01、什么是平面度?
平面度是對(duì)表面形狀的一種度量，用于指示該表面上的所有點(diǎn)是否都在同一個(gè)平面上。平面度在幾何尺寸和公差(GD&T)中用平行四邊形表示，當(dāng)兩個(gè)表面必須裝配在一起形成緊密密封時(shí)，平面度就特別有用。
使用平面度公差是為了確保某個(gè)即定表面位于兩個(gè)假想的、完美的、平行的平面內(nèi)。換句話說，公差范圍位于被測(cè)表面上最高和最低可接受點(diǎn)之間。
02、如何測(cè)量平面度?
測(cè)量平面度包括分析一個(gè)表面，找出它不完全平坦的程度。為此，首先要在表面上獲取一些點(diǎn)，以便找到包括所有這些點(diǎn)的兩個(gè)平行平面的包絡(luò)。下一步是找到盡可能小的平面夾層，而不考慮方向(因?yàn)檫@些平面可以在空間自由移動(dòng))。最遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn)之間的距離就是平面度。因此，這兩個(gè)平面之間的空間越窄，這個(gè)平面就越平坦。
03、測(cè)量平面度有哪些不同的測(cè)試方法?
塞尺和高度尺是兩種傳統(tǒng)的測(cè)量工具;它們當(dāng)然具有成本優(yōu)勢(shì)和更高的易用性，但其測(cè)量的準(zhǔn)確性在很大程度上取決于用戶的操作、設(shè)置和測(cè)量的環(huán)境。
測(cè)試零部件平面度的第一種方法是將零部件放在一個(gè)預(yù)設(shè)了平面度的三坐標(biāo)大理石臺(tái)面上。然后，使用由已知厚度的條形材料制成的塞尺，將不同厚度的條形材料插入零部件下方。由于我們知道，一個(gè)表面一旦放置在大理石臺(tái)面上，就會(huì)靜置在它的三個(gè)最高點(diǎn)上，因此我們就能找出它的平面度。
帶有表盤指示器支架的高度尺也采用同樣的測(cè)量方法。一旦零部件放置在大理石臺(tái)面上，就可以通過在其表面上移動(dòng)紅寶石測(cè)頭、確定最大和最小點(diǎn)來確定其平面度。如前所述，這個(gè)包絡(luò)與表面的平面度相對(duì)應(yīng)。
這兩種傳統(tǒng)工具的優(yōu)點(diǎn)是，它們的價(jià)格通常非常實(shí)惠，同時(shí)也不需要使用額外的輔助工具。然而，這類方法的缺點(diǎn)是，找到的最大值和最小值取決于用戶在表面上移動(dòng)量具的行為;如果量具沒有經(jīng)過與零部件上實(shí)際最高點(diǎn)和最低點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，那么找到的平面度將是錯(cuò)誤的。此外，這兩種方法只能測(cè)量可接觸區(qū)域的平面度。例如，在三坐標(biāo)大理石臺(tái)面上用塞尺測(cè)量一個(gè) 4× 8 英尺大的平面，它只能測(cè)量平面的外緣，而不能測(cè)量其中心，因?yàn)闆]有足夠長的塞尺可以到達(dá)這么大的表面的中間。
測(cè)量平面度的儀器還有傳統(tǒng)三坐標(biāo)、便攜式三坐標(biāo) 以及三維激光掃描儀，但點(diǎn)觸式測(cè)量工具面臨著與傳統(tǒng)儀器相同的挑戰(zhàn)。事實(shí)上，如果錯(cuò)誤地確定了最大和最小值，那么分析結(jié)果就是不正確的。然而，三維激光掃描儀掃描的是整個(gè)表面，獲得的點(diǎn)的密度要高得多，因此可以準(zhǔn)確地測(cè)得最高和最低點(diǎn)。
04、為什么平面度如此重要?
