RPS在汽車中的應(yīng)用.doc

提 要近年來，世界各國都把提高產(chǎn)品競爭力和發(fā)展高技術(shù)作為科技工作的主攻方向。在高速、安全、舒適的基礎(chǔ)上，力求好看，好用，好修，好造，這就是現(xiàn)代汽車制造的普遍趨勢。 由于車身是汽車給人的第一印象，因此，它對于幾何方面的質(zhì)量就提出了更高的要求，這就需要用零件的尺寸精度來保證。但是，長期以來，大量的尺寸超差給汽車制造企業(yè)帶來了重大的損失：不僅嚴重影響零件功能的發(fā)揮，而且經(jīng)常導(dǎo)致零件的報廢，使得汽車成本增加。尺寸偏差大給整車匹配帶來的麻煩更大：間隙和平度不合格，而且原因的查找又非常困難。RPS理論就可以有效地解決這些問題。 RPS是德語單詞REFERENZPUCKTSYSTEM（定位點系統(tǒng)）的縮寫。其原理是：通過保證定位具有足夠的精度來實現(xiàn)零件的加工精度，即零件的全部工序應(yīng)保證定位基準單一化原則。 本文根據(jù)該理論的原理，詳細討論了車身定位點的五大原則，并以寶來車為例應(yīng)用到車門的設(shè)計方案中，探討了車門生產(chǎn)過程中的定位問題，并給出了車門定位點的初步方案。 本文對于汽車車身覆蓋件的設(shè)計、生產(chǎn)等工程實際問題有一定的指導(dǎo)性意義。目 錄第一章緒論.1 1-1RPS的開發(fā)背景.1 1-2RPS的定義及制定過程.1 1-3課題來源及意義.4 第二章定位點系統(tǒng)的作用.6 2-1基準概述.6 2-2公差概述.7 2-3尺寸鏈概述.8 2-4尺寸鏈基本計算公式.10 2-5定位點系統(tǒng)的作用.12 第三章RPS系統(tǒng)的五大規(guī)則.15 3-1 3-2-1規(guī)則.15 3-2坐標平行規(guī)則.22 3-3統(tǒng)一性規(guī)則.25 3-4尺寸標注規(guī)則.27 3-5RPS尺寸圖.32 第四章RPS理論在車門上的應(yīng)用.35 4-1車門簡介.35 4-2設(shè)計方案的確定.36 結(jié)束語 .46 致謝 .47 參考文獻.48 中文摘要.i 英文摘要.ii 第一章 緒論 11 RPS的開發(fā)背景 長期以來，大量的尺寸超差給汽車制造企業(yè)帶來重大損失：不僅嚴重影響零件功能，而且經(jīng)常導(dǎo)致零件報廢使得汽車成本增加。尺寸偏差大給整車匹配帶來的麻煩更大：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汽車制造企業(yè)所追求的目標。那么誰是保證零件尺寸精度的主角？人們往往認為這是生產(chǎn)部門和質(zhì)量保證部門的事情，而開發(fā)部門只要完成理論和概念設(shè)計就大功告成了。 隨著汽車工業(yè)技術(shù)的進步和業(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)品開發(fā)階段就開始考慮了。RPS就是出于這種思想被發(fā)明出來，并被世界各大汽車公司投入到使用當中。發(fā)明者是率先采用流水線作業(yè)而帶來世界汽車工業(yè)革命的美國福特公司。 在大眾公司，RPS被制定成公司標準vw01055。RPS 是德語單詞Referenzpunktsystem（定位點系統(tǒng)）的縮寫。從A4車開始，沒有填寫RPS表格的圖紙就得不到認可的批準。由此可見RPS的重要地位。 下面從幾個方面對RPS作以介紹。 12 RPS的定義及制定過程 在設(shè)計機械加工工藝規(guī)程時，要考慮的最重要的問題之一是怎樣將工件裝夾在機床上或夾具中。這里裝夾有兩個含義，即定位和夾緊。我們在這里要討論的就是定位方面的問題。定位是指確定工件在機床或夾具中占有正確位置的過程。