檢具的設(shè)計、制造和使用

檢具的設(shè)計、制造和使用培訓(xùn)教材培訓(xùn)對象和目的一、培訓(xùn)對象：1.品保人員（檢具的使用者）；2.SQE（供應(yīng)商品質(zhì)管理工程師）；3.其他與檢具相關(guān)部門或人員。二、培訓(xùn)目的：1.通過培訓(xùn)能較系統(tǒng)地了解檢具的基本概念；2.增加了解檢具的使用方法和品質(zhì)的控制手段。培訓(xùn)提綱一、檢具的定義；二、檢具的分類；三、檢具的功用；四、檢具的精度；五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識；六、檢具加工和調(diào)試基礎(chǔ)知識；七、檢具的輔助要求（操作性、涂色、保養(yǎng)和維護等）；八、檢具的使用。3一、檢具的定義廣義上來講，檢具是用于產(chǎn)品檢驗的專用測量工具的總稱。通常把一般用于檢驗的專用工具稱為檢驗夾具（狹義）；把測量精度較高又有一定通用性的檢驗工具稱為測量儀。如：專門檢測軸類零件圓跳動用的頂尖座稱為振擺儀；綜合檢驗齒輪的檢驗工具稱為綜合檢驗儀。測量工具包括：1.通用量具、儀表、三坐標測量機（CMM）等；2.光滑極限量規(guī)（止通規(guī)、塞規(guī)）和樣板；3.檢驗夾具（含測量支架）；4.自動或半自動測量儀、檢驗機等。4二、檢具的分類一、按本體的材質(zhì)分：1.樹脂類檢具（常用汽巴5166/威獅460）；2.鋁制檢具；（鑄鋁ZL107/硬鋁LY12）3.鐵制檢具；（鑄鐵HT250/鋼45）4.木制檢具；（硬木）5.其他類（如玻璃鋼、蜂窩板等）二、按照不同風(fēng)格分：1.日韓檢具：（本田、豐田、日產(chǎn)的檢具標準也有不同）——實用性強，更能反映裝車效果！2.歐美檢具：（以通用的檢具為標準）——理論性強，一般均按自由狀態(tài)，對零件的要求高！5二、檢具的分類（續(xù)）三、按檢具的功能分：1.過程檢具（單品檢具，工序中半成品檢具）；2.總成檢具。四、按產(chǎn)品類型分：1.沖壓件檢具；2.注塑件檢具；3.機加工件檢具；4.車身裝飾件、覆蓋件檢具；5.玻璃檢具。6二、檢具的分類（續(xù)）樹脂檢具7二、檢具的分類（續(xù)）鋁制檢具（檢具）8整體鑄鋁或硬鋁底板+硬鋁本體是鋁制檢具的常用結(jié)構(gòu)形式二、檢具的分類（續(xù)）鐵制檢具（門框檢具）9整體鑄鐵焊接底板+焊接支架二、檢具的分類（續(xù)）木制檢具（車頂飾條檢具）10三、檢具的功用一、產(chǎn)品的在線檢測；通過各種測量手段檢測，提供測量數(shù)據(jù)和用于判定產(chǎn)品的尺寸特性。二、調(diào)試模、夾具；根據(jù)檢具測量數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)模、夾具調(diào)試。三、為計算模、夾具CMK提供數(shù)據(jù)支持；11四、檢具的精度一、尺寸精度；尺寸精度是指檢具作為測量工具本身的制造精度，一般檢具的制造精度是產(chǎn)品精度的1/5—1/10左右。比如：產(chǎn)品的公差是±1mm,那么，檢具的制造公差±0.1mm—±0.2mm是可以接受的。通常汽車覆蓋件檢具的精度在±0.2mm就可以滿足要求了。客戶有特殊要求的，按客戶要求。二、穩(wěn)定性；穩(wěn)定性是指檢具在某一持續(xù)時間內(nèi)測量同一零件單一特性時獲得測量值的總變差。如圖（c）所示。12四、檢具的精度（續(xù)）三、重復(fù)性和再現(xiàn)性；重復(fù)性是指由一個評價人用同一付檢具多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差。如圖（a）所示。再現(xiàn)性是指由不同評價人，采用同一付檢具，測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差。如圖1-2（b）所示。13穩(wěn)定性、重復(fù)性和再現(xiàn)性(附圖）14重復(fù)性和再現(xiàn)性（MSA分析）檢具的重復(fù)性、再現(xiàn)性可接受準則，通用經(jīng)驗規(guī)則如下：●%R&R＜10%，可接受；●10%＜%R&R＜30%，基于應(yīng)用的重要性，檢具的開發(fā)成本，維修成本等可能是可接受的；●%R&R＞30%，不可接受；（應(yīng)努力改進檢具）15五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識16+Z+X+Y坐標原點（前保險杠最前點）歐美車GM汽車坐標原點（前軸中心）（日系車、國內(nèi)一般車廠）A、車身坐標系概念：車身坐標系是它是以汽車前軸中心或前保險杠中心最前面點為原點X方向指向車的尾部，Y向指向車的右側(cè)，Z向指向車頂。五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）B、GD&T（Geometricdimensioningandtolerance）概念：指描述產(chǎn)品幾何尺寸及公差的圖紙。此圖明確反映出具體產(chǎn)品的定位基準、需檢測項目的理論尺寸和公差、KPC（KeyProductCharacteristic

