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新版国标GB/T 1182-2018推出后，我们会发现，相对于老版的国家标准，增加了许多奇怪的辅助框格，比如说相交平面框格，见图1。
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图1 相交平面框格
很多工程师在看到这个辅助框格的时候，不仅仅要问，为什么会产生这个框格？设计工程师在什么情况会用它？它对制造工艺有影响吗？测量工程师又该怎么处理它？
本期文章我们就来讨论这个话题。
本期文章分为4个部分：
1. 相交平面框格的概念
2. 设计工程师为什么要采用它？
3. 对制造工艺有什么指导意义？
4. 测量工程师怎么处理相交平面框格？
1. 相交平面框格的概念
要讨论相交平面的辅助框格的概念，不得不提的是公差带六大要素（1. 大小 2. 形状 3. 方向 4. 位置 5. 被测要素 6. 评价）， 这个辅助框格影响的是公差带的第五大要素，即被测要素，也就是几何公差所控制的对象。见图2：
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图2 图纸采用相交平面框格
图2中红圈部分就是相交平面框格，它必须跟在几何公差后边。
它是什么意思呢？
它表示被测要素是由两个特征“相交”出来的，既然是相交，那么至少有两个特征，其中一个特征是肯定被测表面，即图2中的上表面。那么另外一个特征是哪个呢？
我们再来仔细看看相交平面这个符号的特点，单侧（左边）是两根线相交（三角形的两个边），我们可以设想它表达的意思是相交。其中两个方框里边有一个是基准A，和平时的基准一样的，就是图2中零件右侧面的贴合面。
还有一个方框，它里边标注的是平行度“//”的符号，注意，它表达的不是平行度，它只表达一系列的辅助平面，这些辅助平面必须要和A平行。
然后这些辅助平面和被测表面进行“相交”，交出来的直线（实际上是曲线)，就是被测要素，也就是0.1直线度的管控对象。见图3：
图3 被测平面和辅助平面“相交”出被测要素
图3中的一系列红色平面是和基准平面A平行的辅助平面， 蓝色的曲线就是被测面（上表面）和红色的辅助平面相交得出的交线。需要注意的是，红色的辅助平面可以有任意多个，由企业自己确定。
这些交线就是直线度的被测要素。
也就是说，这些交线，必须落在两个距离为0.1的平行直线之间 ，也就是直线度的公差带。见图4.
图4 公差和被测要素
而在被测表面的其它任意方向上，只要是不能由辅助平面和被测表面“相交”出来的直线，则不是图2中直线度所控制对象。见下图：
图5 直线度不管控的直线
以上就是相交平面的概念。一句话，相交平面框格，是为了表达被测要素的来源，即通过“相交”来确定被测要素的，它确定了公差带的第五大要素。
2. 设计工程师为什么要采用相交平面框格？
对于一个成熟的设计，设计工程师在图纸上表达的任何一个GD&T符号一定和功能相关。相交平面辅助框格也是一样。
我们来看一下图6中的这个面粉清理机构。
A 面粉清理机构
B 将面粉推出平台
图6 面粉清理结构
图6中A图是食品行业的一个面粉清理机构，清理推板会左右移动，将工作台上的面粉推下工作台（见图B），从而把工作台清理干净。
显然，清理推板每次要将工作台上的面粉“刮”干净，清理推板和工作台面的接触很关键。又因为清理推板和工作台上表面的接触部分（实际上是一条接触线）是图6中的X向，所以功能需求（刮干净）对工作台面X向的直线度要求就比较高。否则，清理推板和工作台面之间会有缝隙存在，出现工作台清理不干净的现象。见图7：
图7 直线度不好会有“缝隙”存在
如果工作台的上表面X方向的直线的直线度做得足够好，清理推板就能将面粉刮干净。而Y方向的直线的直线度对清理的功能影响非常小或者说没有。见图8。
图8 Y方向的直线度不影响功能
所以，如图8所示，因为功能的特点，只对工作平台上表面X方向的直线度要求很高，而对Y方向要求不高，因为Y方向不管怎样的波澜起伏，弹簧都会把清理推板压在工作台表面上。
所以基于面粉清理功能的特点，设计工程师会采用图2的标注方法，利用相交平面辅助框格。
或者采用下面的标注，把Y方向的直线度放松。
图9 Y方向的直线度放松
以上案例就是相交平面框格的一个具体应用之一。到这里，有小伙伴可能会问，那我用平面度是不是更加简单？比如说图10：
图10 采用平面度标注
如果采用了图10的标注，对面粉清理机 构的功能来说，没有任何问题。但是，见图10中的平面度公差带，它同时也把Y方向的直线度加严了（注意，平面度能管控被测表面任意方向直线的直线度！），它要求工作台上表面Y方向所有的直线的直线度都必须在0.1以内，所以平面度的要求更高。