RPS就是規(guī)定一些從開發(fā)到制造、檢測直至批量裝車各環(huán)節(jié)所有涉及到的人員共同遵循的定位點及其公差要求。在確定這些定位點時必須遵循定位點系統(tǒng)的規(guī)則。 基準點的通用性必須出現(xiàn)在所有制造、裝配、檢驗和安裝工序中?；鶞庶c必須定位在構(gòu)件的穩(wěn)定部位上，這些部位即使在后續(xù)開發(fā)和生產(chǎn)過程中也不會發(fā)生變化。 在組織機構(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： z 開發(fā)部門 z 質(zhì)量保證部門 z 生產(chǎn)部門 z 規(guī)劃部門 z 協(xié)作廠家 早在產(chǎn)品開發(fā)階段，各部門的專業(yè)人員就在同步工程小組內(nèi)達成共識的前提下確定零件的RPS系統(tǒng)。這是因為在后續(xù)制造中如果在進行產(chǎn)品更改，就會造成更高費用的產(chǎn)生。 統(tǒng)一的RPS系統(tǒng)使用規(guī)則可以使查找錯誤、分析錯誤變得既快捷又清晰。另外，依據(jù)RPS系統(tǒng)方法制定出目標清晰的措施能夠有效地控制住高費用的更改過程。 RPS系統(tǒng)制定過程可以分為下面六個步驟： 1、功能研究 2、公差研究 3、RPS系統(tǒng)確定 4、尺寸圖確定 5、公差計算 6、產(chǎn)品圖紙 以副司機氣囊為例將各階段說明如下： 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)上進一步研究零件的功能。在研究零件功能時，要按照重要程度把各功能排序。 例如副司機氣囊蓋板的功能按照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，是因為對于用戶來說第一感覺是外觀形象。這種排序思想并不是沒有道理的。 2.公差研究階段 在這一階段要考慮的問題是，公差會造成哪些對功能不利的影響？在上面的例子中，公差會造成蓋板四周邊緣與儀表板開口匹配不好。 3、RPS系統(tǒng)確定階段 RPS系統(tǒng)的確定必須符合零件功能重要性的排序結(jié)果和公差目標。在本例中，將間隙和平度排在氣囊蓋板功能重要性的第一位，那么很自然地將RPS點定義在外表面上，如圖1-1所示。 4、尺寸圖確定階段 由同步工程小組確定的RPS點需要填入RPS尺寸圖中。它是同步工程小組工作用圖，在產(chǎn)品圖紙完成之前它是有約束力的指導(dǎo)性文件。 5、公差計算階段 在做公差計算時，應(yīng)當充分利用RPS系統(tǒng)原理來保證設(shè)計意圖的實現(xiàn)。公差計算要回答下面兩個問題： 總的公差達到多少？ 它能夠保障零件的功能嗎？ 圖1-1 副司機氣囊蓋板功能研究 6、產(chǎn)品圖紙階段 在此階段，將RPS尺寸圖進一步擴充內(nèi)容把RPS點之后，才能給出圖紙的認可。 至此，RPS系統(tǒng)的制定過程全部結(jié)束。 13 課題來源及意義 本課題來源于一汽大眾汽車有限公司產(chǎn)品工程部的科研項目定位點系統(tǒng)理論的研究及在車門上的應(yīng)用。 RPS系統(tǒng)對于我們來說還是一門很新的技術(shù)，它以提高產(chǎn)品開發(fā)水平及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本增加效益為目標。在保證整車裝配誤差不大于2毫米的戰(zhàn)役中，RPS功不可沒。所以我對這個課題很感興趣。在征得指導(dǎo)教師的同意下，我與一汽大眾產(chǎn)品部聯(lián)系了幾次，其中得到了產(chǎn)品部小姜的大力支持，在此深表感謝。 畢業(yè)設(shè)計是檢驗所學知識的綜合運用能力的重要環(huán)節(jié)。