平面度誤差是指實際被測平面對擬合平面的變動量。
在GD&T(幾何尺寸與公差)應用中,平面度根據調用方式的不同,可分為兩個非常不同的功能:
表面平面度
管控表平面要素形狀的公差;
中心面平面度
管控中心面要素形狀的公差,通常與MMC(最大實體狀態,M圈)共同調用;
(1)標註樣式
(2)描述
平面度管控表面的平坦程度,不考慮任何其他基準或要素,而不收緊圖紙上的任何其他尺寸;平面度公差帶為兩平行平面間區域,整個被測表面必須位於此區域內。
(3)公差帶
(4)檢測
表面平面度
只要被測要素保持水平,就可以用高度規來測量平面度;確保表面上的任何點都不超過或低於公差帶。現代三坐標測量機是最好的測量手段,可創建虛擬平面,與真實的表面輪廓可以比較。屬3D測量,提取點必須覆蓋長度和寬度,以確保整個表面在公差帶內。
表面平面度——千分表測量
平面度不能通過簡單地將零件放置在花崗巖板上並在其上運行高度規或千分表來測量,那是在測量平行度。
表面平面度——三坐標測量
中心面平面度
為了高效檢測中心面平面度,通常調用M圈;可採用功能檢具來確定該工件是否在MMC包容面內;既管控尺寸,又管控中心面平面度;對於外部工件,其檢具公稱尺寸ID=MMC+T
(5)關係
表面平面度
平面度是表面直線度的3D版本。
包容原則有效,平面度公差總是小於與之相關的尺寸公差。
中心面平面度
與中平面平行度、垂直度密切相關,因為都管控中心要素。當採用MMC時,都將中心要素約束在指定的公差內,以確保在最壞情況下公差均勻,零件正常運行。
包容原則失效,平面度取值與尺寸公差不相關,可大於尺寸公差。
(6)應用場景
當想要約束表面的波動或變動量,而不加嚴與之相關尺寸公差時,採用平面度。通常,平面度應用於給表面一個均勻的磨損量、或密封配合的平表面。
如果你想確保桌面是完全平坦的,而沒有採用表面平面度,則不得不非常嚴格地限制桌子的厚度,以確保整個表面是平的;採用平面度,你就可以在不嚴格限制桌面厚度的情況下保證桌面平坦。
(7)RE:
平面度不等同於平行度。
平行度參照基準管控表面,而平面度不需要。設想當一張桌子缺了兩條腿,與地板成一個角度,桌面可以在允許的平面度範圍內,但不能與地面平行。
RationalDMIS 7.1 平面度檢測
1.平面度誤差評定方法
平面度誤差的評定方法有:最小包容區域法、最小二乘法、對角線平面法和三遠點平面法。
(1)最小包容區域法最小包容區域法是以最小區域面Smz作為評定基面的方法,如下圖所示。
最小區域面是包容實際平面,且具有最小寬度的兩平行平面。按此方法求得平面度誤差值為Fmz。
所作兩個平行平面是否符合最小包容區域法,可按下述方法判別。同時,不同的判別方法可通過計算得出平面度誤差值。
1)三角形準則
三個高極點與一個低極點(或相反),其中一個低極點(或高極點)位於三個高極點(或低極點)構成的三角形之內或位於三角形的一條邊線上,如圖6-3所示。當已判定為三角形準則,可由計算得到平面度誤差值。
2)交叉準則
成相互交叉形式的兩個高極點與兩個低極點,如圖6-4所示。當已判定為交叉準則,可由計算得到平面度誤差值。
3)直線準則
成直線排列的兩個高極點與一個低極點(或相反),如圖6-5所示。
(2)最小二乘法
以最小二乘中心平面Sls作為評定基面的方法,取各測點相對於最小二乘中心平面的偏離值中的最大值與最小值之差作為平面度誤差值。最小二乘中心平面是使實際平面上各點到該平面距離的平方和為最小的理想平面,如圖6-6所示。
按最小二乘法評定,需通過計算求出最小二乘中心平面上各點坐標值,進而求出平面度誤差Fls。
(3)對角線平面法