）點、定位基準面大小等信息。也是設(shè)計檢具的主要依據(jù)之一。里面涉及到基準、尺寸、要素、公差、形位公差等概念。這里不詳述。具體可查閱培訓(xùn)教材。C、測量樣架概念：為了提取、檢測產(chǎn)品特征數(shù)據(jù)（通過三坐標測量機），一般按車身坐標系專門設(shè)計、制造的檢測用支架。其定位基準應(yīng)符合GD＆T圖要求；同時必須包含用于建立檢測測量支架本身精度的基準面或基準孔。上海大眾經(jīng)常用到。通俗講，就是檢具的定位、夾緊部分。17五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）測量樣架示意圖：(三角窗測量樣架）18只有定位元件，而無檢測元件！五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）D、數(shù)模、樣件、對手件概念：數(shù)模是產(chǎn)品設(shè)計部門或整車廠按車身坐標系或用戶坐標系而構(gòu)造的三維數(shù)學(xué)模型。它是產(chǎn)品的理論尺寸。樣件是由客戶提供的用于作為后續(xù)開發(fā)標準的合格產(chǎn)品。檢具如果按樣件設(shè)計，則要求樣件必須唯一，同時樣件必須貼上標簽，妥善保管。因為合格產(chǎn)品相對與理論產(chǎn)品會有一定的偏差，雖然此偏差符合產(chǎn)品公差要求，但是每個合格產(chǎn)品的偏差均有一定的差異，所以樣件要求唯一也在情理之中。樣件的唯一性更加要求它必須受到妥善保管,避免因為日曬、雨淋、溫差等因素引起產(chǎn)品的變形、老化。對手件是指與產(chǎn)品有裝配關(guān)系或匹配關(guān)系的零件。19五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）E、檢具式樣書、檢查基準書概念：檢具式樣書是指檢具的初步設(shè)計概念圖.基本反映了產(chǎn)品的定位基準、檢測方式和檢具的基本結(jié)構(gòu).一般用于正式檢具設(shè)計前,與客戶的檢具設(shè)計方案的溝通和確認。檢查基準書是指產(chǎn)品的檢驗規(guī)格.包含產(chǎn)品所有尺寸、性能的檢測。檢具設(shè)計必須滿足檢具式樣書和檢查基準書的要求。說明:檢具式樣書和檢查基準書概念一般只體現(xiàn)在日系車上.20五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）CIVIC外水切檢具式樣書參考21模擬玻璃塊模擬門鈑金五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）22MSA分析；提交”R&R分析報告“檢具精度檢測；提交“CMM檢測報告”制造認可（現(xiàn)場確認）設(shè)計認可F、檢具的認證流程：五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）G、檢具設(shè)計的五大原則：▲具有并能實現(xiàn)檢具加工和檢測的基準；（包括加工基準和測量基準，可用于檢具的后期修改和定期校驗）；▲具有恒定、準確的定位基準以保證最大的重復(fù)性和再現(xiàn)性；▲制造成本低，具有耐磨性和穩(wěn)定性；▲操作的方便性（包含產(chǎn)品的取放和檢測、夾緊器的操作、搬運等）；**檢具設(shè)計時，除了要考慮以上四條基本原則外，還必須考慮能滿足產(chǎn)品和工藝質(zhì)量的分析功能。譬如：產(chǎn)品貼合面、密封面、配合區(qū)域、對齊面、孔/槽等等。也就是說檢測功能滿足產(chǎn)品品質(zhì)控制要求！23五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）24加工基準加工基準檢測基準檢測基準檢測基準五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）H、檢具的設(shè)計：檢具一般由底座、本體、定位元件、測量元件、夾緊裝置等組成。底座形式：硬鋁或鋼板材（一般適應(yīng)小檢具），焊接件或鑄件（適宜較大的檢具同時必須去焊接應(yīng)力和鑄造應(yīng)力），輕質(zhì)材料（重量有特殊要求）。底座上必須考慮安裝墊塊、測量基準、起吊裝置（檢具重量超過25Kg）等。底座上表面需劃坐標格線、刻坐標孔的坐標值。本體指具有檢測型面、用于固定定位元件的部件。大型檢具考慮到材料的成本及檢具結(jié)構(gòu)的緊湊、輕巧，采用焊接支架加本體結(jié)構(gòu)。某些檢具為了加工工藝方便，底座與本體是一個整體也是允許的。定位元件包括：定位貼塊、定位銷等。各定位元件應(yīng)具有較高的精度、耐磨性、強度和剛度。測量元件：檢測銷、斷面樣板、測量表架、滑動測臺、EDC裝置及輔助測量組件等。夾緊裝置：最常用的為快速夾頭。當(dāng)然還有磁性夾緊、氣動夾緊等。25五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）六點定位原則闡述：