由于缺乏實際的生產(chǎn)知識，我在工程師小鄭的陪同下，深入到生產(chǎn)第一線去做一下調(diào)研，全面了解該企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，從沖壓、焊裝到總裝幾乎走了一遍。RPS理論在產(chǎn)品開發(fā)以及質(zhì)量檢測方面應(yīng)用的最多，所以我又到質(zhì)檢部看了看，那里的師傅給我講了許多以前不知道的知識。特別是車門的內(nèi)板上大大小小的工藝孔和定位孔，都是干什么用的呢？要想在書本上找到答案，恐怕不太可能，即使查閱專業(yè)技術(shù)資料，也需要幾天時間?？稍谶@里，兩天時間就可以掌握了。看來實踐環(huán)節(jié)的確是鞏固所學知識的最佳途徑。 另外，這套RPS理論對于產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量監(jiān)控起到了重要的作用。目前該理論已成為全球各大汽車行業(yè)竟相使用的武器，就是因為它的應(yīng)用可提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，縮短開發(fā)周期。 這次設(shè)計我選擇了寶來A4的前車門作為研究對象，探討了車門上定位點的問題，也提出了車門上一些功能點的確定方案。 第二章 定位點系統(tǒng)的作用 2、1基準概述 基準是機械制造中應(yīng)用得十分廣泛的一個概念，是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素之間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點，線或面。機械產(chǎn)品從設(shè)計、制造到出廠經(jīng)常要遇到基準問題：設(shè)計時零件尺寸的標注、制造時工件的定位、檢查時尺寸的測量以及裝配時零部件的裝配位置等都要用到基準的概念。 用于確定產(chǎn)品或零件上其他點、線、面的位置的那些點、線、面，統(tǒng)稱為基準?；鶞实母拍钪挥性谘芯奎c、線、面之間相互位置關(guān)系時才有意義。從設(shè)計和工藝兩個方面看基準，可把基準分為兩大類，即設(shè)計基準和工藝基準。 設(shè)計基準 基準 工藝基準 設(shè)計基準 設(shè)計零件時，根據(jù)零件在裝配結(jié)構(gòu)中的裝配關(guān)系以及零件本身結(jié)構(gòu)要素之間的相互位置關(guān)系，確定標注尺寸（或角度）的起始位置。這些尺寸（或角度）的起始位置稱作設(shè)計基準。簡言之，零件設(shè)計圖上，用來確定其他點、線、面的位置的那些點、線、面，稱為設(shè)計基準。 工藝基準 在加工和裝配過程中所使用的基準，稱為工藝基準。按其用途不同，又可分為工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準。 工序基準：工件的加工工序圖上用來確定被加工表面位置所使用的點、線、面，稱為工序基準。在設(shè)計工序基準時，主要應(yīng)考慮如下三個方面的問題： 1)應(yīng)首先考慮用設(shè)計基準為工序基準，所選工序基準應(yīng)盡可能用于工件的定位和工序尺寸的檢查 2)當采用設(shè)計基準為工序基準有困難時，可另選工序基準，但必須可靠的保證零件設(shè)計尺寸的技術(shù)要求。 定位基準：工件加工時定位所用的基準，稱為定位基準。定位基準是獲得零件尺寸的直接基準，占有很重要的地位。 測量基準：工件在加工中或加工后，用來測量工件各表面尺寸、和位置所用的基準，稱為測量基準。 裝配基準：用來確定零件在部件或機器中位置的基準，稱為裝配基準。 