形位公差入門之 初識基準(zhǔn)

yzugwh

基準(zhǔn)的理解和掌握是我們學(xué)習(xí)形位公差的基礎(chǔ)和前提,，也是相對有些難度的知識點,，今天我們就來一起看下基準(zhǔn)是怎么回事,。

基準(zhǔn)是干啥的    
當(dāng)我們看一個典型的形位公差標(biāo)注時,，一定會注意到后面一溜帶字母的框框,，這就是該公差的“基準(zhǔn)系統(tǒng)”

然而,，為啥要有基準(zhǔn)呢,。請先來回答一個問題：珠穆朗瑪峰有多高？

對,，為什么海拔這么重要,，因為他標(biāo)明了和定義了測量的起始點！
海拔也就是從海平面為零點測量,，所以在這里海平面就是基準(zhǔn),。

再問一個問題：
測量一個人的身高分幾步,？

這里的平臺和立柱都是基準(zhǔn)，是為了保證測量的唯一性和準(zhǔn)確性所引入的參照,，所以我們可以總結(jié)出基準(zhǔn)的主要作用有兩個：

• 提供測量的原點或參照
• 約束被測對象的放置方式
  
  

了解完基準(zhǔn)的作用,，我們還需要來區(qū)分幾個概念：

• 基準(zhǔn) (Datum): 用于定位或約束零件的理想幾何體，如點,，直線,，平面等。要注意,，基準(zhǔn)是虛擬的幾何體,，并不存在于任何實物上。比如剛才提到的海平面,，它是通過計算擬合出來的理想面,，而非實際的浪濤洶涌的海水表面；
• 基準(zhǔn)要素 (Datum feature)：零件上對應(yīng)基準(zhǔn)的實際要素,，比如零件圖上標(biāo)注的基準(zhǔn)符號A,，確切來說它指向的實際表面是基準(zhǔn)要素A�,；蛉鐒偛爬�子所說,，基準(zhǔn)“海平面”對應(yīng)的基準(zhǔn)要素就是實際的波濤洶涌的海水表面；
• 基準(zhǔn)模擬體 (Datum simulator)：測量或加工系統(tǒng)中用于模擬基準(zhǔn)的實際幾何體,，比如加工或測量設(shè)備的工作臺,，專門的檢治具等，他們的公差相比零件小很多,，因此與理想形體的差別可以被忽略，因此我們通�,？梢越�似可以把基��(zhǔn)模擬體的實際作用部分當(dāng)作是基準(zhǔn),。比如上面提到的身高測量用到的平臺面，就是一個基準(zhǔn)模擬體的實際作用面,，通常我們就直接稱之為基準(zhǔn)了,；
• 模擬基準(zhǔn) (Simulated datum)：由基準(zhǔn)模擬體上實際作用部分?jǐn)M合出的理想幾何要素，其實就相當(dāng)于基準(zhǔn)在基準(zhǔn)模擬體上的展現(xiàn)
  
  

這些個概念可能有點抽象,，但沒有關(guān)系,，慢慢體會，基本也不影響我們后續(xù)知識的理解,。

基準(zhǔn)如何工作
馬不停蹄 Let's繼續(xù),，我們剛才提到了，基準(zhǔn)的一個作用是用來約束零件的擺放方式,，我們知道在三維空間里一個物體有六個自由度,，如果我們把這個零件放在三維笛卡爾坐標(biāo)系中,，這些自由度可以用x,y,z,u,v,w來表示

當(dāng)我們用基準(zhǔn)把一個零件的六個自由度完全限制的時候，它也就被完全約束了,。但并不是任何情況都需要將零件完全限制,，只要根據(jù)功能的需要選擇合理的約束即可。
下面的表格（摘自ASME Y14.5-2009）列出了一些常用基準(zhǔn)要素及它們能夠限制的自由度：

舉例說明一下：
下面這個平行度標(biāo)注只有一個基準(zhǔn)A,，它是一個平面,，因此可以限制零件繞X軸及Y軸的旋轉(zhuǎn)，以及Z軸方向的移動自由度 （即u,v,z）,。而繞Z軸的旋轉(zhuǎn),，以及X軸方向、Y軸方向的移動自由度（即x,y）并不影響平行度的評估,，因此無需做限制

