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標題: 形位公差入門之初識基準 [打印本頁]

作者: yzugwh 時間: 2020-5-9 21:15
標題: 形位公差入門之初識基準
本帖最后由 yzugwh 于 2020-5-9 21:15 編輯

基準的理解和掌握是我們學習形位公差的基礎和前提，也是相對有些難度的知識點，今天我們就來一起看下基準是怎么回事。

基準是干啥的
當我們看一個典型的形位公差標注時，一定會注意到后面一溜帶字母的框框，這就是該公差的“基準系統”

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然而，為啥要有基準呢。請先來回答一個問題：珠穆朗瑪峰有多高？

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對，為什么海拔這么重要，因為他標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。

再問一個問題：
測量一個人的身高分幾步？

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

提供測量的原點或參照
約束被測對象的放置方式

了解完基準的作用，我們還需要來區分幾個概念：

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基準 (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；
基準要素 (Datum feature)：零件上對應基準的實際要素，比如零件圖上標注的基準符號A，確切來說它指向的實際表面是基準要素A�；蛉鐒偛爬铀f，基準“海平面”對應的基準要素就是實際的波濤洶涌的海水表面；
基準模擬體 (Datum simulator)：測量或加工系統中用于模擬基準的實際幾何體，比如加工或測量設備的工作臺，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瓶梢园鸦鶞誓M體的實際作用部分當作是基準。比如上面提到的身高測量用到的平臺面，就是一個基準模擬體的實際作用面，通常我們就直接稱之為基準了；
模擬基準 (Simulated datum)：由基準模擬體上實際作用部分擬合出的理想幾何要素，其實就相當于基準在基準模擬體上的展現

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

基準如何工作
馬不停蹄 Let's繼續，我們剛才提到了，基準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系中，這些自由度可以用x,y,z,u,v,w來表示

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當我們用基準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要素及它們能夠限制的自由度：

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舉例說明一下：
下面這個平行度標注只有一個基準A，它是一個平面，因此可以限制零件繞X軸及Y軸的旋轉，以及Z軸方向的移動自由度（即u,v,z）。而繞Z軸的旋轉，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

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

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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,根據前面所說，基準D要吃掉u,v,z, 基準E要吃掉v,w,x, 基準F要吃掉u,w,y, 這樣它們三個肯定要干仗啊。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，反應到我們這個零件上，它就是下面這樣的分配方式：

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

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發現了嗎，當把實際零件的變形考慮進去時，基準的順序會決定零件的擺放狀態，進而導致不同的測量結果。
既然基準順序如此重要，我們應該如何來確定它呢？浩工總結了一點個人的心得，供各位參考：

圖紙上任何標注都應以體現功能需求為首要目標，因此基準順序應當反映零件的實際安裝狀態；
從裝配的角度出發，實際裝配受力貼合面一般可作為第一基準，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，較小/短的面不宜作為第一基準來限制較多自由度，因為這會帶來較大的擬合誤差

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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（基準要素A）貼合，因此把該面作為第一基準，用于定向及軸向定位；而配合止口的中心線（基準要素B）作為第二基準，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（對應基準B），可以想象裝配后其底面（基準要素A）并不一定處于貼合狀態，因此將基準B作為第一基準，用于定向及徑向定位；而基準A作為第二基準用于軸向限位。
基準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為工作中最常用到的知識點，所謂的能效比應該還是比較高的。
光陰荏苒，又要再見�；仡櫼幌�，在本篇中我們首先介紹了基準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順序應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：
正負公差標注，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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獲取更多知識，請持續關注本公眾號

作者: 937193679 時間: 2020-5-10 06:56
好東西！謝謝樓主分享~

作者: fhb1025 時間: 2021-4-23 08:45
謝謝樓主的分享，這是我一直尋找的答案

作者: 彈力型創可貼 時間: 2021-6-10 09:47
謝謝樓主分享！

作者: 不信邪 時間: 2021-6-20 21:06

謝謝樓主分享！

作者: 阿杰啊 時間: 2022-2-17 10:47

謝謝樓主分享！

作者: 孤鷹GE 時間: 2022-2-17 12:14
頂一個

作者: 飛翔的阿Q 時間: 2022-2-17 17:18

937193679 發表于 2020-5-10 06:56
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沒看過機械設計手冊？

作者: 三毛363 時間: 2022-3-7 22:26
基礎知識

作者: S13118 時間: 2022-3-8 07:56
學習下

作者: yuyan20060118 時間: 2022-4-12 17:30
受教

作者: 象山哥哥 時間: 2022-4-13 14:24
拋磚引玉，寫的雖少但是很透徹。

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