在很早以前，我們國家的工程技術(shù)人員就已經(jīng)知道上述各基準應(yīng)該盡可能使之重合。 例如在設(shè)計機器零件時，應(yīng)盡量以裝配基準作為設(shè)計基準，以便直接保證裝配技術(shù)要求；在編制零件的加工工藝規(guī)程時，應(yīng)盡量以設(shè)計基準作為工序基準，以便直接保證零件的加工精度；在加工及測量時，應(yīng)盡量使定位基準及測量基準與工序基準重合，以消除基準不重合誤差。 基準不重合誤差的存在，使得工序尺寸的公差不得不縮小，有可能造成加工困難，從而降低生產(chǎn)率，提高加工成本。 2、2公差概述 生產(chǎn)任何一種機械產(chǎn)品，都要求在保證質(zhì)量的前提下，做到高效率、低消耗。產(chǎn)品的質(zhì)量與零件加工質(zhì)量、產(chǎn)品的裝配質(zhì)量有關(guān)，零件的加工質(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。零件的加工質(zhì)量包括零件的加工精度和零件的表面質(zhì)量兩大方面。零件的加工精度又分為尺寸精度、形狀精度和相互位置精度。 所謂加工精度是指零件在加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和相互位置）與理想零件的幾何參數(shù)相接近的程度。實際值越接近理想值，加工精度就越高。實際加工不可能把零件做得與理想零件完全一致，總會有大小不同的偏差，零件實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏差，稱為加工誤差。零件加工精度包含三個方面的內(nèi)容：尺寸精度、形狀精度和位置精度。這三者之間是有聯(lián)系的。通常形狀公差應(yīng)限制在位置公差之內(nèi)。當尺寸精度要求高時，相應(yīng)的位置精度、形狀精度也要求高。 從保證產(chǎn)品的使用性能分析，沒有必要把每個零件都加工得絕對精確，允許有一定的加工誤差，這就是公差。 RPS理論對于產(chǎn)品實際尺寸偏差均在公差帶的75%范圍內(nèi)時，定為合格；當超過75%或輕微超差，但不至于影響后續(xù)功能，有條件使用，但必須在工藝加工上進行改進，在規(guī)定期限內(nèi)，進行再次檢驗。通常在幾輪調(diào)試后，發(fā)現(xiàn)在工藝上很難改進或更改，費用很高，則由生產(chǎn)單位、規(guī)劃、質(zhì)保部門共同出具SKD卡，注明：局部公差放寬，并不影響功能，最后交由產(chǎn)品部備案；當存在較大尺寸偏差，已影響后續(xù)功能，工件報廢，重新調(diào)試，定期進行再次檢驗。 2、3尺寸鏈概述 在機械制造行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)程設(shè)計以及技術(shù)測量等工作中，都會經(jīng)常遇到尺寸鏈的分析與計算問題。正確地應(yīng)用尺寸鏈理論來解決生產(chǎn)實際問題，對多快好省地發(fā)展機械制造工業(yè)具有重要的實際意義。 1尺寸鏈的定義 圖2-1 為某工件以1面定位加工2面，得尺寸A1;在下一道工序仍以1面定位加工3面，得尺寸A2。圖2-1為在尺寸為A1得孔內(nèi)裝入尺寸為A2的軸。在圖2-1中，A1-A2-A就形成了一個封閉的尺寸鏈。其中A是加工后或裝配后間接形成的，它的誤差大小與A1、A2的誤差的大小有關(guān)。因此，尺寸鏈是由產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范或零件工藝要求決定的某一尺寸和對該尺寸有直接影響的全部尺寸所連接成的尺寸封閉圖。 由尺寸鏈的定義可知，尺寸鏈圖形必須封閉，而且其中必有一個尺寸是間接形成的。 