也就是说，就面粉清理功能而言，采用平面度显得简单粗暴，它是有效的，但缺点就是成本相对较高。
所以，比较图9和图10的标注，图9（采用相交平面框格）的经济性会更好，而且也不会伤害功能。
新增加的这个修饰符号，体现了设计上的一个基本原则，功能需要什么，图纸就要求什么，不需要的，图纸就放宽。不“过设计”，也不“欠设计”，确保设计的合理性和经济性。
这是“精准设计”的核心思想。
3. 对制造工艺有什么指导意义？
如果设计工程师按照图9标注，采用相交平面框格对两个方向的直线度有不同的要求，那么对加工制造来说，有什么指导意义呢？
我们假设图9的零件采用机加工工艺，而且是用铣床加工零件上表面。我们知道铣床的工作台在X，Y，Z三个方向上的滑轨有不同的精度，这个精度会直接影响被加工零件的精度。
我们假设零件的直线度要求特别高，而且，我们又假设经过检测，发现铣床滑轨X方向精度高于Y方向的精度。
图11 铣床滑轨X方向的精度高于Y方向的精度
基于这个情况 ，我们对零件加工的装夹就有一定的要求，至少我们希望机床精度较高的X方向和产品直线度要求较高的方向一致，即机床的X方向和零件的基准A平行，以保证零件的合格率，见图12。
图12 零件的装夹姿态
图13 加工纹理方向
图12和图13显示了基于零件图纸要求，即采用了相交平面框格后采用的零件装夹姿态和加工纹理方向。
当然，如果铣床在三个方向上的精度都足够高（相对于图纸要求而言），即“精度过剩”，我们则不需要考虑上述问题。
另外，对于有经验的工艺师傅来说，可能还有其它更好的方案满足图纸。但是，有一个前提，那就是我们要对图纸的要求能够彻底理解，才能选择合理的加工工艺。
4. 测量工程师怎么处理相交平面框格？
接下来就轮到我们的测量工程师了，生产工程师把零件加工好了，我们应该怎么检测呢？
以前在没有三坐标的时候，我们的机械前辈们会用刀口尺来检测，将刀口尺放在被测表面上，然后用塞尺或者塞棒去塞间隙。
图14 图纸标注和检测
图14中，如果对直线度第一行进行检测，那么要求将刀口尺和基准A摆平行，再去测量刀口尺和被测表面之间的缝隙。
显然，如果把刀口尺看成模拟图6中清理推板的检具，那么我们可以看出，对这个缝隙的测量与图纸的要求，以及功能的要求都是完全一致的。
注意，企业里不同部门所努力的方向能保持一致性，这正是GD&T所能做到的。
讲到这里，有些比较较真的小伙伴可能会问，刀口尺是手持着进行测量，我如何知道刀口尺是否和基准A平行呢？
严格意义上讲，做不到的，刀口尺测量直线度的测量原理和操作原理都是不规范的，我们称它是“非规范操作集”。它测出来的是一个近似直线度。
但是，用刀口尺进行测量对企业来讲还是具有一定的参考价值，原因有二：
1. 在大致保证和基准A平行的前提下，刀口尺测出的直线度对细微的角度（即刀口尺和基准A不平行的角度）并不敏感。
2. 刀口尺测量出来的直线度并非最小区域法，如果一个零件的直线度用刀口尺测出来是合格的，那么这个零件的真实直线度一定也是合格的。
当然图14中，如果测量第二行0.3的直线度，那么需将刀口尺的方向调整成为和B平行，再去测量刀口尺和被测量面之间的缝隙。
还有其它的测量办法，比如说滑表，这里不再赘述。
接下来我们再来看看“规范”的三坐标测量应该怎么做。
与刀口尺采点的逻辑一样，三坐标测量，需要设置探头采点的轨迹，该轨迹必须和基准A平行，然后再评价。见图15。
图15 三坐标采点
当然根据需要，可采集多条直线进行评价，每条直线的直线度都合格的话才算合格。
本期文章小结
本期文章分别从四个角度来认识相交平面框格。1. 相交平面框格的概念，它就是用来确定被测要素的，通常情况这个被测要素是线要素。2. 应用场合，本期文章结合面粉清理机构的案例介绍了相交平面的应用场合，它比平面度来的更加经济。也就是说，相交平面这个辅助框格是为了实现精准设计的。3.对生产制造的指导意义，用铣床加工作为案例，解释了工艺工程师在了解相交平面的概念后，应该合理的调整加工工艺。4.测量工程师如何处理， 因为相交平面本身就是用来决定被测要素的，所以测量工程师的测量方法必须做相应的调整，比如刀口尺的摆放，三坐标探头的采点轨迹设置等。
相交平面框格主要用在几何公差管控线要素的时候，比如直线度和线轮廓度。其实，当采用直线度管控平面上的直线的时候，管控对象本来就需要区分方向，以前的老标准是用“视图方向”来区分（在2D图中），不过如果在3D中标注的话，不存在“视图方向”这一说。而且视图方向的定义本身就是不严谨的定义，当我们面对一个已经加工好的零件后，我们并不能确切地指出“视图方向”。
而采用相交平面辅助框格是一个更加严谨的定义，它是国标和ISO标准特有的符号，目前ASME标准还没有。
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