以對角線平面Sdl作為評定基面的方法,取各測點相對於它的偏離值中的最大值與最小值之差作為平面度誤差值。對角線平面是通過實際平面一條對角線上的兩個對角點,且平行於另一條對角線的理想平面,如圖6-7所示。
測量評定時,若以對角線上四個角點調整測量基面,即一條對角線上兩個角點的測量值相等,另一條對角線上兩個角點的測量值也相等,則測得的各點坐標值Zij,中的最大值和最小值之差即為平面度誤差值fdl按對角線平面法評定,是以對角線上四個角點的坐標值構成評定基面,求出平面度誤差值。主要有旋轉法和計算法。
按對角線平面法評定,是以對角線上四個角點的坐標值構成評定基面,求出平面度誤差值。主要有旋轉法和計算法。
(4)三遠點平面法
以三遠點平面Stp作為評定基面的方法,取各測點相對於它的偏離值中的最大值與最小值之差作為平面度誤差值。三遠點平面是通過實際平面上相距較遠的三個點的理想平面,如圖6-8所示。
測量評定時,若以三遠點調整測量基面,即將三遠點的坐標值調成等值,則測得的各點坐標值Zij中的最大值和最小值之差即為平面度誤差近似值Ftp。
按三遠點平面法評定,是以三遠點的坐標值構成評定基面,求出平面度誤差值ftp。主要有旋轉法和計算法。
(5)仲裁
1)圖樣上未規定檢測方案,而在測量時發生爭議。
如用相同的測量方法和數據處理方法時,則用精確度更高的計量器具測量進行仲裁。
如用不同的測量方法時,則按不確定度較小的測量方法進行仲裁。
如用相同的測量方法,而用不同的數據處理方法時,則按最小包容區域法評定的誤差值進行仲裁。
2)圖樣上已給定檢測方案,而在測量時發生爭議,則按給定的檢測方案進行仲裁。
2.平面度誤差檢測常用布點形式有哪些?
測量布點形式是指在整個被測要素上,按一定規律確定測量點的位置和順序。測量時,應按布點要求依次測得各測量點處讀數,再根據測得值進行數據處理,求得誤差值。
常用的測量布點形式有以下幾種。
常用的測量布點形式有以下幾種。
(1)網格布點 這種布點形式呈封閉的網狀布局,按其測量順序不同,有以下幾種形式。
1)矩形平面環形布點法。如圖267所示,它是由封閉的矩
3)圓形平面布點法。如圖269所示,它是由圓形平面構成,測量順序與矩形平面相似(圖269a),必要時可以從ABCD矩形向外延伸布點(圖269b)。
採用網格布點法其橫向測量線的數目可隨被測平面的大小及測量精度要求增減。必要時,可適當增加縱向測量線,如圖267和圖269所示QQ'線。
(2)對角線布點 這種布點形式呈封閉的米字狀,按其測量順序不同,可分為:
(3)圓環形平面布點 這種布點方式呈同心圓狀,如圖272所示。按被測平面尺寸大小及測量順序不同,有以下幾種布點方式。
3.RationalDMIS 平面度評價:
平面度:計算一個平面的平面度,至少應測4點或者更多,點數越多越能反映其真實的平面度。
公差只給出一個值,此值表示兩個包容測量平面的平行平面間的距離值。
區域平面度
區域平面度的定義:在規定的區域範圍內,所組成的區域平面的平面度不能大於公差要求。
下圖中基準A由A1,A2,A3,A4四點構成,測量A基準面(既Dim #1)的平面度
1.分別測量A1,A2,A3,A4四點;
2.將A3,A4向上平移理論值20,分別構造出點A3』和 A4』;
3.將A1,A2,A3』,A4』構建平面A;
4.直接輸出A的平面度.
4.平面的擬合算法:
最小二乘法:N個點,使得每個點與平面的距離的差的平方和最小。
最小平面距(切比雪夫算法):具有最小距離的包含所有擬和點的兩個平行平面,結果平面是平分這兩個平面的平面。
切平面法:切平面法的含義是最靠近一側的三個點擬合一個平面,其餘所有點須在這個平面的一側。