共面度和平面度.docx

1、共面度和平面度一提高认识达成统一二公差基础知识三位置度的定义标注及测量 四平面度的定义设计检测及制程分析一提高认识达成统一在连接器中位置度平面度既是重点又是难点。目前D/T工程部品保部以及台北就位置度平面度的标注与测量尚未达成统一认识。以MINI PCI 4.0H客户图为例从8月9日至8月29日D/T与台北来回发了十多次电子邮件其中讨论的一个重点就是位置度的标注。在总结实践经验的基础上现制作此报告希望能有助于提高大家对位置度平面度的理解。二公差基础知识(一) 公差实际尺寸相对理论尺寸的允许变化范围。当用实际尺寸减去理论尺寸时如果所得差值在公差允许范围之内则该尺寸合格。例如30.000.05如果

2、实际测得尺寸为30.03则30.03-30.00=0.03在-0.050.05范围之内故该尺寸合格。公差定义是公差标注和测量的依据。 小知识概念是判断和推理的基础和出发点。 基准符号形位公差符号的放置1尺寸的下面基准符号形位公差符号的放置2形体的延长线3尺寸的延长线尺寸线的延长线形体的延长线(三）公差的分类1尺寸公差控制形体大小2形状公差包括直线度平面度圆度圆柱度线轮廓度曲面轮廓度3位置公差包括定位公差（位置度对称度同心度）定向公差（倾斜度平行度垂直度）跳动公差（圆跳动全跳动）（四）公差带限制实际要素变动的区域。公差带采用图解的方式形象地描述公差。（五）公差原则定义尺寸公差与形位公差的关系 1

3、.独立原则图样上给定的形位公差与尺寸公差无关分别满足功能要求的公差原则。此原则是形位公差与尺寸公差相互关系的基本原则。2.相关原则 2-1.最大实体原则测量时取被测要素的最大实体的公差原则如下图所示左图为尺寸标注右图为实际测量时的取值2-2.最小实体原则测量时取被测要素的最小实体的公差原则2-3.包容原则使实际要素处处位于理想形状的包容面之内的公差原则。应用包容原则时其形位公差数值随着实际形体尺寸的变化而变化。 以0.6 B-T-B CONN W/POST 40P(M)的孔规设计为例其端子公差如下所示由端子的尺寸公差和位置度公差可知端子允许的变动范围是以其理论位置为中心对称的0.32的包容面之

4、内因此设计孔规时公差如下设计其公差带图如下所示当尺寸公差为-0.02即尺寸为0.28时其位置度公差是0.04而当其尺寸公差为0.02即尺寸为0.32时其位置度公差是0。总之该孔的实际轮廓总是位于以理论位置为中心对称的0.32的包容面之内。 三位置度的定义标注及测量(一）位置度定义一形体的轴线或中心平面允许自真位置变动的范围即一形体的轴线或中心平面的实际位置相对理论位置的允许变动范围。 定义轴线或中心曲面的意义在于避开形体尺寸的影响。（二）位置度的三要素 1.基准 2.理论位置值 3.位置度公差值 不同的产品其结构不同位置度的标注方式也会有所不同但”万变不离其宗”只要抓住了位置度的这三个要素任何

5、位置度的标注都迎刃而解（三）位置度公差带 位置度公差带是一以理论位置为中心对称的区域(四）位置度的标注与测量 4-1.0.6 B-T-B CONN W/POST(M) 40P位置度标注与测量测量步骤一对端子进行编号二找基准 1.方法一先测出左柱宽1.00然后第一次置中归零（测量右柱宽也一样）再测量其到右柱两边的距离14.2514.95进行第二次置中归零2.方法二如图测出尺寸L1L2L3的实际值则C/2=(a+b)/4=(L3+L2-L1)/4三以中心线左边第二根端子为例测出实际尺寸D1(0.82)D2(1.02)根据位置度公差定义DE=abs(Da-Dt) =abs(D1+D2)/2-Dt)=

6、abs(0.82+1.02)/2-0.90 =0.020.05其中DE表示实际偏差(deviation) abs表示绝对值(absoluteness) Da表示实际位置尺寸 (actual dimension) Dt表示理论位置尺寸对于不同的端子它们的理论位置尺寸是不同的测量时测量者须自行计算(theoretical dimension)注意位置度没有正负之分但有时为区别其方向公式中的D1D2Dt以基准为零线采用正负符号。 此外根据上面公式我们还可以推出另一种测量方法但我个人还是推荐采用上述方法因为下面这种方法多了一次置中归零置中归零不仅测量繁琐而且会增加测量误差。 从基准开始往待测端子移动理

7、论位置值然后置中归零最后再测量端子两端的距离。 DE=abs(Da-Dt) =abs(D1+D2)/2-Dt) = abs(d1+ Dt) +( Dt-d2)/2-Dt) =abs(d1-d2)/2=abs(0.12-0.08)/2 =0.020.05四制作位置度公差表 对于不同的产品其位置度不一样公差表也不一样建议由产品工程师为产品专门设计一份位置度公差表。下面是0.6 B-T-B CONN W/POST（M） 40P的位置度公差表。 4-2.IDE 44P位置度标注与测量IDE 44P端子在如图方向上具有以下特点排数少（只有两排）每排端子数量多（达22PIN）长度值为端子材厚值对于不同的端

