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基准体系:给零件上锁6 个自由度 · A|B|C

一个刚体在空间有 6 个自由度(3 移动 + 3 转动)。每个自由度有正负两个方向,但方向不是自由度——基准体系的工作就是按顺序约束这 6 个自由度,把零件姿态锁死——A|B|C 的顺序就是零件在装配体里的定位顺序:主定位面最稳定、接触最大,其次定向,最后定位。还要注意:基准不是零件上的实际面,而是理想几何——由基准模拟体(平板、心轴、球)与实际基准要素「最大接触」建立;检具的支承面就是模拟体的物理实现(PE-03 展开)。

基准的三个角色

  • 装配基准:零件靠哪些面/孔在总成里定位
  • 检测基准:检具/CMM 用什么模拟
  • 加工基准:夹具压哪里

三者统一是基准设计的金标准——基准不统一,公差叠加里就会冒出「转换误差」。

常见错误

  • 拿非功能面当 A(只因为它好加工/好测量)
  • 基准顺序与装配顺序不一致
  • 基准要素本身没给形状公差(基准面自己歪)
  • 一张图多套基准体系互不相干
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3-2-1 法则面 · 线 · 点

主基准面 3 个接触点锁 3 个自由度(1 平动 + 2 转动),第二基准 2 点再锁 2 个,第三基准 1 点锁最后 1 个——这就是 3-2-1。

主定位面 A(3 点)· 主视图A1A2A3零件三点定平:约束 Z 移动 + X/Y 转动次定位 B(2 点)· 第三定位 C(1 点)· 侧视图B1B2两点定线:约束 Y 移动 + Z 转动C1一点定面:约束 X 移动 → 共 6 个自由度全约束检测 / 装夹 / 装配遵循同一顺序:先 A 后 B 再 C
3-2-1 定位:A 面 3 点(Z 平动 + X/Y 转动)、B 面 2 点(X 平动 + Z 转动)、C 面 1 点(Y 平动)。六个自由度全部锁死,测量与装配复现同一套约束。

为什么必须 3-2-1

过定位(4 点压一个面)会让零件在检具上「翘翘板」——测量结果取决于它怎么坐下去。3-2-1 保证零件在检具上的姿态唯一,任何人测、在哪测,结果一致。钣金件柔性大时,还需基准目标(下节)来固定「软」表面。

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基准目标软表面的固定术

钣金、注塑件表面天然不平整。对整面建立基准,测量结果会随零件的挠曲姿态漂移。基准目标把基准「钉」在指定的点/线/面上——检具只支撑这些目标,姿态就唯一了。

铸造毛坯上的基准目标(ISO 5459)铸件A1A2A3B1C1● 点目标:球头触点 3 处定 A— 线目标:两截面线(素线)▭ 面目标:局部小平面(销/块)符号:上下两半的圆——上半编号、下半尺寸;A1/A2/A3 共同构成一个基准 A
基准目标:A1–A3 点目标、B1–B2 线目标、C1 面目标。目标符号为上下两半的圆——上半标编号(A1)、下半标目标尺寸;点目标下半涂黑,线目标两端打 ×,面目标用阴影矩形。检具支承与之一一对应。EV-Box 上盖密封区即用 3 点目标建 A 基准。

评审要点

① 目标位置应选在夹具/装配实际接触点;② 点/线/面目标的尺寸要标注(检具球形支承直径);③ 目标不能设在后续要变形的自由区;④ 非刚性零件(钣金盖这类)按 ISO 10579 区分自由状态/约束状态标注——自由状态 Ⓕ 下测挠曲,基准目标通常配合约束状态使用。

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公差原则独立 · 包容 · Ⓜ · Ⓛ

尺寸公差和几何公差是什么关系?这是公差原则要回答的问题——选错原则,验收结论直接相反。

包容要求(⚡ 默认 ASME / 标注 Ⓔ)Ø10.00(尺寸合格)环规通不动 → 拒收MMC 边界:尺寸+形貌合为一体独立原则(ISO / GB 默认)0.05Ø10.00(尺寸合格)弯曲 ≤0.05 → 接收尺寸与形貌各自独立验证同一根弯销,两套规则结论相反 —— 评审图纸先确认公差原则。
包容要求与独立原则对比:包容要求(左)尺寸极限即边界,尺寸合格自动限制形状误差;独立原则(右)尺寸与几何各自验收,互不连带。
原则含义何时用⚠ 体系差异
独立原则(默认)尺寸、几何各自独立验收功能与尺寸无耦合时(绝大多数场景)ISO/GB 默认;ASME 默认包容要求
包容要求 Ⓔ实际要素不得超越最大实体边界间隙轴孔的极限配合(保证最小间隙)ISO 需显式标注 Ⓔ;ASME 默认
Ⓜ 最大实体要求(MMR)偏离 MMC 时几何公差可获得补偿间隙连接的孔位(自由装配)ISO 2692 称 MMR;ASME 称 MMC
Ⓛ 最小实体要求(LMR)偏离 LMC 时补偿(保壁厚/强度)保证最小壁厚、边缘距离ISO 2692 称 LMR;ASME 称 LMC
虚拟条件 VC 与两条边界(Ⓜ 的算术基础,即 PE-01 中 Ø6.25 的来历)
孔:VC = MMC − t → Ø6.5 − 0.25 = Ø6.25  轴:VC = MMC + t
MMB = 基准要素的 MMC 边界(不含几何公差,基准浮动的范围)
MMVB = 被测要素 MMC ± t 的最大实体实效边界(固定通规的工作面)

