上海汽車樣板培訓(xùn)_零件定位原理及應(yīng)用_20091022

1、1 of 12022-7-3零件定位原理及應(yīng)用零件定位原理及應(yīng)用樣板車間2009.11.082 of 22022-7-3車身尺寸偏差產(chǎn)生原因保證車身尺寸精度的基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)基準(zhǔn)定位規(guī)則定位基準(zhǔn)的選擇原則車身零件定位基準(zhǔn)制定實(shí)例3 of 32022-7-3車身尺寸偏差產(chǎn)生原因車身尺寸偏差產(chǎn)生原因咦，車子怎么會(huì)這樣？問題出在哪里？從單件沖壓、總成焊接到整車總裝可都是在不斷對其質(zhì)量監(jiān)控下進(jìn)行的！零件加工精度不能保證焊接過程不能精確定位伴隨生產(chǎn)過程的公差累積原因是什么結(jié)果：配合精度隨生產(chǎn)的進(jìn)行越來越差在零件生產(chǎn)、檢測等不同工序中對零件選取的基準(zhǔn)不同，導(dǎo)致零件在不同工序中定位支撐和測量基準(zhǔn)發(fā)生變換，即基準(zhǔn)變

2、換，從而引起：1、零件公差累積；2、加工和檢測因基準(zhǔn)和支撐的變換，而無法保證零件KPC（Key Product Characteristics -關(guān)鍵產(chǎn)品特性）的穩(wěn)定性；3、零件尺寸精度不穩(wěn)定，使尺寸分析難度加大。4 of 42022-7-3保證車身尺寸精度的基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)保證車身尺寸精度的基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)保證零件在每一個(gè)工藝過程中尺寸的穩(wěn)定性 為避免基準(zhǔn)變換，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段提出的，規(guī)定從設(shè)計(jì)到制造、檢測直至批量造車各環(huán)節(jié)所有涉及到的人員共同遵循的一種統(tǒng)一的和通用的，并帶有公差、要求的定位系統(tǒng)。 基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用同步工程的方式，是一個(gè)系統(tǒng)的概念。宏觀上要求設(shè)計(jì)部、質(zhì)保部、規(guī)劃部、生產(chǎn)部、配

3、套廠的協(xié)調(diào)，微觀上要求考慮各級總成之間、零件之間的協(xié)調(diào)與優(yōu)化。 上海大眾采用RPS（德語 Referenzpunkt-System的縮寫）定位點(diǎn)系統(tǒng)，上海通用采用GD&T（英語 Geometric Dimensioning and Tolerancing的縮寫）幾何尺寸與公差。上海汽車采用GD&T進(jìn)行產(chǎn)品圖紙標(biāo)注?；鶞?zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)的作用1、避免由于基準(zhǔn)點(diǎn)的變換造成零件尺寸公差加大，事先規(guī)定好在制造和測量過程中的基準(zhǔn)點(diǎn)，消除相關(guān)部門憑經(jīng)驗(yàn)隨意確定基準(zhǔn)點(diǎn)，造成產(chǎn)品尺寸公差的失控。2、保證零部件尺寸穩(wěn)定性及產(chǎn)品質(zhì)量。只有當(dāng)零件的模具、檢具、夾具與零件設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)相一致，才能統(tǒng)一由不同供應(yīng)

4、商開發(fā)的模具、檢具、夾具的定位基準(zhǔn)，最大限度地降低因彼此基準(zhǔn)不同導(dǎo)致的零件偏差。 （舉例說明）3、便于在出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)迅速準(zhǔn)確地查找原因所在。4、減少后期模具和夾具的更改，降低成本，提高生產(chǎn)效率。5 of 52022-7-3保證車身尺寸精度的基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)保證車身尺寸精度的基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)通過簡單的二維例子說明基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)的重要作用。A、B、C表示基準(zhǔn)（二維圖上3個(gè)自由度決定物體的空間位置），P1、 P2、P3、P4、P5、P6、P7表示測點(diǎn)。直線框表示理論位置，曲線框表示實(shí)際制造出的零件形狀。 ABCCABP1P2P3P4P5P6P7P1P2P3P4P5P6P7CABCABP1P2P3P4P5P6P7P

