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ASME Y14.5和ISO 5459对于一面两孔基准系的差异比较


作者:海克斯康培训中心  逄淑昭


前言


几何公差是一种在国际上被广泛使用的符号性工程语言,明确且精确定义了几何产品功能的尺寸、形状、方向、位置,从而使产品在满足其功能需要的前提下,尽可能获得更宽松的公差要求,有效地降低制造成本。


如今世界上的几何尺寸公差标准主要有两大标准:ASME标准ISO标准体系,两套标准出发点和设计思路的不同造成两套标准略有差异,随着工业计量软件对于标准的支持程度加深,更多细节化的差异得以体现并应用日益广泛,本文依据ASME Y14.5 2018ISO 5459 2011标准对于一面两孔基准系进行分析比较。

一、ASME Y14.5 2018


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上图截取自ASME Y14.5 2018标准,A基准为平面,B基准和C基准为圆孔。在A基准对应理想平面基础上,得到垂直于A基准的辅助基准B理想圆柱和垂直于A基准并距离B基准57.4距离的第三基准C理想圆柱。由A基准对应理想平面、经过B基准和C基准轴线的理想平面、过B基准轴线垂直于前两个平面的理想平面组成基准参考系。


ASME Y14.5.1-2019的4.7.4里也明确说明了当圆柱作为第二或第三基准时,模拟基准要素的方向和位置在受约束于更高优先级的模拟基准要素。


二、ISO 5459 2011


下图截取自ISO 5459 2011标准,A基准和B基准为轴。当A为第一基准,B为第二基准时,A基准的模拟基准要素为A的最小外接圆柱,B基准的模拟基准要素为平行于A模拟基准要素的B最小外接圆柱,无定位要求,由经过A基准模拟基准要素和B基准模拟基准要素的理想平面、A基准模拟基准要素轴线组成基准参考系。

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三、ASME Y14.5


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上图为常见的一面两孔基准标注,A基准平面为第一基准,D基准圆柱为第二基准,E基准圆柱为第三基准,D基准圆柱与E基准圆柱间距4.5毫米。

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依据ASME Y14.5 2018,E基准对应理想圆柱的位置受D基准对应理想圆柱约束,距离4.5毫米,实际零件的理想基准要素状态如上图。

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依据ISO 5459 2011,E基准对应理想圆柱的与D基准对应理想圆柱不存在位置约束,实际零件的理想基准要素状态如上图。

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将两个标准的基准系叠放在一起如上图,可以更清楚得体现差异,导致两者坐标系的旋转自由度不同。


对于面-孔-槽基准系,如下图,ASME标准同ISO标准的基准系旋转自由度差异将更大,此时ISO标准的基准系在二维平面内的旋转自由度完全来自于C基准方向,此时C基准的微小变化会导致平面内旋转角度出现巨大变化,特别是易变形的薄壁件、钣金件。

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面-孔-槽基准系


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ASME标准下的面-孔-槽基准系


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ISO标准下的面-孔-槽基准系


四、ISO 5459


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在ISO 5459.2 2017标准草案中提出[DF]固定距离修饰符,如上图,应用于B基准时,增加B基准相对于A基准的位置约束。此修饰符暂未出现在正式发布的ISO标准中,部分工业软件已实现对此修饰符的支持,如PC-DMIS 2022.1。


结论


ASME Y14.5和ISO标准对于一面两孔基准系在平面旋转自由度上存在明显差异,会造成相同特征选用不同标准评价存在数值差异的现象。


ISO标准采用ISO 5459.2 2017标准草案中提出[DF]固定距离修饰符,可增加基准间的位置约束,在不考虑两标准对于测量特征拟合计算差异前提下,形成的基准系与ASME Y14.5标准的基准参考系一致。下图为PC-DMIS 2022.1采用[DF]固定距离修饰符的评价界面。


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