2、尺寸鏈的組成 圖2-1尺寸鏈 尺寸鏈由下列各部分所組成： 尺寸環(huán)尺寸鏈中的各個尺寸；它可分為封閉環(huán)與組成環(huán)。 封閉環(huán)在加工或裝配后，間接獲得的尺寸，用A表示。 組成環(huán)在加工或裝配過程中，直接獲得的尺寸，用Ai表示。組成環(huán)又可分為增環(huán)和減環(huán)。 增環(huán)在其它組成環(huán)不變時，若某組成環(huán)的增大導(dǎo)致封閉環(huán)增大，則該環(huán)為增環(huán)。 減環(huán)在其它組成環(huán)不變時，若某組成環(huán)的增大導(dǎo)致封閉環(huán)減小，則該環(huán)為減環(huán)。 3、尺寸鏈的分類 a.按尺寸鏈的功能要求分類 工藝尺寸鏈一個零件在加工過程中所形成的尺寸聯(lián)系封閉圖。 裝配尺寸鏈一組零件在機器設(shè)計和裝配過程中所形成的尺寸聯(lián)系封閉圖。 b.按尺寸鏈間的相互聯(lián)系分類 獨立尺寸鏈鏈內(nèi)所有的環(huán)都只從屬于該尺寸鏈，其中任何一環(huán)都不再參與其他尺寸鏈。 并聯(lián)尺寸鏈有一個或幾個環(huán)，以公共環(huán)的形式存在于兩個或更多個尺寸鏈中，就形成了并聯(lián)尺寸鏈， 在裝配尺寸鏈和工藝尺寸鏈中，并聯(lián)尺寸鏈是常見的一種形式。 c.按尺寸環(huán)的空間位置分類 直線尺寸鏈它的尺寸環(huán)都位于若干平行線上。 角度尺寸鏈它的各尺寸環(huán)全由角度所組成。平面尺寸鏈它的各環(huán)不都位于若干平行線上，但卻位于同一平面內(nèi)。因此，平面尺寸鏈由直線尺寸和角度尺寸所組成，且具有兩個封閉環(huán)。 空間尺寸鏈同時具有直線尺寸及角度尺寸，而且它們又不都位于同一平面上，此類尺寸鏈稱為空間尺寸鏈。 d.按尺寸環(huán)的相關(guān)關(guān)系分類 獨立環(huán)尺寸鏈尺寸鏈內(nèi)所有尺寸環(huán)之間都是相互獨立的，它們之間沒有依賴關(guān)系。 相關(guān)環(huán)尺寸鏈在尺寸鏈所有的尺寸環(huán)中，有一部分之間存在著相關(guān)關(guān)系。 4尺寸鏈的計算 在利用尺寸鏈來解決生產(chǎn)實際問題時，往往會遇到三種計算問題： （1） 正計算已知各組成環(huán)，求封閉環(huán)。正計算主要用于驗算所設(shè)計的產(chǎn)品能否滿足性能要求及零件加工后能否滿足零件的技術(shù)要求。 （2） 反計算已知封閉環(huán)，求各組成環(huán)。反計算主要用于產(chǎn)品設(shè)計、加工和裝配工藝計算等方面，在實際工作中經(jīng)常碰到。反計算的解不是唯一的。如何將封閉環(huán)的公差正確地分配給各組成環(huán)，這里有一個優(yōu)化的問題。 （3） 中間計算已知封閉環(huán)及部分組成環(huán)，求其余的一個或幾 個組成環(huán)。中間計算可用于設(shè)計計算與工藝計算，也可用于驗算。其解可能是唯一解，也可能是多解。 2、4 尺寸鏈基本計算公式 機械制造中的尺寸和公差要求，通常是以基本尺寸（A）及上、下偏差（ES、EI）來表示的。在尺寸鏈計算中各環(huán)的尺寸和公差要求，還可以用最大極限尺寸（Amax）和最小極限尺寸（Amin）或用中間尺寸（AM）和公差（TA）來表示。為了計算尺寸及其偏差，有時還要用到中間偏差（MA） 。 一、 極值法解尺寸鏈的基本計算公式 1.