排排坐吃果果   
然而有很多標(biāo)注的基準(zhǔn)可不止一個,，比如下面位置度標(biāo)注里這樣DEF齊聚一堂的情況也不少。

那我們來思考一下,，盤子里有六個蘋果,，分別是x,y,z,u,v,w,根據(jù)前面所說，基準(zhǔn)D要吃掉u,v,z, 基準(zhǔn)E要吃掉v,w,x, 基準(zhǔn)F要吃掉u,w,y, 這樣它們?nèi)齻�肯定要干仗啊,。所以為了世界和平,，它們約定了一個世間通用的法則--先來后到，即誰先來誰先吃,，后到的不能要求前面的把東西吐出來,。呃，事實上也沒人愿意吃別人吐的吧...
所以,，反應(yīng)到我們這個零件上,，它就是下面這樣的分配方式：

現(xiàn)在基準(zhǔn)有了順序，又帶來了一個問題,，如果變化一下基準(zhǔn)的前后順序,，這個標(biāo)注表達的還是不是同一個意思？
如果只看上圖,，好像是沒什么區(qū)別,，不管誰在前誰在后最終狀態(tài)貌似都是一樣的。別急,，那是因為你還沒有看到這個零件的本來面目,，要知道，現(xiàn)實中它可不是上圖中這樣規(guī)規(guī)整整的,，而是變形扭曲,，坑洼不平的，這會產(chǎn)生什么樣的影響呢？
我們再看個簡單點的,，應(yīng)該就明白了（此例中基準(zhǔn)擬合方式為相切擬合）：

發(fā)現(xiàn)了嗎,，當(dāng)把實際零件的變形考慮進去時，基準(zhǔn)的順序會決定零件的擺放狀態(tài),，進而導(dǎo)致不同的測量結(jié)果,。
既然基準(zhǔn)順序如此重要，我們應(yīng)該如何來確定它呢,？浩工總結(jié)了一點個人的心得,，供各位參考：

• 圖紙上任何標(biāo)注都應(yīng)以體現(xiàn)功能需求為首要目標(biāo)，因此基準(zhǔn)順序應(yīng)當(dāng)反映零件的實際安裝狀態(tài),；
• 從裝配的角度出發(fā),，實際裝配受力貼合面一般可作為第一基準(zhǔn)，這可能需要從功能,，微觀形變角度綜合確定,；
• 從測量的角度出發(fā)，較小/短的面不宜作為第一基準(zhǔn)來限制較多自由度,，因為這會帶來較大的擬合誤差
  

以上圖這兩種零件組合為例,，可以想象左面的組合裝配后在壓緊力的所用下一定是底面（基準(zhǔn)要素A）貼合，因此把該面作為第一基準(zhǔn),，用于定向及軸向定位,；而配合止口的中心線（基準(zhǔn)要素B）作為第二基準(zhǔn)，用于徑向定位,。右面的組合的主要配合面為較長的孔軸配合面（對應(yīng)基準(zhǔn)B）,，可以想象裝配后其底面（基準(zhǔn)要素A）并不一定處于貼合狀態(tài)，因此將基準(zhǔn)B作為第一基準(zhǔn),，用于定向及徑向定位,；而基準(zhǔn)A作為第二基準(zhǔn)用于軸向限位。
基準(zhǔn)是一個非常重要且有深度的話題,，展開來的話可能幾天都講不完,，這里僅僅是介紹了最初步但個人認(rèn)為工作中最常用到的知識點，所謂的能效比應(yīng)該還是比較高的,。
光陰荏苒,，又要再見,�,；仡櫼幌拢�在本篇中我們首先介紹了基準(zhǔn)的作用是提供約束和測量的參照,；之后闡述了它通過限制自由度來定向和定位零件,，以保證公差定義和測量的唯一性；最后舉例說明了基準(zhǔn)順序應(yīng)該符合先來后到的基本原則,，希望對大家的理解有一定幫助,。

歷史文章：
正負(fù)公差標(biāo)注,，我們真的會用了嗎？
公差趣談-直徑公差可以限制圓度嗎,？

END

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三毛363

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