5、1P2P3P4P5P6P7原設(shè)計(jì)定位基準(zhǔn)改變一個(gè)基準(zhǔn)C，保留基準(zhǔn)A、B 改變兩個(gè)基準(zhǔn)A、B ，保留基準(zhǔn)C改變?nèi)齻€(gè)基準(zhǔn)A、B、C 時(shí)的狀態(tài)原設(shè)計(jì)定位基準(zhǔn)改變C基準(zhǔn)改變AB基準(zhǔn)改變ABC基準(zhǔn)P1-2mm0-3mm+1mmP2-1mm-2mm-2mm-2mmP3+1mm-1mm+2mm-1.5mmP4-3mm-3mm-4mm-5mmP5+3mm+1mm-0.5mm-2mmP6+0.5mm-2mm0-3mmP7+1mm+0.5mm+3mm+2mm結(jié)論：在不同的定位基準(zhǔn)條件下，完全相同的零件測量結(jié)果完全不同，所得邊界的型面特征完全不同。 6 of 62022-7-3保證車身尺寸精度的基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)保證車身尺

6、寸精度的基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)和原設(shè)計(jì)定位基準(zhǔn)狀態(tài)下測量結(jié)果差別 設(shè)計(jì)定位基準(zhǔn)狀態(tài)改變C基準(zhǔn)改變AB基準(zhǔn)改變ABC基準(zhǔn)P1-2mm002-3mm-1+1mm3P2-1mm0-2mm-1-2mm-1-2mm-1P3+1mm0-1mm-2+2mm1-1.5mm-2.5P4-3mm0-3mm0-4mm-1-5mm-2P5+3mm0+1mm-2-0.5mm-3.5-2mm-5P6+0.5mm0-2mm-2.50-0.5-3mm-3.5P7+1mm0+0.5mm-0.5+3mm2+2mm1可見，如果測量基準(zhǔn)發(fā)生了變化，同樣的零件條件下，零件的結(jié)果完全不一樣了。設(shè)想如果上述現(xiàn)象發(fā)生在我們公司，我們得到的結(jié)果會(huì)是怎樣呢

7、? 例如: 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)代表產(chǎn)品設(shè)計(jì)得到的消息(相對于數(shù)模)；改變C基準(zhǔn)代表單件供應(yīng)商檢具上得到的信息；改變AB基準(zhǔn)代表陸威總成檢具上得到的信息；改變ABC基準(zhǔn)代表車身車間得到的信息(白車身總成測量)。測點(diǎn)測點(diǎn)偏差偏差P13P2-1P3-2.5P4-2P5-5P6-3.5P717 of 72022-7-3基準(zhǔn)定位規(guī)則基準(zhǔn)定位規(guī)則基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)的建立 一個(gè)位于任意空間的自由物體在空間直角坐標(biāo)系中有六個(gè)自由度，即沿坐標(biāo)軸Ox、Oy、Oz 的移動(dòng)和繞這三個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。 要使零件在夾具中具有確定的位置，則必須固定這六個(gè)自由度，每固定一個(gè)自由度，零件就需與夾具上的一個(gè)定位點(diǎn)相接觸，這種以六點(diǎn)固定零件六個(gè)自由度的方

8、法稱為“六點(diǎn)定位原理”。即，定位就是固定自由度。物體在空間具有六個(gè)自由度根據(jù)零件的六個(gè)自由度被固定情況不同，可以將定位分為： 完全定位：零件的六個(gè)自由度均被固定的定位方法。 不完全定位：零件被固定的自由度少于六個(gè)，但仍能保證加工質(zhì)量要求的定位方法。 過定位：選用兩個(gè)或更多的定位點(diǎn)固定一個(gè)自由度的定位方法。欠定位：在夾具設(shè)計(jì)中，按加工質(zhì)量要求應(yīng)固定的自由度而沒有被固定的定位方法。8 of 82022-7-33-2-1定位規(guī)則1、3-2-1定位規(guī)則 要保持零件在夾具中的平衡和準(zhǔn)確定位，必須固定六個(gè)自由度，即：a）A基準(zhǔn)（或稱主基準(zhǔn)）：有三個(gè)定位點(diǎn)，固定零件的三個(gè)自由度，通常選擇零件上面積最大的面或

