RPS 系統(tǒng)介紹

1、 RPS系統(tǒng) 長(zhǎng)期以來(lái)，大量的尺寸超差給汽車制造企業(yè)帶來(lái)重大的損失：不僅嚴(yán)重影響零件功能的發(fā)揮，而且經(jīng)常導(dǎo)致零件報(bào)廢使得汽車成本增加。尺寸偏差大給整車匹配帶來(lái)的麻煩更大：間隙和平度不合格而且原因的查找又非常困難。因而保證零件尺寸精度是每一個(gè)汽車制造企業(yè)所追求的目標(biāo)。那么誰(shuí)是保證零件尺寸精度的主角？人們往往認(rèn)為這是生產(chǎn)部門和質(zhì)量保證部門的事情，而開(kāi)發(fā)部門只要完成理論和概念設(shè)計(jì)就大功告成了。隨著汽車工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和業(yè)內(nèi)人士思想觀念的轉(zhuǎn)變，零件尺寸精度的保證已不再僅僅是生產(chǎn)部門和質(zhì)量保證部門的事情，而是要從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段就開(kāi)始考慮了。RPS系統(tǒng)就是出于這種思想被發(fā)明出來(lái)并被世界各大汽車公司投入到使用當(dāng)

2、中。發(fā)明者是率先采用流水線作業(yè)而帶來(lái)世界汽車工業(yè)革命的美國(guó)福特公司。在大眾公司，RPS系統(tǒng)被制定成公司標(biāo)準(zhǔn)VW01055。RPS是德語(yǔ)單詞Referenzpunktsystem(定位點(diǎn)系統(tǒng))的縮寫(xiě)。從A4車開(kāi)始，沒(méi)有填寫(xiě)RPS表格的圖紙就得不到認(rèn)可的批準(zhǔn)。由此可見(jiàn)RPS系統(tǒng)的重要地位。 下面從幾個(gè)方面對(duì)RPS系統(tǒng)作以介紹，以便與大家共享。一 RPS系統(tǒng)的定義和作用RPS系統(tǒng)就是規(guī)定一些從開(kāi)發(fā)到制造、檢測(cè)直至批量裝車各環(huán)節(jié)所有涉及到的人員共同遵循的定位點(diǎn)及其公差要求。在確定這些定位點(diǎn)時(shí)必須遵循RPS系統(tǒng)的規(guī)則。 RPS系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在下面三個(gè)方面：1.避免了由于基準(zhǔn)點(diǎn)的變換造成零件尺寸公差加

3、大。例如：要在板件上鉆孔B和C，這兩個(gè)孔與其它件上銷釘配合，公差越小越好。零件上還需要鉆出孔D，見(jiàn)圖1、圖2。下面用兩種方式加工： (1)加工時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)生變換 步驟1 用孔A定位鉆出孔B和孔D 公差 AB = +/-0.1 AD = +/-0.1 步驟2 用孔D定位鉆孔C (這時(shí)基準(zhǔn)由孔A變?yōu)榭譊) 公差 DC = +/-0.1 孔B、孔C距離公差結(jié)果 AB = +/-0.1 AD = +/-0.1 DC = +/-0.1 BC = +/-0.3(2) 加工時(shí)基準(zhǔn)不變化 步驟1 用孔A定位鉆出孔B 和孔D 公差 AB = +/-0.1圖1 加工時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)生變換 AD = +/-0.1 步驟2

4、板件仍以孔A定位鉆孔C (基準(zhǔn)沒(méi)有變化) 公差 AC = +/-0.1 孔B、孔C距離公差結(jié)果 AB = +/-0.1 AC = +/-0.1 BC = +/-0.2圖2 加工時(shí)基準(zhǔn)不變化比較兩種情況可以看出，加工孔C時(shí)基準(zhǔn)不變比基準(zhǔn)變換造成的公差減小了+/-0.1mm上面例子給我們的提示是：為避免基準(zhǔn)變換，必須事先規(guī)定好在制造和測(cè)量過(guò)程中的基準(zhǔn)點(diǎn)。不允許各部門自作主張隨意找基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行工作。2. 避免了模板的使用。模板的使用有很大的局限性，并且增加了加工時(shí)間。規(guī)定工裝用RPS點(diǎn)調(diào)準(zhǔn)，那么加工就變成是直接的了，模板不再作為輔助定位工具，參見(jiàn)圖3。用 R P S 點(diǎn) 作 定 位 點(diǎn) 圖3 加工時(shí)不

