V，平行于W面?？椎奈恢镁哂凶畲蟮奈锢硌a(bǔ)償。

從加工上看，3孔相對于這個(gè)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)部分的定位是D形面的位置是需要的，孔不能任意定位。

5.3 三大基準(zhǔn)系統(tǒng)總結(jié)

數(shù)據(jù)結(jié)論：

由上可知，三基平面系統(tǒng)并不一定要用三個(gè)基準(zhǔn)框來表示。對于板類零件，使用三個(gè)基本網(wǎng)格來表示三基面系統(tǒng)；對于圓盤類零件，只要使用兩個(gè)基本網(wǎng)格，就已經(jīng)表示了三基面系統(tǒng)。

以上是從三基平面系統(tǒng)的原理來討論基準(zhǔn)窗框的表示數(shù)。在實(shí)際使用中，只需要滿足零件的功能要求即可，無需強(qiáng)調(diào)參考坐標(biāo)系的數(shù)量。

作者的結(jié)論：

從作者的角度來看，恰恰相反。參考幀的數(shù)量是從功能角度確定的。如果對這個(gè)功能沒有要求檢具設(shè)計(jì)，不要添加更多的基準(zhǔn)，導(dǎo)致正確的零件被錯(cuò)誤判斷，降低良率。

6.基準(zhǔn)目標(biāo)

— 在零件上指定的點(diǎn)、線或部分表面以反映某個(gè)基準(zhǔn)。分別稱為點(diǎn)目標(biāo)、線目標(biāo)和面目標(biāo)。

1. 點(diǎn)目標(biāo)可以用帶球頭的圓柱銷來體現(xiàn)；

2. 線靶可以用圓柱銷來體現(xiàn)；

3. 曲面目標(biāo)可以是圓柱銷的端面，也可以是方形塊的端面或異形塊的端面。

//不要死記硬背，標(biāo)注時(shí)3d軟件會有幫助。

參考目標(biāo)的位置必須由理論上正確的尺寸表示。表面目標(biāo)還應(yīng)標(biāo)出其表面的大小。

6.1 基準(zhǔn)測試示例（圖 26)

1）

2）TE 的連接器圖紙 114-18679-3 使用了大量的基準(zhǔn)目標(biāo)來反映基準(zhǔn)。

7.benchmark選擇順序

基準(zhǔn)系統(tǒng)中基準(zhǔn)的順序表示不同的設(shè)計(jì)要求。參見圖 30。

8.基準(zhǔn)面選擇8.1 考慮功能

? 基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)考慮在零件裝配的配合面上；//選擇裝配面，占總數(shù)的80%。

? 選擇作為基準(zhǔn)特征的基準(zhǔn)應(yīng)盡量減少裝配偏差；//優(yōu)化公差分析，減少尺寸鏈。

? 零件的基準(zhǔn)面應(yīng)能代表實(shí)際零件的某種特征關(guān)系。

8.2 考慮基準(zhǔn)的可重復(fù)性

? 參考特征本身在制造過程中必須尺寸穩(wěn)定；

? 基準(zhǔn)特征必須是可重復(fù)的，不會因裝配等原因而改變；

? 參考平面應(yīng)對各種偏差不敏感。

//這個(gè)比穩(wěn)定性還差。

8.3 考慮基準(zhǔn)的一致性 Coordinated

? 建立的基準(zhǔn)參考體系在零件的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和裝配過程中應(yīng)盡可能共享和一致。

8.4 節(jié)

1）最終選定的benchmark是綜合以上因素綜合考慮的結(jié)果

2）一個(gè)零件可能有多種定位方式

//咒語“穩(wěn)定工作”

9.作者注：選擇基準(zhǔn)元素的技巧

如果你很難選擇合適的基準(zhǔn)元素，你不妨反其道而行之。例如：當(dāng)參考平面傾斜時(shí)會發(fā)生什么，它仍然可以滿足設(shè)計(jì)要求嗎？

基準(zhǔn)元素的選擇是列出一些不好的情況的捷徑。如果很難想象，可以用三塊板子自己演示一下。

一般有幾個(gè)裝配面，有幾個(gè)參考面（懶人的方式不值得推廣）。