9、反映重要裝配關(guān)系的面作為主基準(zhǔn)。b）B基準(zhǔn)：有二個(gè)定位點(diǎn)，固定零件的二個(gè)自由度，通常選擇零件上最長的表面作為B基準(zhǔn)。對于有孔的零件，因一個(gè)圓孔可以固定兩個(gè)自由度，因此通常將圓孔作為B基準(zhǔn)。c）C基準(zhǔn)：有一個(gè)定位點(diǎn)，固定零件最后一個(gè)自由度，通常選擇零件上最短、最窄的表面作為C基準(zhǔn)。因一個(gè)槽孔可以固定一個(gè)自由度，因此通常將槽孔作為C基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)定位規(guī)則基準(zhǔn)定位規(guī)則即通過“3-2-1”完全固定剛性零件的六個(gè)自由度，如下圖示 此槽孔中的銷固定一個(gè)自由度，即繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)此圓孔中的銷固定兩個(gè)自由度，即X向/Y向的移動(dòng)Z向定位支撐，固定三個(gè)自由度，即Z向的移動(dòng)、X軸/Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)定位基準(zhǔn)布置的不合理定位基準(zhǔn)布置

10、的合理9 of 92022-7-3對于有些較大的剛性不足的柔性車身零件，在保障3-2-1規(guī)則的前提下，采用N-2-1定位規(guī)則來保證零件的平衡狀態(tài)?；鶞?zhǔn)定位規(guī)則基準(zhǔn)定位規(guī)則10 of 102022-7-3采用過定位方法定位較大的剛性不足的車身零件。對于D、E等基準(zhǔn)，通常作為輔助A、B、C基準(zhǔn)的定位或支撐。基準(zhǔn)定位規(guī)則基準(zhǔn)定位規(guī)則11 of 112022-7-32、坐標(biāo)平行規(guī)則 為避免應(yīng)基準(zhǔn)設(shè)置不當(dāng)而引起加工和測量的不確定和不正確，零件的放置必須保證能夠獲得精確的結(jié)果。即定位基準(zhǔn)應(yīng)平行于零部件坐標(biāo)系，并要求基準(zhǔn)盡量布置在平面上。坐標(biāo)平行規(guī)則通過兩種基準(zhǔn)定位系統(tǒng)對比分析坐標(biāo)平行規(guī)則的重要性定位系統(tǒng)1

11、定位系統(tǒng)2固定X向移動(dòng)的定位，符合坐標(biāo)平行規(guī)則固定Z向移動(dòng)的定位，符合坐標(biāo)平行規(guī)則此定位固定X向和Z向的移動(dòng)，不符合坐標(biāo)平行規(guī)則基準(zhǔn)定位規(guī)則基準(zhǔn)定位規(guī)則將合格的零件放置在兩種定位系統(tǒng)中，定位系統(tǒng)的差別無法通過零件暴露。但當(dāng)12 of 122022-7-3零件滑移至左側(cè)X向限位，零件X向偏差可被正確測量零件滑移至左側(cè)X向限位，同時(shí)Z向下沉；零件中本不存在的Z向偏差和錯(cuò)誤的X向偏差被反映出來了結(jié)論：不符合坐標(biāo)平行規(guī)則的斜支撐導(dǎo)致錯(cuò)誤的測量結(jié)果，出現(xiàn)了零件中本不存在的Z向偏差和錯(cuò)誤的X向偏差。同時(shí)，此測量結(jié)果進(jìn)一步導(dǎo)致了更嚴(yán)重的后果：1、尺寸合格的零件被錯(cuò)判成廢品；2、零件模具根據(jù)錯(cuò)誤的測量結(jié)果在X

