本章目標:了解形位公差基准及運用。
1.前言
基准是形位公差專有的東西,是公差標注的一個重要的升級。
沒錯,以前的線性公差是沒有基准的,因為線性公差代表的是兩個特征之間的距離。原因在於,沒有基准的符號。
雖然線性公差在實際的運用中,大家都早早明白的基准的重要性,也有在運用基准的概念,但並沒有歸類成理論。所以這種線性公差有基准的概念是很曖昧的,哪怕是在尺寸鏈標注中。如下圖,
雖然大家都知道軸端是基准,但也不是不能狡辯。
但形位公差有了基准符號,就不一樣了。任何人都能明白什么是基准。
這章就是專門講述如何標注基准的。
2.基准定義
2.1 基准
— 與被測要素有關且用來定義其幾何位置關系的一個幾何理想要素(如軸線、直線、平面等);
— 可由零件上的一個或多個基准要素構成。
2.2 模擬基准要素
— 在加工和檢測過程中用來建立基准並與基准要素相接觸,且具有足夠精度的實際表面。
//有些網絡的資料和培訓教材是錯的,特別坑,要注意。如下圖:
2.3 檢測示例
---在加工和檢測過程中,往往用測量平台表面、檢具定位表面或心軸等足夠精度的實際表面來作為模擬基准要素。
---模擬基准要素是基准的實際體現。
3.類型
3.1 單一基准
-- 一個要素做一個基准;
3.2 組合(公共)基准
--二個或二個以上要素做一個基准;
//一般A.B軸皆為裝配面。
3.3 基准體系
--由二個或三個獨立的基准構成的組合;
//多基准體系注意設計要求,你有這個要求,才要多個基准,否則只是累贅。
三基面體系 Datum Reference Frame — 三個相互垂直的理想(基准)平面構成的空間直角坐標系。見圖21。
4. 自由度與基准限制
一個物體有6個自由度。
4.1 基准限制自由度舉例
①一個平面基准形體確定的模擬基准形體建立了一個基准平面,它限制了三個自由度(一個平移,兩個旋轉)。
②一個寬度的基准形體(兩個對立的平行表面)確定的模擬基准形體建立了一個基准中心平面,它限制了三個自由度(一個平移,兩個旋轉)。
③一個球面的基准形體確定的模擬基准形體建立了一個基准中心點,它限制了三個平移自由度。
④一個圓柱的基准形體(兩個對立的平行表面)確定的模擬基准形體建立了一條基准中心軸,它限制了四個自由度(兩個平移,兩個旋轉)。
⑤一個圓錐的基准形體(兩個對立的平行表面)確定的模擬基准形體建立了一條基准中心軸和一個基准中心點,它限制了五個自由度(三個平移,兩個旋轉) 。
⑥一個線性拉伸的基准形體確定的模擬基准形體建立了一個基准平面和一條基准中心軸,它限制了五個自由度(兩個平移,三個旋轉)。
//無法第一時間判斷被限制的自由度,就看物體有哪些自由度沒有被限制(也就是還能怎么動)。
還有,上述視圖也是標注基准的好例子。並且,從后幾張圖可以看出,基准本身就有要求,如面就需要平面度等。
5.三基面體系舉例
5.1 板類零件三基面體系
//思考題:
①設計中是否一定要求孔的軸線與D面垂直,同時與E面、F面平行?若沒有,孔的位置度標注需要三基面體系么?
②若設計中一定要求孔的軸線與D面垂直,同時與E面、F面平行。但D面與E面已經標注有垂直度要求,孔的位置度標注需要三基面體系么?
5.2 盤類零件三基面體系
5.2.1 I類
//還剩一個自由度指盤可以自由旋轉。加工孔時候,未加工完成的盤狀零件可以用任何一個角度放入夾具並開孔。
從設計角度看,四個孔的軸線都有與K面垂直,與外圓軸線平行的要求。孔的位置度有最大實體的補償。
5.2.2 II類
//作者看來,這是一個錯誤的解釋!
設計要求:3孔的軸線都有與U面垂直,與小圓軸線V平行的要求,與W面平行。孔的位置度有最大實體的補償。
從加工角度看,3孔相對此盤轉零件定位是D型面的位置是要求的,不能隨意定位就開孔加工。
5.3 三基准體系結論
資料結論:
由上可知:三基面體系不是一定要用三個基准框格來表示的。對於板類零件,用三個基准框格來表示三基面體系;對於盤類零件,只要用二個基准框格,就已經表示三基面體系了。
上面是從三基面體系的原理來論述基准框格的表示數量。在實際使用中,只需能滿足零件的功能要求,無需強調基准框格的數量多少。
作者結論:
就作者看來,正好反過來,從功能角度決定基准框的多少,若沒有這個功能的要求,就不要多加基准而導致正確的零件被判錯錯誤,降低良品率。
6.基准目標 Datum Target
— 用於體現某個基准而在零件上指定的點、線或局部表面。分別簡稱為點目標、線目標和面目標。
1. 點目標可用帶球頭的圓柱銷體現;
2. 線目標可用圓柱銷素線體現;
3. 面目標可為圓柱銷端面,也可為方形塊端面或不規則形狀塊的端面體現。
//不必強記,3d軟件標注時會有幫助。
基准目標的位置必須用理論正確尺寸表示。面目標還應標注其表面的大小尺寸。
6.1 基准示例(圖26)
1)
2)TE的接插口圖紙114-18679-3,就大量采用基准目標來體現基准。
7.基准選取先后順序
基准體系中基准的順序前后表示了不同的設計要求。見圖30。
8.基准的選擇 Datum Selection
8.1 考慮功能Function
• 基准應該考慮選擇在零件裝配的配合面上;//裝配面選取,這一條比重占所有的8成。
• 被選做基准特征的基准應該最小化裝配偏差;//公差分析的優化,減少尺寸鏈。
• 零件的基准應該能夠代表實際零件的某特征關系。
8.2 考慮基准的可重復性Repeatability
• 基准特征自身必須在制造過程中保持尺寸穩定;
• 基准特征必須具有可重復性,不會因裝配等而變化;
• 基准平面應該對各種偏差不敏感。
//這一條不如說是穩定性。
8.3 考慮基准的一致性Coordinated
• 建立的基准參考體系應該盡可能在零件的設計、制造、檢驗和裝配過程中共用且一致;
8.4 結
1)最終被選定的基准是綜合考慮以上因素的結果
2)一個零件可能有多種定位方式
//口訣“功穩一”
9.作者小記:基准要素選取小技巧
如果怎么選取合適的基准要素讓你比較為難,不妨反過來思考。如:當基准面傾斜時,會發生什么情況,還能滿足設計要求么?
基准要素的選取多列舉一些壞的情況是其的捷徑,很難想象的話可以用三個木板自己演示一下。
一般裝配面有幾個,基准面就有幾個(偷懶的辦法,不值得提倡)。