26I、檢具的六點定位原則闡述：五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）六點定位原則闡述：

27五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）

28五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）

29五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）

30五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）定位基準設(shè)定必須滿足六點定位原則：(a)一面兩銷

314方位孔（B1、C基準）A基準面A基準面2方位孔（B2基準）4方位孔（B1、C基準）2方位孔（B2基準）一面兩銷，限制了全部6個自由度。一面，限制了3個自由度，沿Z移動、繞X轉(zhuǎn)動、繞Y轉(zhuǎn)動。必須是一個圓柱銷與一個菱形銷，否則會過定位的。2個定位孔的中心距是有公差（誤差）的，與兩銷中心距不可能非常一致的，菱形銷就是“讓開”兩者中心距誤差、安裝干涉的，限制繞Z轉(zhuǎn)動的。菱形銷的長軸必須垂直于兩銷孔的連心線。圓柱銷是限制沿X、Y移動的。

如下圖示意：五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）一面兩銷示意圖：

32五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）定位基準設(shè)定必須滿足六點定位原則：（b)三定位面檢具的定位基準一般按主基準（面基準）、副基準（線基準）、次基準（點基準)區(qū)分。主基準一般有三個定位點，分別用A1、A2、A3表示；副基準一般為兩個定位點，分別用B1、B2表示；次基準一般為一個定位點，用C表示（如右圖）。

33五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）★常用定位方式之一：1.1面定位型式：34定位貼片定位支承釘φ20mm20mm*20mm定位貼片規(guī)格五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）1.2面定位通用要求；35定位面的選定原則為：a形狀平坦部分；b形狀安定性良好不易變形部分；c無回彈，皺紋，扭曲等不良部分兩個基準孔或一基準孔和一基準面；同一方向上的定位面僅設(shè)定于同一側(cè)（Y方向單側(cè)定位）Y五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）1.3支撐面；36檢具必須有適量的支撐面和夾緊點。大、中沖壓件：原則上不少于四個支撐面，用專用夾鉗夾持。小沖壓件：原則上不少于二個支撐面，可用強力磁鐵吸附或?qū)Ｓ脢A鉗夾持。五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）★常用定位方式之二：2.1內(nèi)孔定位型式；37固定定位銷活動定位銷錐度定位銷五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）2.2內(nèi)孔定位通用要求；

（1）定位銷應(yīng)選用圓形銷+菱形銷之形式，不然會過定位；

（2）單件檢具主定位銷一般為錐形插銷，副定位銷為柱形插銷；總成檢具主定位銷一邊為柱形銷，副定位銷為棱形銷。

（3）銷徑計算公式：

主定位圓銷直徑D1=D-0（位置度公差帶）-0.1mm；

副定位圓銷直徑D2=D-0（位置度公差帶）-0.1mm；

主定位錐銷直徑D3=理想狀態(tài)下與定位孔直徑相同；

棱形銷大徑D4=；

檢測銷直徑D5=；

劃線銷直徑D6=；38五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）39五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）其他定位方式：3.定位孔與定位面共用；

