GD&T中的平面度是什麼？

本文將探討 GD&T 框架內平面度的基本原理，並研究它如何作為確保表面精確度的關鍵工具發揮作用。

什麼是平坦度？

平面度是指基材宏觀凸面和凹面高度與理想平面的偏差。它是一個限制實際平面相對於理想平面變化的指標，用來控制被測表面的形狀誤差。平面度屬於形狀誤差的範疇。 幾何尺寸和公差 (GD&T)其公差區是兩個平行平面之間的區域，這兩個平面之間的距離為公差值 t。

如何標註平面度？

如圖所示（省略），這表示表面上的任何 100*100 區域都必須位於兩個平行平面內，這兩個平面之間的公差值為 0.1mm。

如圖所示，這表示工件表面必須位於兩個平行平面內，這兩個平面之間的公差值為 0.08 毫米。

如何測量平整度？

在機械幾何誤差測量中，平面度測量至關重要。它涉及將實際測量表面與理想平面進行比較；兩者之間的線性距離即為平面度誤差值。或者，也可以透過測量實際表面上幾個點的相對高度差，並將其轉換為以線性尺寸表示的平面度誤差值來確定平面度。常用的平面度測量方法包括：

光學平面乾涉測量

此方法利用光學平板的工作面來代表理想平面，直接根據干涉條紋的曲率來確定被測表面的平面度誤差。此方法主要用於測量小尺寸表面，例如量規的工作面和千分尺砧座的測量面。雖然傳統上此方法適用於小尺寸表面，但光學平板干涉儀的發展使得此方法也可用於測量較大尺寸的平面。

操作步驟包括：

• 放置光學平面：將光學平面放置在待測表面上，確保兩者之間形成非常小的楔形角。
• 光源照明：使用單色光源產生干涉條紋。這些條紋的位置取決於光線的入射角。
• 觀察干涉條紋：如果條紋筆直、平行且間距均勻，則表面平整度極佳。彎曲的條紋則表示平整度較差。
• 誤差計算方法：誤差值是將條紋曲率與相鄰條紋間距之比乘以光波波長的一半來計算。通常使用白光作為光源，其典型波長為0.6 μm。

千分錶測量

將工件和千分尺/千分錶放置在標準平板上，以平板為測量基準。千分錶沿工件表面逐點或沿若干線性路徑移動。此方法廣泛應用於機械加工和汽車製造中，用於檢測平面度和直線度等幾何誤差。它操作簡便、成本低廉，適用於快速現場檢測。然而，檢測結果受操作人員技能影響較大，精度相對較低，因此更適用於一般性檢測。

操作步驟包括：

• 準備工作：將工件放在平板上，調整尖頭支架和千分錶，確保測量面水平。
• 測量過程：先將平面平整（可採用三點法、四點法或水平法等方法），然後在平面上等距選取9個點進行測量。將指示器上的最大讀數與最小讀數之差記錄為近似平面度誤差。
• 資料處理：誤差值是最大讀數和最小讀數之間的差值，作為評估平整度的基礎。

液位測量

此方法以「連通容器」內液體形成的液面為測量基準，並利用感測器進行測量。它主要用於測量大型表面的平整度誤差，例如大型馬達試驗平台和柔性焊接平台。此方法對大面積平面測量結果較為精確，且操作簡單且成本低廉。但其測量時間較長，對溫度敏感，僅適用於精度要求較低的平面測量。

三坐標測量

使用座標測量機（CMM）可以快速、準確地測量平面度，適用於對精度要求較高的應用。其優點包括精度高、自動化程度高和效率高。

操作步驟包括：

• 安裝和校準：將工件安裝在三坐標測量機上，並進行零點校準和基準設置，以確保精度。
• 選擇測量點：在表面上選擇多個點。通常，點越多，越能真實反映表面的平整度。無論採用何種方法，平整度測量至少需要測量 4 個點。
• 資料測量與匯入：使用三坐標測量機 (CMM) 或光學測量機 (OMM) 直接測量物體，記錄座標值，並將資料匯入電腦軟體。
• 數據分析與誤差校正：軟體透過數據分析和誤差校正來提高精度。具體而言，可以根據「最小條件」計算和建立特徵點，從而得出平整度誤差。
• 結果評估：在軟體中選擇待評估的平面，並輸入公差以獲得結果。如有需要，軟體可以輸出結果並顯示單點偏差和形狀誤差的圖表。

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