8、子其值差异极小因此我们可把上排端子和下排端子分别看成两个整体。下面以下排端子为例介绍其测量方法一测出角柱垂直方向上1.70的实际尺寸然后置中归零二往下偏移理论位置值2.00然后归零三分别找出位置向上和向下偏离最大的端子测出其端子上下表面的距离并测出端子实际材厚值DE1=d1-T/2=0.15-0.20/2=0.05DE2=d2-T/2=0.17-0.20/2=0.07下排端子的位置度最大偏差为max（DE1DE2）=0.070.104-3.MINI PCI 4.0H位置度的标注与测量对于MINI PCI 4.0H存在着两个位置度一个是端子锡脚的位置度此位置度以POST为基准用于控制端子锡脚与与

9、PCB板的配合现其位置度公差0.18另一个是端子接触区域的位置度此位置度以KEY为基准用于控制端子接触区域与对插件的配合现其位置度公差0.3。对于第一个位置度其标注方式已统一对于第二个位置度有如下两种标注方式第一种标注方式直接测量采用这种方式测量时直接对124根端子接触区域一一测量其位置度由于端子接触区域是包在主体内部其测量繁琐困难 。第二种标注方式间接测量由于端子是下料成型且插在主体插槽中插槽控制了端子的平面度因此只须控制KEY相对POST的位置度与端子锡脚相对POST的位置度相应地也就控制了端子接触区域相对KEY的位置度且其测量误差相对直接测量极其微小。建议采用此种标注方式。4-4.位置度

10、的其它标注与测量 此位置度的公差带是以理论位置为中心的直径为0.30的圆。对于每根端子测出其水平位置度Th和垂直位置度Tv后须再验证其是否满足公式Th+Tv0.15。(一）平面度的定义 曲面轮廓度一表面允许作单向的或双向的轮廓均匀变移的区域。平面度其实是曲面轮廓度的一种特例。在连接器设计中我们将端子TAB(或LATCH)的表面看成一整体由于其要求相对PCB的表面在0.1mm之内的平行区域之内故平时我们将此三者的曲面轮廓度叫做平面度。(二）平面度设计（1）成品设计要求 设计成品平面度时除了要将其轮廓变化范围限制在0.10mm的公差带范围之内外还须限制该公差带的倾斜角度。在连接器设计中通过限制该公

11、差带的位置来限制其倾斜角度一般将其限制在0.20范围之内。下面MINI PCI 4.0H的设计要求。2）零件设计要求 分析成品的总平面度时可将其分为两个平面度一个是端子的平面度另一个是TAB(或LATCH)的平面度。为保证成品的平面度对于不同的连接器由于其结构不同对其零件制造组装的要求也会有所不同。以MINI PCI 4.0H为例其端子下料成型插在塑料里面端子的平面度取决于塑料的平面度因此要求塑料的平面度在0.05之内对于LATCH当治具压入时由于锡脚是主要受力点LATCH将如图方向倾斜为此设计时LATCH的锡脚采用负公差。(三）平面度的检测（1）平面度检测治具使用方法 对于SMT型连接器必须

12、将其平面度严格控制在0.1之内。由于利用投影机测量平面度繁琐为提高生产效率专门设计制作了平面度检测治具。利用此治具检测成品当平面板推进和退出时若成品被带动则此成品的平面度NG。下面以MINI PCI为例具体介绍其使用方法。1. 利用平面板2将成品推至最左边然后轻轻退出若成品通过LOWER CONTACT被拉出则此成品NG 2. 利用平面板1轻轻推动成品直至其顶边将成品顶平然后轻轻退出若成品通过UPPER CONTACT或LATCH被拉出则此成品NG 3. 轻轻推进平面板1若成品通过UPPER CONTACT或LATCH被推动则此成品NG 4.利用平面板1将成品推至最右边然后退出推动平面板2直至

13、其顶边将成品顶平然后退出最后轻轻推进平面板2若成品通过LOWER CONTACT被推动则此成品NG。(2）平面度的测量基准如上图所示测量平面度时以P1P2P3等不同平面为基准则所测得的平面度值显然也不同。在这些基准面中只有以最终放置面或配合面为基准所测得的平面度才是被测面的有效平面度值。方法一将成品放在平行板上在卧式投影机上测量测量端子LATCH(或TAB)的最大平面度值（当有卧式投影机时推荐采用此种方法） 方法二将成品放在立式投影机下找出所有端子LATCH(或TAB)最高的两者然后以其为基准测量其最低点所测得的值即为平面度值。利用此方法不仅测量麻烦而且由于成品的倾斜测量时往往会看到两排端子位

14、置明显偏离。 （四）平面度的制程分析 在制样过程中应结合平面度检测治具和卧式投影机进行分析。下面以MINI PCI 4.0H为例介绍其检测及分析过程。 （1）用平面度检测治具先检测插上端子但未插LATCH时的半成品发现其可通过再检测插好端子和LATCH的成品发现未能通过平面度检测治具 （2）半成品和成品各拿5PCS到卧式投影机上测量测得半成品的平面度在0.05之内但成品的平面度高达0.16由此可判定问题出在LATCH （3）分析图面测量LATCH的锡脚高度及相对应的塑料尺寸发现LATCH的锡脚高度高于相对应的塑料尺寸再加上LATCH采用单边倒刺且与锡脚距离较大故治具压入时导致如图方向倾斜因此解决成品平面度的关键在于降低锡脚高度