12、向和Z向上進(jìn)行修改；3、工裝夾具被不正確地調(diào)整；4、通過上述做法導(dǎo)致后來生產(chǎn)的零件都是廢品。因此，為了獲得正確的加工和測量結(jié)果，零件定位基準(zhǔn)設(shè)置應(yīng)當(dāng)符號坐標(biāo)平行規(guī)則。當(dāng)零件加工出現(xiàn)偏差，假設(shè)兩零件在X向存在偏差，較合格零件短。對這兩個(gè)零件分別進(jìn)行測量：基準(zhǔn)定位規(guī)則基準(zhǔn)定位規(guī)則13 of 132022-7-3當(dāng)在有些零件上無法找到與坐標(biāo)軸平行的平面做定位支撐面時(shí)，在不影響零件功能和設(shè)計(jì)要求的前提下，可以在零件上加工出符合坐標(biāo)平行規(guī)則的面作為新的定位支撐面，以保證零件的正確加工和測量。在零件上沖壓加工兩個(gè)與坐標(biāo)平行的平面作為新的定位支撐面基準(zhǔn)定位規(guī)則基準(zhǔn)定位規(guī)則14 of 142022-7-33、

13、基準(zhǔn)一致性規(guī)則 基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)的主旨是通過避免基準(zhǔn)變換來保證制造工藝過程和檢測過程的可靠性和可重復(fù)利用的精確性。 基準(zhǔn)一致性規(guī)則要求產(chǎn)品的定位基準(zhǔn)從開發(fā)階段直到批量生產(chǎn)始終貫徹始終，即基準(zhǔn)從零件-分總成-總成-白車身具有延續(xù)性。也就是說：1、建立的基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)應(yīng)該在零件的制造、檢測和裝配過程中共用且一致。即零件的沖壓過程中的基準(zhǔn)、零件檢具基準(zhǔn)、工裝基準(zhǔn)和子系統(tǒng)檢具的基準(zhǔn)必須一致。2、設(shè)計(jì)定位基準(zhǔn)時(shí)，采用從總成到分總成到單件的策略，下級零件的基準(zhǔn)從上級繼承，但不限于上級基準(zhǔn)。3、零件在加工制造過程中，盡可能采用已有的定位基準(zhǔn)，隨著零件總成級別的提升，零件定位基準(zhǔn)逐漸減少。采用這兩個(gè)基準(zhǔn)放棄這兩個(gè)基準(zhǔn)基

14、準(zhǔn)定位規(guī)則基準(zhǔn)定位規(guī)則15 of 152022-7-3通過地板分總成到地板總成的焊接過程分析定位基準(zhǔn)點(diǎn)按一致性規(guī)則的運(yùn)用。基準(zhǔn)定位規(guī)則基準(zhǔn)定位規(guī)則16 of 162022-7-3定位基準(zhǔn)的選擇原則定位基準(zhǔn)的選擇原則1、從定位基準(zhǔn)的功能性角度考慮，為保證零件配合精度，a）被選做定位的基準(zhǔn)應(yīng)盡可能布置在零件的重要匹配面上。按照一般原則，定位基準(zhǔn)應(yīng)該布置在較大而且較平的面上，但是考慮到車身實(shí)際匹配關(guān)系，這個(gè)面不與其他面配合，其尺寸要求較低，而相匹配的面是另一個(gè)曲面時(shí)，為了保證裝配質(zhì)量，建議將定位基準(zhǔn)布置在相互配合的曲面上。b）被選做定位的基準(zhǔn)應(yīng)最小化裝配偏差。c）被選做定位的基準(zhǔn)應(yīng)能夠代表實(shí)際零件的

15、某些特征關(guān)系。d）定位基準(zhǔn)選擇應(yīng)盡可能使基準(zhǔn)作用區(qū)域最大。2、從定位基準(zhǔn)的重復(fù)性角度考慮，為保證零件重復(fù)精度，a）定位基準(zhǔn)應(yīng)布置在零件的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，即自身在加工制造過程中保持尺寸穩(wěn)定，不會(huì)變形。b）定位基準(zhǔn)必須具有可重復(fù)性，不因裝配等而變化。c）定位基準(zhǔn)應(yīng)考慮對各種偏差不敏感。d）避免以零件沖壓拉伸面定位，拉伸面定位將使零件在配合過程中產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致零件裝配反彈。同理，定位基準(zhǔn)避免以邊定位。e）定位基準(zhǔn)布置應(yīng)優(yōu)先選擇孔，其次是面，最后是棱邊。采用主輔定位孔定位時(shí)，以孔為第一基準(zhǔn)，槽孔為第二基準(zhǔn)（避免孔-孔定位）。3、保證定位基準(zhǔn)孔在車身坐標(biāo)中的位置準(zhǔn)確，且垂直于孔所在的面上。輔定位孔（采用槽孔