當(dāng)我們有一個(gè)標(biāo)稱模型(CAD 模型)和一個(gè)通過三維掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí)，我們可以通過將掃描數(shù)據(jù)與 CAD 模型配準(zhǔn)，將前面兩者關(guān)聯(lián)起來。為此，我們可以使用基準(zhǔn)，也就是參照實(shí)體。在計(jì)量學(xué)中，平面是一個(gè)被廣泛用于將測(cè)量點(diǎn)與 CAD 配準(zhǔn)的實(shí)體。事實(shí)上，當(dāng)對(duì)一個(gè)零部件進(jìn)行分析以了解它與 CAD 有什么差別時(shí)，計(jì)量學(xué)最常使用的是由三個(gè)平面組成的對(duì)齊。
因此，一旦獲取了平面與平面與平面的對(duì)齊，就可以設(shè)置色圖，以確定實(shí)體是否在正確的位置，以及幾何形狀是否正確。如果不正確，就必須調(diào)整加工程序。
然而，如果數(shù)據(jù)與 CAD 模型的配準(zhǔn)是基于本應(yīng)是但實(shí)際卻不是平坦的表面，我們最終會(huì)得到這樣的結(jié)果：實(shí)體的加工質(zhì)量是無可厚非的，但參考表面的加工質(zhì)量就差強(qiáng)人意了。在這種情況下，錯(cuò)誤消息將顯示零部件的所有方面都是錯(cuò)誤的，因?yàn)橛蓞⒖急砻嬉鸬腻e(cuò)誤將傳播到整個(gè)零部件上。這將導(dǎo)致人們認(rèn)為零部件的加工質(zhì)量很差，應(yīng)被丟棄，殊不知實(shí)際上只是基準(zhǔn)和對(duì)齊實(shí)體的加工質(zhì)量不好。在這種情況下，重新加工一兩個(gè)表面可能有助于使零部件免于報(bào)廢，從而節(jié)省一大筆資金。
因此，在選擇平面作為基準(zhǔn)時(shí)，最好先檢查其平面度，因?yàn)檫@將避免重大損失。這適用于一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)基準(zhǔn)面，它們都必須具有良好的平面度和垂直度。它還保證了，如果在零部件上發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，它們將是加工錯(cuò)誤，而不是由對(duì)齊實(shí)體引起的錯(cuò)誤。
簡而言之，雖然平面可能是所有計(jì)量對(duì)齊中最受歡迎的幾何實(shí)體，但如果它們沒有正確加工，平面度差，那么所有其他幾何實(shí)體都會(huì)被錯(cuò)誤地定位。
05、什么時(shí)候應(yīng)該測(cè)量平面度?
平面度測(cè)量可以在質(zhì)量控制過程中進(jìn)行，以檢查相關(guān)的幾何實(shí)體或原型，了解零部件在哪里出了錯(cuò)。然而，在原型設(shè)計(jì)的最初階段，有比平面度更重要的問題需要解決。在檢查原型時(shí)，使用一個(gè)用于檢查形狀的最佳擬合表面和一個(gè)用于識(shí)別主要問題的色圖就足夠了。畢竟，在開發(fā)中的這個(gè)早期階段，我們一般只看零部件的大致形狀，并確保一切大致正確。
只有在這個(gè)早期原型設(shè)計(jì)階段完成后，我們才能確定哪些軸承表面將成為主要基準(zhǔn)面。隨后進(jìn)行對(duì)齊并再次使用色圖，以檢查各表面相對(duì)于彼此的位置。在第二次使用色圖時(shí)收集和分析的數(shù)據(jù)對(duì)于質(zhì)量控制也很重要，因?yàn)樗鼘楣こ處熖峁┯嘘P(guān)零部件是否與其他零部件正確組裝在一起的有用信息。
將兩個(gè)零部件組裝在一起時(shí)，選擇正確的參考表面是很重要的。一般來說，我們選擇與支撐點(diǎn)相接觸的表面。在支撐平面的情況下，檢查其平面度變得至關(guān)重要，因?yàn)橹圃爝^程的可重復(fù)性將取決于這些支撐平面的平面度。這樣一來，色圖上顯示的不規(guī)則標(biāo)記表明真正需要修正的實(shí)際問題，而非上述提到的項(xiàng)目流程問題。這時(shí)，更換刀具和重新加工將是必要的。
最糟糕的事情是我們更換了刀具，卻發(fā)現(xiàn)問題是由一個(gè)非平面的實(shí)體引起的對(duì)齊錯(cuò)誤;這時(shí)，我們很后悔之前沒有測(cè)量平面度。所以，正確測(cè)量平面度是很重要的，因?yàn)槿绻趯?duì)齊實(shí)體方面做出不慎決定，這可能導(dǎo)致代價(jià)高昂的后果。
因此，對(duì)于零部件中作為主要結(jié)構(gòu)的支撐表面，測(cè)量它們的平面度是非常重要的。然而，如果表面只是為了美觀，以后會(huì)被一塊塑料所掩蓋，在這種情況下，平面度的測(cè)量就不那么重要了。其重要性取決于應(yīng)用、每個(gè)表面的功能特性以及零部件在最終裝配中的作用。
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