5、用模板3. RPS點(diǎn)是模具、工裝、檢具的定位點(diǎn)。 為了實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的定位技術(shù)規(guī)則，必須保證· 模具· 工裝· 檢測(cè)工具 都按照RPS點(diǎn)來(lái)制造。這一點(diǎn)是RPS系統(tǒng)最重要的作用。二 RPS系統(tǒng)的五大規(guī)則 為了使RPS系統(tǒng)在實(shí)際當(dāng)中發(fā)揮作用，必須遵守下面五條規(guī)則：· 3-2-1規(guī)則· 坐標(biāo)平行規(guī)則· 統(tǒng)一性規(guī)則· 尺寸標(biāo)注規(guī)則· RPS尺寸圖1. 3-2-1規(guī)則 一個(gè)剛體的平行移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)共有6個(gè)自由度。限制其6個(gè)自由度，剛體才能保持平衡。按照3-2-1規(guī)則，保持剛體平衡狀態(tài)需要6個(gè)定位點(diǎn)，如圖4所示：圖4 剛體的6個(gè)自由度3

6、個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度 其中 3個(gè)定位點(diǎn)在 Z 方向 2個(gè)定位點(diǎn)在 Y 方向 1個(gè)定位點(diǎn)在 X 方向 3-2-1規(guī)則由此得來(lái)。這些點(diǎn)就是 RPS系統(tǒng)的定位點(diǎn)，稱為RPS點(diǎn)。 對(duì)于沒(méi)有孔的零件，6個(gè)RPS點(diǎn)是3個(gè)平移自由度必須的。而有孔的零件往往將孔設(shè)定為RPS點(diǎn)。一個(gè)圓孔可以限定2個(gè)自由度，如圖5所示。圖中給出的RPS點(diǎn)限定了3個(gè)自由度，因此本例子中只有定位點(diǎn)4個(gè)RPS點(diǎn)。 這個(gè)圓孔限定了X，Y方向的平移這個(gè)平面作為Z方向的1個(gè)定位點(diǎn)，和孔定義為一個(gè)RPS點(diǎn)圖5 帶孔零件RPS點(diǎn)限定的自由度這個(gè)平面作為Z方向的1個(gè)定位點(diǎn)，和孔被定義為一個(gè)RPS點(diǎn) 大眾公司標(biāo)準(zhǔn)VW01055對(duì)RPS點(diǎn)的標(biāo)注給出了規(guī)定，見(jiàn)

7、圖6?？锥ㄎ稽c(diǎn)標(biāo)記字母帶有序號(hào)的RPS點(diǎn)名稱孔限位方向平面定位點(diǎn)標(biāo)記字母平面定位方向圖6 RPS點(diǎn)的標(biāo)注 對(duì)定位方式標(biāo)記字母的含義說(shuō)明如下： H,h = 孔/銷定位 F,f = 平面/棱邊/球面/頂點(diǎn)定位 T,t = 理論點(diǎn) 大寫(xiě)字母表示主RPS點(diǎn)的定位方式，小寫(xiě)字母表示附加定位點(diǎn)的定位方式。小寫(xiě)字母x,y,z表示RPS點(diǎn)的限位方向。 但是對(duì)于大的剛度不足的零件，在保障了3-2-1規(guī)則的前提下，還需要 附加的定位點(diǎn)來(lái)保證零件的平衡狀態(tài)，如圖7所示。 圖7 大的剛度不足零件需要附加定位點(diǎn) 圖中RPS5fz是附加定位點(diǎn)，它的命名與主RPS點(diǎn)相似，但定位方式用小寫(xiě) 字母表示。 3-2-1規(guī)則適用于任

8、何形狀的零件。但是任何規(guī)則都有例外，下面三種情 況與3-2-1規(guī)則相悖： 例 1 ：球體只需要3個(gè)定位點(diǎn)即達(dá)到平衡，如圖8所示。 例 2 ：旋轉(zhuǎn)體需要5個(gè)定位點(diǎn)即達(dá)到平衡，如圖9所示。 例 3 ：鉸接零件平衡需要的定位點(diǎn)多于6個(gè)，必須有附加的定位才能達(dá)到平衡狀態(tài)，如圖10所示。圖8 球體只需要3個(gè)定位點(diǎn)圖 10 鉸接零件需要的定位點(diǎn)多于6個(gè)圖9 旋轉(zhuǎn)體需要5個(gè)定位點(diǎn)圖10 鉸接零件需要的定位點(diǎn)多于6個(gè) 2.坐標(biāo)平行規(guī)則 在測(cè)量和加工時(shí)，零件的放置必須保證能夠獲得精確的結(jié)果。下面通過(guò) 兩種定位系統(tǒng)的對(duì)比來(lái)分析坐標(biāo)平行規(guī)則的重要性。 圖11所示為兩種定位系統(tǒng)。定位系統(tǒng)2定位系統(tǒng)1 圖11 兩種定位