目前沖壓件和焊接檢具中使用較多的廠家為上海大眾，其對沖壓件的孔位毛刺、變形有較高的要求。

40五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）

414.內(nèi)、外螺紋表面定位；外圓定位與外螺紋定位相似，如右圖所示。內(nèi)螺紋表面定位與內(nèi)孔定位相似，要考慮定位銷直徑按螺紋小徑計算！5.組合基準定位；（以外水切為例）模擬鈑金面A、B與模擬玻璃面構(gòu)成組合基準。定位孔模擬鈑金面A模擬玻璃面模擬鈑金面B五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）常用的定位元件有支承釘、定位塊、定位銷、V形塊、心軸等等。定位元件的材料一般采用T8A、T10A等工具鋼，直徑較大（＞12mm）時，采用20#或20Cr(滲碳淬硬至HRC55～65)、45或40Cr(淬硬至HRC45～50)。定位元件的硬度可按被測參數(shù)的精度等級（GB/T1800-1998）確定：精度為IT9～IT11級，硬度為HRC45～50精度為IT7～IT9級，硬度為HRC55～60精度為IT5～IT7級，硬度為HRC60～65。注意：產(chǎn)品的材料如果是軟性材料（如PVC等），定位塊的材料和硬度可適當(dāng)降低！42五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）產(chǎn)品的夾緊方式：1.快速夾頭夾緊；2.彈性夾緊；3.磁性夾緊；4.氣動夾緊；5.其他夾緊（壓板、C型鉗夾緊、油缸等）；**無論采用何種夾緊方式，盡量保證夾緊裝置對產(chǎn)品的夾緊可靠,夾緊力適當(dāng),并且夾緊時不破壞產(chǎn)品在檢具中的定位和產(chǎn)品的外觀。夾緊力方向應(yīng)盡量垂直于定位面方向！43彈簧五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）尺寸公差與形位公差概念：尺寸公差（簡稱公差）指允許尺寸的變動量。等于上偏差與下偏差代數(shù)差的絕對值。例：“φ12±0.02”,φ12是基本尺寸，+0.02是上偏差，-0.02是下偏差，該尺寸的公差范圍為：|+0.02-（-0.02）|=0.04，上極限尺寸為φ12.02，下極限尺寸為φ11.98。形位公差指形狀和位置誤差允許的變動量。44理解每個形位公差的意義是檢具設(shè)計的前提！五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）產(chǎn)品的檢測方式：產(chǎn)品檢測方式的設(shè)定必須根據(jù)產(chǎn)品各檢測要素的要求和檢具使用者的檢測習(xí)慣而定！比如：KPC點就必須設(shè)置百分表檢測，如果產(chǎn)品公差≤0.3mm,就不能用尖角塞尺檢驗！（因為尖角塞尺的測量誤差是0.1mm)；在多種檢測方式都能用的情況下，就必須按照常用的檢測習(xí)慣方式而定！產(chǎn)品各特征的常用檢測方式有以下幾種：

1.孔位置檢測；（檢測銷、刻線目測、劃線銷等）2.銷位置檢測；（檢測內(nèi)孔銷、直角檢測塊、十字滑塊+百分表、目測等）3.輪廓面檢測；（偏移面+尖角塞尺或卡尺或止通規(guī)、切齊面、樣板、百分表等）4.KPC點檢測；（百分表、EDC等）

具體見附圖：45五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）461.孔位置檢測：2.銷位置檢測：檢測內(nèi)孔銷形式與上圖檢測銷一致！襯套引導(dǎo)。檢測銷檢測銷刻十字線和負3線，目測刻線銷檢測直角檢測塊五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）3.型面輪廓度的檢測：劃線的檢測：切齊面檢測：47刻產(chǎn)品公差帶刻產(chǎn)品0、3位參考線目測或手感檢測（量產(chǎn)狀態(tài)時）借助3mm檢測塊測量五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）輪廓面/KPC點檢測：48尖角塞尺/游標卡尺/止通規(guī)