16、）的定位作用隨主定位孔的位置和坐標(biāo)的變化而變化。4、定位選擇應(yīng)考慮可以測量零件反彈。5、定位基準(zhǔn)應(yīng)選取在防止夾具作用變形的面上（通常定位支撐塊比夾緊夾頭寬）。17 of 172022-7-36、最終被選做定位的基準(zhǔn)是綜合考慮以上因素的結(jié)果，一個(gè)零件可能有多種定位方式。7、對于零件沖壓工藝工法排布，當(dāng)采用產(chǎn)品定義的主輔定位孔定位時(shí)，定位孔在同一工序中完成，并在下級模具中延續(xù)使用。當(dāng)采用型面定位沖壓時(shí)，定位孔在整形完成后再?zèng)_孔。8、相關(guān)基準(zhǔn)尺寸及定位孔通用尺寸大小參見下表。定位基準(zhǔn)的選擇原則定位基準(zhǔn)的選擇原則定位孔通用尺寸大小定位孔直徑與公差槽孔直徑與公差定位銷直徑與公差30mm +0.0+0.1

17、30mm +0.0+0.1 x 36mm 0.530mm -0.1-0.1525mm +0.0+0.125mm +0.0+0.1 x 31mm 0.525mm -0.1-0.1520mm +0.0+0.120mm +0.0+0.1 x 26mm 0.520mm -0.1-0.1518mm +0.0+0.118mm +0.0+0.1 x 24mm 0.518mm -0.1-0.1516mm +0.0+0.116mm +0.0+0.1 x 22mm 0.516mm -0.1-0.1514mm +0.0+0.114mm +0.0+0.1 x 20mm 0.514mm -0.1-0.1518 of 1

18、82022-7-3車身零件定位基準(zhǔn)制定實(shí)例車身零件定位基準(zhǔn)制定實(shí)例車身零件特點(diǎn)： 1、柔性大； 2、外形復(fù)雜； 3、裝配關(guān)系復(fù)雜。因此，制定車身零件定位基準(zhǔn)應(yīng)特別注意： 1、A基準(zhǔn)的選取； 2、避開焊點(diǎn)； 3、零件-分總成-總成-白車身基準(zhǔn)點(diǎn)的一致性與延續(xù)性。 在各級零件基準(zhǔn)中A基準(zhǔn)對于零件的放置起著最重要的作用，零件的B、C基準(zhǔn)絕大多數(shù)由圓孔、槽孔決定。因此，這里主要討論A基準(zhǔn)的制定情況。19 of 192022-7-3車身零件定位基準(zhǔn)制定實(shí)例車身零件定位基準(zhǔn)制定實(shí)例細(xì)長型零件定位細(xì)長型零件定位如車身零件中的縱梁、座椅橫梁、頂蓋橫梁等，其定位方式一般為：基準(zhǔn)點(diǎn)要盡可能均勻的布置，包容最大面積。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，若A1、A3之間的距離超過400mm，則應(yīng)再加一個(gè)輔助支撐，以防止零件在自重下變形。A2A4A3A1由于零件距離過大，增加一個(gè)輔助A基準(zhǔn)20 of 202022-7-3有臺(tái)階零件定位有臺(tái)階零件定位對于有臺(tái)階面零件，可考慮增加輔助D基準(zhǔn)。在臺(tái)階面增加D基準(zhǔn)以輔助A基準(zhǔn)車身零件定位基準(zhǔn)制定實(shí)例車身零件定位基準(zhǔn)制定實(shí)例21 of 212022-7-3由一定角度的兩個(gè)面構(gòu)成的零件