9、系統(tǒng)定位系統(tǒng)2圖11 兩種定位系統(tǒng) 將合格的零件放到兩種定位系統(tǒng)中，似乎看不出有什么不同，見(jiàn)圖12：圖12 將合格的零件放到兩種定位系統(tǒng)中定位系統(tǒng)2定位系統(tǒng)1 當(dāng)零件出現(xiàn)了制造公差，如圖13所示，2個(gè)零件在X方向存在偏差-它們比合格零件做短了。圖13 零件在X方向存在偏差圖13 零件在X方向存在偏差 將這兩個(gè)零件分別放到兩個(gè)定位系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)量，如圖14所示：圖14 將X方向存在偏差的零件放到兩個(gè)定位系統(tǒng)中測(cè)量 可以看出傾斜放置導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不正確。這里出現(xiàn)了Z方向的測(cè)量偏差。 其實(shí)零件在Z方向是正確的。同時(shí)還可以看出測(cè)量得到的X方向的偏差也是不正確的。 傾斜放置造成的測(cè)量結(jié)果會(huì)導(dǎo)致這樣一些嚴(yán)重后

10、果：· 尺寸合格的零件會(huì)被錯(cuò)誤地當(dāng)成廢品· 模具根據(jù)錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果在X,Z方向上進(jìn)行修改，其實(shí)Z方向并沒(méi)有錯(cuò)誤· 工裝被不正確地調(diào)整了· 通過(guò)上述做法導(dǎo)致后來(lái)生產(chǎn)的產(chǎn)品都是廢品 因此下面結(jié)論的正確性是不言而喻的： 為了獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，定位點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是平行于坐標(biāo)軸的。 這里所說(shuō)平行于坐標(biāo)軸是指定位平面與坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸平行。 這些定位點(diǎn)通常被定義為RPS點(diǎn)。 不過(guò)在有些零件上是找不到與坐標(biāo)軸平行的平面做RPS點(diǎn)的，如圖15， 這時(shí)在不影響功能的基礎(chǔ)上應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)出平行于坐標(biāo)軸的平面作為RPS點(diǎn)， 如圖16所示。 圖15 零件上沒(méi)有與Z軸平行的平面做定位點(diǎn)在零件上壓出

11、與坐標(biāo)軸平行的平面 圖16 壓出與坐標(biāo)軸平行的平面 3.統(tǒng)一性規(guī)則 RPS系統(tǒng)的主旨是通過(guò)避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)變來(lái)保證制造工藝過(guò)程的可靠性和可 重復(fù)利用的精確性。 RPS系統(tǒng)的統(tǒng)一性規(guī)則要求從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段直到批量生產(chǎn)，RPS點(diǎn)的使用 貫徹始終。當(dāng)然不是所有的RPS點(diǎn)都一直使用下去，那樣的話在總成零件上 就會(huì)有許多點(diǎn)是重復(fù)的。 下面從縱梁到地板總成的焊接流程來(lái)看RPS點(diǎn)按統(tǒng)一性原則的運(yùn)用。 圖17是總成焊接前各零件RPS點(diǎn)的分布情況。圖17 焊接前RPS點(diǎn)分布情況圖18是第一道焊接工序后RPS點(diǎn)重新確定的情況?？梢钥吹降匕蹇偝缮嫌?個(gè)RPS點(diǎn)是沿用合成前零件上已有的：總成上的RPS1點(diǎn)是單件左縱梁上的RP

12、S1點(diǎn)，總 成上的RPS3點(diǎn)是單件前地板上的RPS3點(diǎn)，總成上的RPS4點(diǎn)是單件右縱梁上的RPS點(diǎn)。 圖中各RPS點(diǎn)是完全遵循地板總成的功能要求確定下來(lái)的：地板有固定前端圖18 第一到焊接工序后RPS點(diǎn)重新確定的情況框架、座椅、踏板、后軸、付車架以及與側(cè)圍連接的功能。圖18 第一道焊接工序后RPS點(diǎn)重新確定的情況 圖19是地板總成焊接完成后RPS點(diǎn)再一次重新確定的情況?？梢钥吹娇偝缮系腞PS1、RPS2、RPS3、RPS4以及附加RPS點(diǎn)RPS7、RPS8都是從前一步延續(xù)使用的，只不過(guò)是重新排序。 圖19 地板總成焊接完成后RPS點(diǎn)再一次確定的情況RPS系統(tǒng)的統(tǒng)一性規(guī)則還要求所有工藝流程中的輸