封閉環(huán)的基本尺寸 封閉環(huán)的基本尺寸等于各組成環(huán)基本尺寸的代數(shù)和，即 A0=1 1niAi 式中 n尺寸環(huán)數(shù) Ai各組成環(huán)的基本尺寸 2封閉環(huán)的極限尺寸 封閉環(huán)的最大極限尺寸等于基本尺寸與上偏差的代數(shù)和，即 Amax=A+ES 封閉環(huán)的最小極限尺寸等于基本尺寸與下偏差的代數(shù)和，即 Amin=A+EI 3、封閉環(huán)的上偏差 封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)上偏差之和減去所有減環(huán)下偏差之和 ES0=m pES1p +=1 1 nmqEIq 式中ESp 增環(huán)的上偏差 EIq 減環(huán)的下偏差 m增環(huán)環(huán)數(shù) 4、封閉環(huán)的下偏差 封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)下偏差之和減去所有減環(huán)上偏差之和。 EI0=m pEI1p +=1 1 nmqESq 式中 EIp增環(huán)的下偏差 ESq減環(huán)的上偏差 5、封閉環(huán)的公差 封閉環(huán)的公差等于組成環(huán)公差之和，即 T0=1 1 niTI 式中T0封閉環(huán)的公差 Ti組成環(huán)的公差 由以上公式可見，封閉環(huán)的公差比任何一個組成環(huán)的公差都大。為了減小封閉環(huán)的公差，就應(yīng)使尺寸鏈中組成環(huán)的環(huán)數(shù)盡量少，這就是尺寸鏈的最短路線原則。 2、5定位點系統(tǒng)的作用 定位點系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在下面三個方面： 一、避免了由于基準點的變換造成零件尺寸公差加大。 例如：要在板件上鉆孔B和C，這兩個孔與其他件上銷釘配合，公差越小越好。零件上還需要鉆出孔D，見圖2-3、圖2-4。下面用兩種方式加工： 1、加工時基準點發(fā)生變化 步驟1用孔A定位鉆出孔B和孔D 要求AB之間的位置公差為0.1 AD之間的位置公差為0.1 步驟2 用孔D定位鉆出孔C （這時基準由孔A變?yōu)榭譊） 要求CD之間的位置公差為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 圖2-3基準發(fā)生變化的情況 T0=1 1 niTI 式中T0封閉環(huán)的公差 Ti組成環(huán)的公差 由以上公式可見，封閉環(huán)的公差比任何一個組成環(huán)的公差都大。為了減小封閉環(huán)的公差，就應(yīng)使尺寸鏈中組成環(huán)的環(huán)數(shù)盡量少，這就是尺寸鏈的最短路線原則。 2、5定位點系統(tǒng)的作用 定位點系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在下面三個方面： 一、避免了由于基準點的變換造成零件尺寸公差加大。 例如：要在板件上鉆孔B和C，這兩個孔與其他件上銷釘配合，公差越小越好。零件上還需要鉆出孔D，見圖2-3、圖2-4。下面用兩種方式加工： 1、加工時基準點發(fā)生變化 步驟1用孔A定位鉆出孔B和孔D 要求AB之間的位置公差為0.1 AD之間的位置公差為0.1 步驟2 用孔D定位鉆出孔C （這時基準由孔A變?yōu)榭譊） 要求CD之間的位置公差為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 圖2-3基準發(fā)生變化的情況 (2)加工時基準不變化 步驟1用孔A定位鉆出孔B和孔D 要求AB之間的位置公差為0.1 AD之間的位置公差為0.1 步驟2板件仍以孔A定位鉆出孔C （基準沒有變化） 要求AC之間的位置公差為0.1 孔B、孔C距離公差結(jié)果 A.B=0.1 A.C=0.1 B.C=0.2 圖2-4基準不變的情況 比較兩種情況可以看出，加工孔C時基準不變比基準變換造成的公差減小了0.1mm。 