直尺百分表KPC點檢測3mm檢測五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）練習(xí)一：如圖如果要檢測φ8.5孔的位置度，檢測銷尺寸及公差應(yīng)該設(shè)計為多大？49?8.5+/-0.110.510.5ABCA?1.4 ABCM五、檢具設(shè)計基礎(chǔ)知識（續(xù)）練習(xí)二：如圖如果要檢測2-φ6孔的位置度，檢測銷尺寸及公差應(yīng)該設(shè)計為多大？50六、檢具加工和調(diào)試基礎(chǔ)知識一般，檢具本體、底座都需要NC加工；定位元件、測量元件、夾緊裝置通常由常規(guī)加工完成。檢具零件的加工設(shè)備要求：加工中心；（主要用于型面、刻線加工）車床；磨床（外圓磨、平磨）；銑床；常規(guī)加工線切割、電脈沖；鉆床；鋁焊機；（主要用于鋁管支架、鐵管支架焊接用）***注意：焊接支架必須去應(yīng)力處理（退火、振動時效等）；焊接支架在退火前必須在每根型材上打排氣孔，以免在退火過程中型材內(nèi)部氣體由于在封閉區(qū)域內(nèi)溫度上升后爆裂！51六、檢具加工和調(diào)試基礎(chǔ)知識（續(xù)）本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計需根據(jù)設(shè)備NC加工情況而定。一般3軸的加工中心加工倒溝面困難，一般就需要在刀具上想辦法（用T形刀或萬能銑削頭或用方箱兩次裝夾加工）；另外，在設(shè)計時，考慮分塊設(shè)計加工制造、通過安裝完成。52萬能銑削頭六、檢具加工和調(diào)試基礎(chǔ)知識（續(xù)）檢具的調(diào)試和標定：檢具一般均要進行調(diào)試和標定；調(diào)試和標定前，必須建立檢具的檢測坐標系。調(diào)試目的是將檢具的精度調(diào)整到符合設(shè)計要求；比如其他定位塊或檢測塊的位置確定等。標定的目的是檢測檢具的精度。53CMM測量機柔性測量機刻線位置的CMM檢測六、檢具加工和調(diào)試基礎(chǔ)知識（續(xù)）一般檢具的精度：定位面位置度±0.1mm；定位銷(孔)位置度±0.1mm；形狀測量面位置度±0.15mm；外輪廓測量面位置度±0.2mm;刻線測量位置度±0.2mm;形狀規(guī)及斷面樣板±0.25mm;測量銷(孔)位置度±0.15mm;劃線孔位置度±0.25mm;輪廓劃線位置度±0.3mm;測量基準面平面度0.05/1000mm;基準坐標孔位置±

0.05mm;說明：1.客戶有特殊要求的，按客戶要求；

2.精度特高的按產(chǎn)品精度的1/5～1/10；

3.CMM測量檢具時，一般需要設(shè)計人員提供檢測示意圖。54六、檢具加工和調(diào)試基礎(chǔ)知識（續(xù)）55檢測示意圖測量點的理論坐標（我司CMM可按數(shù)模上取點，自動給出X、Y、Z值六、檢具加工和調(diào)試基礎(chǔ)知識（續(xù)）檢具CMM測量報告：56六、檢具加工和調(diào)試基礎(chǔ)知識（續(xù)）……..DIMD21=LOCATIONOFPOINTF24AXNOMINAL+TOL-TOLMEASDEVOUTTOLX822.7300.2000.200822.7890.0590.000Y-669.9120.2000.200-669.8980.0140.000Z1045.2350.2000.2001045.2390.0050.000

DIMD22=LOCATIONOFPOINTF25AXNOMINAL+TOL-TOLMEASDEVOUTTOLX901.7600.2000.200901.8220.0620.000Y-653.8220.2000.200-653.8200.0030.000Z1088.7990.2000.2001088.796-0.0030.000

DIMD23=LOCATIONOFPOINTF26

AXNOMINAL+TOL-TOLMEASDEVOUTTOL測量點均可在上圖中找到X998.5720.2000.200998.6130.0410.000Y-633.7700.2000.200-633.7360.0340.000Z1131.8830.2000.2001131.9040.0210.000

DIMD24=LOCATIONOFPOINTF27

AXNOMINAL+TOL-TOLMEASDEVOUTTOLX1085.7620.2000.2001085.7790.0160.000Y-619.4020.2000.200-619.3300.0720.000Z1162.9240.2000.2001162.9710.0470.000

DIMD25=LOCATIONOFPOINTF28AXNOMINAL+TOL-TOLMEASDEVOUTTOLX1208.1050.2000.2001208.1120.0070.000Y-603.