13、送裝置原則上都要使用RPS點(diǎn)作為支點(diǎn)，如圖20所示。圖20 輸送裝置使用RPS點(diǎn)作為支點(diǎn)4尺寸標(biāo)注規(guī)則 在圖紙中尺寸一般是從整車坐標(biāo)線引出和標(biāo)注的，往往不標(biāo)注實(shí)際尺寸。這種標(biāo)注方式會(huì)造成推算尺寸公差的增大，如圖21所示。在零件圖紙中畫(huà)出整車坐標(biāo)是有意義的-這可以確定零件在整車中的位置，這是零件設(shè)計(jì)過(guò)程中重要的基礎(chǔ)?？墒菍?duì)于零件的制造和測(cè)量，采用整車坐標(biāo)會(huì)帶來(lái)很多困難。RPS系統(tǒng)要求建立起零件自身的坐標(biāo)系-零件坐標(biāo)系，并以此作為基礎(chǔ)。 零件坐標(biāo)系是以整車坐標(biāo)系為基礎(chǔ)建立起來(lái)的，有下面兩種建立方式：· 通過(guò)在整車坐標(biāo)系中平移建立，這是通常的情況· 通過(guò)在整車坐標(biāo)系中旋轉(zhuǎn)建立，這

14、是特殊的情況 圖22 描述了通過(guò)在整車坐標(biāo)系中平移建立零件坐標(biāo)系的情形。圖21 從整車坐標(biāo)線引出尺寸線 尺寸AB的公差是+/-0.4，因?yàn)辄c(diǎn)A和點(diǎn)B從坐標(biāo)線引出的尺寸都有+/-0.2的公差 圖22 在整車坐標(biāo)系中平移建立零件坐標(biāo)系 圖23 則描述了通過(guò)在整車坐標(biāo)系中旋轉(zhuǎn)建立零件坐標(biāo)系的情況?；鶞?zhǔn)點(diǎn)圖23 通過(guò)在整車坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)建立零件坐標(biāo)系(1) 通過(guò)平移建立零件坐標(biāo)系的尺寸標(biāo)注規(guī)則 按照零件特性選擇三個(gè)與整車坐標(biāo)軸平行的平面并求其交點(diǎn)，這個(gè)交點(diǎn)定義為RPS系統(tǒng)的基準(zhǔn)點(diǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于整車坐標(biāo)沒(méi)有公差，零件尺寸以基準(zhǔn)點(diǎn)為起點(diǎn)標(biāo)注。 尺寸標(biāo)注必須符合零件功能要求，對(duì)于重要尺寸要給出直接尺寸。例如安裝

15、在翼子板上的轉(zhuǎn)向燈罩的裝配要求準(zhǔn)確的孔距，如圖24，不僅尺寸要準(zhǔn)確，尺寸公差也要滿足功能的要求。兩個(gè)固定孔在翼子板上的位置并不很重要（轉(zhuǎn)向燈在翼子板上位置公差在1mm時(shí)是不易被察覺(jué)的），因此它們的位置公差可以較大而對(duì)功能沒(méi)有影響。圖24 翼子板上轉(zhuǎn)向燈固定孔尺寸標(biāo)注 在零件坐標(biāo)系中一個(gè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的距離稱為名義尺寸。名義尺寸可以通過(guò)減法算出絕對(duì)值。 例如：基準(zhǔn)點(diǎn)在整車坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為 X=400 Y= -65 Z=100 定位點(diǎn)RPS3Fz整車坐標(biāo)為 X=550 Y= -95 Z=100 如圖25所示零件坐標(biāo)系移動(dòng)基準(zhǔn)點(diǎn)整車坐標(biāo)系起點(diǎn)圖25 名義尺寸舉例那么RPS3Fz的名義尺寸計(jì)算結(jié)果如下