判定口诀

装配要「能装上」→ Ⓜ(配合间隙换公差);功能要「不穿壁」→ Ⓛ;功能与尺寸无关 → 独立原则;极限配合(销孔最小间隙是硬约束)→ 包容要求。零间隙/过盈场景禁用 Ⓜ——没有间隙就没有补偿的物理来源。

两条易漏

① 独立原则 ≠ 形状不管——未标形状公差时形状误差不受控,要靠一般公差(如 ISO 2768-fH)兜底并写在标题栏;② ISO 2692 还有可逆要求 Ⓡ:与 Ⓜ/Ⓛ 同框使用,几何公差没用完的余量可反向让给尺寸公差(ASME 无此符号)。

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进阶:3-2-1 定位与基准顺序基准不是随便选的

基准顺序 A→B→C 不是编号习惯,是零件在检具 / 夹具 / 总成里「先靠哪、再靠哪、最后压哪」的物理顺序。它的工程化身是 3-2-1 定位:

基准约束自由度接触点在 EV-Box 上对应
主基准 A3 个移动+旋转3 点(最大平面)框架法兰密封面
次基准 B2 个移动+旋转2 点(长边)框架一侧定位边
三基准 C1 个移动1 点(短边端点)框架一端止口

把 A/B 对调,整条公差链重排,检具可能直接报废。所以 PE-00 说「基准顺序是 GD&T 里最易被新人忽略的信息量」。

独立原则与 Ⓜ/Ⓛ 的检具输入差异(ASME 术语对照)

原则量规类型设计输入
独立原则(ASME 称 RFS)变量规 / CMM 逐点无边界,按真值判定
Ⓜ 最大实体固定边界通规(Ø6.25)虚拟条件边界恒定
Ⓛ 最小实体固定边界止规用于壁厚/最小间隙

决策口诀

要「保证装配」用 Ⓜ(固定通规最便宜);要「保证最小壁厚/强度」用 Ⓛ;其余默认独立原则,但不要漏标导致供应商自行解读。

进阶标注:基准偏移 · 同时要求 · 公共基准

① 基准偏移:基准要素也标 Ⓜ 时,基准可在其 MMB 内浮动,被测要素的公差带整体跟着让位——ISO 2692 下自动生效;ASME 需在基准字母后显式标注(如 AⓂ)。② 同时要求:同一基准系下多个框格是否必须同时满足——ISO 默认分别满足,需联合标注 SIM 才同时要求;ASME 对同一基准系的孔阵默认同时要求。③ 公共基准 A-B:两个要素(如两段同轴孔)联合模拟、共用一条公共轴线构成一个基准,标注为 A-B——区别于 A|B|C 的顺序基准体系。

要点与检查表一页带走
A|B|C = 装配定位顺序:先问「这零件在总成里怎么定位」,再定基准。
基准要素自己要准:给基准面标形状公差,否则基准本身是漂的。
3-2-1 防过定位:检具姿态唯一,测量结果才可复现。
软表面用基准目标:目标位置 = 夹具/装配接触点,并标注目标尺寸。
三基准统一:装配/检测/加工基准不一致,就会产生转换误差进公差链。
公差原则按功能选:能装上→Ⓜ;不穿壁→Ⓛ;无关→独立;极限配合→包容。
体系差异先看清:ISO 默认独立、ASME 默认包容,读图先问体系。

一句话带走

基准体系 = 用装配顺序锁定自由度:A|B|C 按顺序约束 6 个自由度、3-2-1 保证姿态唯一、基准目标固定软表面、公差原则回答「尺寸与几何谁管谁」。

延伸阅读

  • PE-03 检测与验证——基准如何在检具/CMM 上模拟。
  • 标准:ISO 5459(基准)、ISO 2692(Ⓜ/Ⓛ)、ISO 8015(独立原则默认)、GB/T 16671。

© 2026 PanShu / 潘书 · 质擎 QualEngine|PE-02 培训页。

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