GD&T培训|基准要素模拟体

什么是基准要素模拟体?



在零件的检测中,基准的测量是很重要的,因为评价都是在基准建立的基准框架中进行的,基准框架建立的准确与否,直接会影响测量结果的准确性。在一个正确的基准框架评价零件,可以得到零件真实的质量状态。相反的,错误的基准框架则会误导检测者对零件质量的判断,无法得到质量的真值。

基于基准在零件质量评价中的重要性,需要对基准的测量提出明确的定义,基准模拟体的提出,可以对基准测量有明确的指导意义。基准模拟体主要分为两大类,理论基准模拟体和实际基准模拟体。

理论基准要素模拟体,用于建立基准的一个理论正确的边界,这个边界是完美的,形状误差为零,一般的基准要素模拟体都是基准形状对应的正确几何要素。例如,平面对应的就是平面度为零的平面;圆(圆柱)对应的是圆度(圆柱度)为零的圆;直线对应的是直线度为零的直线。

实际基准要素模拟体,用于建立基准的一个实际边界,需要注意这个这个边界并不是完美的,但是有足够的精度来支撑其作为基准要素模拟体。常见的实际基准模拟体一般都是一些检具或者夹具,比如常见的有精度等级的花岗岩检测平台、合格通止规的止端、检具和零件接触的表面、满足精度的芯轴、组合检具中的定位销和检测销等,都是一些具有足够精度、可以等效替代理论基准要素模拟体的形状。

直线要素的基准要素模拟体

直线要素在基准框架中一般不做第一基准,只用作第二或者第三基准。对于直线的构造方法,常用的是最小二乘法,但在直线用作基准时,直线基准应该是材料外和直线相切的切线,即用直线边去贴合一理论正确直线,所以此时的直线只是切线。不过对于直线基准约束零件自由度不同时,切线也有所不同。当直线只约束一个坐标轴的转动时,切线和实际直线要素相切点的个数为2;当直线只约束一个坐标轴的移动时,此时实际直线要素和切线只需要一个点相切即可满足直线要素作为基准的要求,直线要素会与其他基准要素存在约束关系(平行或者垂直),从而可以得到一个点相切的切线。

直线要素作为第二基准时,第二基准线的切线和实际直线要素相切点个数为2,切线只要保证从材料外贴合到实际直线要素即可,此切线是直线要素的基准模拟体。

直线要素作为第三基准时,需要保持和第二基准的垂直关系,此时的第三基准的基准切线就是只和实际直线有一个切点且和第二基准保持垂直的切线,此切线是直线要素的基准模拟体。

平面要素的基准要素模拟体

平面在基准框架中,可以做第一、第二和第三基准。平面常用构造方法是最小二乘,不过在平面作为基准时,使用的是材料外和平面表面相切的切平面。根据平面做基准的顺序不同,其切平面也不相同。平面是第一基准时,切平面是直接贴在被测基准平面的,构造一个平面需要三个点,所以此时的切平面需要三个高点才可以确定位置;平面是第二基准时,此时的基准平面需要约束一个轴向的转动和另一个轴向的移动,轴线转动需要两个点来约束,此时的切平面只需要两个高点就可以确定;平面是第三基准时,此时基准平面只需要约束一个轴向的移动,对应的切平面只需要一个高点就可以确定。

·平面要素作为第一基准平面时,基准切平面和实际平面表面相切点个数为3,只要保证切平面从材料外贴合到实际平面要素即可,此切平面就是平面要素的基准模拟体。

平面要素作为第二基准平面时,切平面和第一基准平面切平面有垂直的约束,此时切平面和实际平面要素相切点个数为2,即保证切平面先和第一基准切平面垂直的前提下,再从材料外向实际平面要素相贴合,此时实际平面会有两个高点和切平面接触,此切平面就是平面要素的基准模拟体。

平面要素作为第三基准要素时,切平面和第一、第二基准平面切平面都有垂直约束,此时切平面和实际平面要素相切点个数为1,即保证切平面和第一、第二基准平面切平面垂直的前提下,再从材料外向实际平面要素相贴合,此时实际平面会有一个高点和切平面接触,此切平面就是平面要素的基准模拟体。

圆柱(圆)形要素的基准要素模拟体

一般情况下,第一基准只有圆柱形要素可以,圆形只能作为第二和第三基准,是因为圆柱形要素的中心是轴线,可以确定第一基准的矢量方向,而圆形要素的中心是圆心,无法确定第一基准的矢量方向。圆的构造方法很多,常用的也是最小二乘,不过对于圆柱(圆)形要素做基准时,需要根据基准的类型,选择对应的构造方法。当孔为基准时,孔装配的是一根轴,这个轴是能和孔壁接触的直径最大的轴,所以孔的基准模拟体就是孔的最大内切圆柱面;轴做基准时,轴是要穿过一个孔,这个孔是能和轴接触的直径最小的孔,所以轴的基准模拟体就是轴的最小外接圆柱面。

孔类要素作为基准时,孔的最大内切圆柱面为孔的基准模拟体。

轴类要素做基准时,轴的最小外接圆柱面就是轴的基准模拟体。

作为基准的要素,直线要素的切线、平面要素的切平面、圆柱形要素的最大内切圆柱面和最小外接圆柱面,这些都是要素对应的包容体(线、面),所以基准要素都是包容体(线、面)。由于包容体都是没有形状误差的,当评价基准要素的形状尺寸,比如平面度、直线度、圆度、圆柱度时,就需要重新构造基准要素,再进行评价。

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