16、： 基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo) RPS3點(diǎn)坐標(biāo) 名義尺寸X = 400 - 550 = 150Y= -65 - -95 = 30Z= 100 - 100 = 0 因?yàn)槊x尺寸是絕對(duì)值，所以都是正值。在大眾公司產(chǎn)品圖中，在確定為RPS點(diǎn)的部位畫(huà)出網(wǎng)格框并引出箭頭線標(biāo)出名稱，如圖26所示，同時(shí)在圖中列出RPS表格。RPS表格已被規(guī)定為圖紙內(nèi)容的重要組成部分。RPS表格的形式及各欄目意義如表一所示。（2）通過(guò)旋轉(zhuǎn)建立的零件坐標(biāo)系規(guī)則 有些零件按照平移建立零件坐標(biāo)系是不合理的，而必須進(jìn)行一次或多次的旋轉(zhuǎn)才與其拔模方向相一致，如圖23所示。對(duì)于旋轉(zhuǎn)建立的零件坐標(biāo)系，在RPS表格中需要填入旋轉(zhuǎn)角，如表二所示。 在圖紙中R

17、PS點(diǎn)的定位方向用a，b，c 值來(lái)表示，如圖26所示。 其中：RPS1HabFc （主定位點(diǎn)） RPS7fc （附加支撐點(diǎn)） 對(duì)于多次旋轉(zhuǎn)的情況，應(yīng)在圖中說(shuō)明旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)順序。在RPS表格旋轉(zhuǎn)欄中注明“見(jiàn)圖紙”字樣。圖26 旋轉(zhuǎn)建立零件坐標(biāo)系圖紙標(biāo)注的例子對(duì)表格做以下幾點(diǎn)說(shuō)明： a. 在公差欄內(nèi)可以看到，零件基準(zhǔn)點(diǎn)的公差設(shè)置為0。各主RPS點(diǎn)在限位方向上的公差也設(shè)置為0。但對(duì)于附加支撐點(diǎn)的限位方向允許有公差。b. 第一個(gè)RPS點(diǎn)占兩行位置，是因?yàn)檫@一點(diǎn)是由孔和面復(fù)合而成，在這里孔、面分開(kāi)填寫(xiě)。c. 在公差欄內(nèi)第一行Y向公差格中填入小橫線，這是為了避免因空格而被視為未注公差。d. 最后兩行中，

18、a1是定義出的功能點(diǎn)。a-b為2個(gè)功能點(diǎn)之間的距離， 對(duì)于功能點(diǎn)要給出形位公差，理論尺寸要加上方框。 說(shuō)明：繞X,Y,Z軸的轉(zhuǎn)角用正值(逆時(shí)針?lè)较?或負(fù)值(順時(shí)針?lè)较?填入表中5 RPS尺寸圖 RPS尺寸圖是在圖紙完成之前的一種工作用圖，供同步工程小組確定RPS點(diǎn)填寫(xiě)和討論使用，并作為開(kāi)發(fā)工作的指導(dǎo)性文件。RPS尺寸圖有固定的格式，見(jiàn)圖27。圖27 RPS尺寸圖三 RPS系統(tǒng)制定過(guò)程 在組織機(jī)構(gòu)方面，RPS系統(tǒng)是由同步工程小組確定的。同步工程小組由下面各部門的專業(yè)人員組成：· 開(kāi)發(fā)部門· 質(zhì)量保證部門· 生產(chǎn)部門· 規(guī)劃部門· 協(xié)作廠家早在產(chǎn)品

19、開(kāi)發(fā)階段，各部門的專業(yè)人員就在同步工程小組內(nèi)在達(dá)成共識(shí)的前提下確定零件的RPS系統(tǒng)。這是因?yàn)樵诤罄m(xù)制造中如果再進(jìn)行產(chǎn)品更改，就會(huì)造成更高費(fèi)用的發(fā)生。統(tǒng)一的RPS系統(tǒng)使用規(guī)則可以使查找錯(cuò)誤、分析錯(cuò)誤變得即快捷又清晰。另外，依據(jù)RPS系統(tǒng)方法制定出目標(biāo)清晰的措施能夠有效地控制住高費(fèi)用的更改過(guò)程。 RPS系統(tǒng)制定過(guò)程可以分為下面六個(gè)步驟： 1 功能研究 2 公差研究 3 RPS系統(tǒng)確定 4 尺寸圖確定 5 公差計(jì)算 6 產(chǎn)品圖紙 以付司機(jī)氣囊為例將各階段說(shuō)明如下。 1 功能研究階段 首先研究零件與周圍各零件的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究零件的功能。在研究零件功能時(shí)，要按照重要程度把各功能排序。例如付司機(jī)氣囊蓋板（見(jiàn)圖 28）的功能按重要程度做如下排序： 間隙和平度 氣囊單元釋放 螺栓緊固方式 將間隙和平度放在第一位，是因?yàn)閷?duì)于用戶來(lái)說(shuō)第一感覺(jué)是外觀形象。這種排序思想并不