上面的例子給我們的提示是：為避免基準變換，必須事先規(guī)定好在制造和測量過程中的基準點。這樣就可以有效減小零部件加工誤差。不允許各部門自作主張隨意找基準點進行工作。 二、避免了定位板的使用 定位板是對于使用坯料或坯件的沖裁及工件沖孔、修邊、彎曲、拉深等定位專用裝置。模具中設(shè)置定位板的目的是保證前后工序的相對位置精度及工件內(nèi)孔與外輪廓的位置精度的要求。圖2-5所示為定位板結(jié)構(gòu)。對于外形比較簡單的工件定位，一般應(yīng)選擇圖2-5中a|、b、c、d所示的外形定位板結(jié)構(gòu)。對于外輪廓形狀較復(fù)雜的工件，一般應(yīng)選擇e、g所示的結(jié)構(gòu)。若工件需要經(jīng)幾道沖壓工序完成時，則定位板須要以同一個定位基準，使定位基準單一化，以避免定位基準不一致而造成工件的累積誤差。 (2)加工時基準不變化 步驟1用孔A定位鉆出孔B和孔D 要求AB之間的位置公差為0.1 AD之間的位置公差為0.1 步驟2板件仍以孔A定位鉆出孔C （基準沒有變化） 要求AC之間的位置公差為0.1 孔B、孔C距離公差結(jié)果 A.B=0.1 A.C=0.1 B.C=0.2 圖2-4基準不變的情況 比較兩種情況可以看出，加工孔C時基準不變比基準變換造成的公差減小了0.1mm。 上面的例子給我們的提示是：為避免基準變換，必須事先規(guī)定好在制造和測量過程中的基準點。這樣就可以有效減小零部件加工誤差。不允許各部門自作主張隨意找基準點進行工作。 二、避免了定位板的使用 定位板是對于使用坯料或坯件的沖裁及工件沖孔、修邊、彎曲、拉深等定位專用裝置。模具中設(shè)置定位板的目的是保證前后工序的相對位置精度及工件內(nèi)孔與外輪廓的位置精度的要求。圖2-5所示為定位板結(jié)構(gòu)。對于外形比較簡單的工件定位，一般應(yīng)選擇圖2-5中a|、b、c、d所示的外形定位板結(jié)構(gòu)。對于外輪廓形狀較復(fù)雜的工件，一般應(yīng)選擇e、g所示的結(jié)構(gòu)。若工件需要經(jīng)幾道沖壓工序完成時，則定位板須要以同一個定位基準，使定位基準單一化，以避免定位基準不一致而造成工件的累積誤差。 圖2-5定位板的結(jié)構(gòu)型式 定位板的使用有很大的局限性，并且增大了加工時間。如果工裝用RPS點調(diào)準，那么加工就變成直接的了，定位板不再作為輔助定位工具，參見圖2-6。 三、RPS點是模具、工裝、檢具的定位點 為了實現(xiàn)統(tǒng)一的定位技術(shù)規(guī)則，必須保證 模具 工裝 檢測工具 都按照RPS點來制造。這一點是RPS系統(tǒng)最重要的作用。 第三章RPS系統(tǒng)的五大規(guī)則 為了使RPS系統(tǒng)在實際當中發(fā)揮作用，必須遵守下面五條規(guī)則： 3-2-1規(guī)則 坐標平行規(guī)則 統(tǒng)一性規(guī)則 尺寸標注規(guī)則 RPS尺寸圖 3、1 3-2-1規(guī)則 物體在空間具有六個自由度，即沿三個坐標軸的移動和繞三個坐標軸的轉(zhuǎn)動，用符號表示為x、y、z、x、y、z，如果完全限制了物體的這六個自由度，則物體在空間就有一個完全確定的位置。采用六個按一定規(guī)則布置的約束點，可以限制工件的六個自由度，實現(xiàn)完全定位，稱為六點定位原理。 工件的定位是使工件在空間相對于機床與刀具占有一個正確的位置，這個正確位置可根據(jù)各工序的技術(shù)要求來確定。為了達到某個工序的技術(shù)要求，并不一定非要使工件的位置達到完全確定的程度不可，即并不一定要完全限制工件的六個自由度。例如，要在圖2-10所示的工件上銑一個通槽，加工要求為： (a）槽底到工件底面A的尺寸為a0-Ta，并平行于工件底面A； （b）槽側(cè)面到工件側(cè)面B的尺寸為b-Tb0，并平行于工件側(cè)面B。 為保證要求（a），工件的底面A應(yīng)放置在與銑床工作臺面相平行的平面上定位。因為三個點決定一個平面，所以，這就相當于在工件的底面A上放置了三個支承點來對工件定位，這個于工件底面接觸的相當于三個支承點 的定位平面限制了工件的x、y、z 三個自由度；為保證要求（b），工件的側(cè)面B應(yīng)放置在與銑床工作 臺的縱向進給方向相平行的 某一直線上定位。因為兩個 點決定一條直線，所以，這 就相當于在工件的側(cè)面上放置 了兩個支承點來對工件定位， 這個與工件側(cè)面B接觸的相當于兩個支承點的定位線限制了x、z。如果限制了工件的x、z、x、y、z五個自由度，就可以保證工件的上述加工技術(shù)要求，而不一定需要再限制。所以說，工件所需限制的自由度數(shù)取決于工件加工工序的技術(shù)要求。 分析工件定位時需要注意的是： (1)工件相對于機床與刀具的正確位置，并不一定是工件完全確定的 位置，如在圖2-10的加工實例中，按照銑槽工序的技術(shù)要求，工件在y方向的移動可以不限制。但是，在實際夾具安裝中，為了減小夾緊工件時所需的加緊力或為了減小縱向進給形成范圍以提高生產(chǎn)率等原因，往往在y方向上設(shè)置一個支承點來對工件的y進行限制，此時工件就被限制了六個自由度，達到完全定位。但限制y并不是出于工件定位的需要。從保證通槽的加工要求考慮，只需限制五個自由度。 （2）工件定位面與相當?shù)闹С悬c接觸，應(yīng)理解為兩者需緊貼而不 得脫離。圖2-10所示實例中，也許有人認為，工件以其A面支承在三個支承點上，工件確實是不能沿z軸下移了，但工件不是還可以向上移動嗎？這種把物體z自由度看成有十二個自由度一樣不對。因為定位的目的是使工件相對機床和刀具占有某個位置，它不回答能不能動的問題。 （3）分析工件定位所限制的自由度時，必須把定位與夾緊區(qū)別開來。在圖2-10的例子中，工件限制了五個自由度，y在定位時可以不限制，但工件在夾緊后沿y軸確實是不能再移動了，這能不能說y也被限制了呢？不能這樣認為，因為夾緊的目的只是保持工件相對于機床與刀具的正確位置不變，即工件相對于機床與刀具的位置是在夾緊動作之前確定的，夾緊只是保持原先的位置不變。 （4）工件加工不允許發(fā)生欠定位現(xiàn)象，但一般也不希望發(fā)生過定位現(xiàn)象。 工件技術(shù)要求所要求限制的各個自由度沒有被全部限制，則工件就是欠定位。例如在上例中，銑槽工序需限制x、z、x、y、z五個自由度，但如果在工件側(cè)面B上只放置一個支承點，則工件的z就無法限制，加工出來的工件就不能滿足尺寸b-Tb0的要求，因此，欠定位的情況是不允許發(fā)生的。 工件定位是通過定位元件來實現(xiàn)的，在選擇定位元件時，原則上不允許幾個定位元件同時限制工件的某一個自由度，即原則上不允許產(chǎn)生重復(fù)定位的現(xiàn)象。工藝上把幾個定位支承點重復(fù)限制工件的某個自由度的定位現(xiàn)象，稱為過定位。 例如在滾齒機上加工齒輪時，工件是以孔和一端面作為定位基面安裝在滾齒機夾具的心軸和支承凸臺上的（圖3-2）。心軸限制了工件的x、y、x、y、四個自由度，支承凸臺限制了工件的z、x、y三個自由度，心軸和支承凸臺同時重復(fù)限制了工件的x和y， 工件出現(xiàn)了過定位現(xiàn)象。一般說， 滾齒機夾具的心軸軸線與支承凸臺 平面的垂直度誤差較大，把它裝在滾齒機夾具上夾緊后，就會使夾具 心軸產(chǎn)生彎曲變形或使工件產(chǎn)生翹 曲變形，這就降低了工件的加工精 度。但是，如果工件在滾齒之前的 加工中，能保證滾齒工序定位基面 內(nèi)孔與端面有很好的垂直度，即使 還有很小的垂直度誤差，也還可以 利用夾具心軸和工件內(nèi)孔間的配合 間隙來補償，因此，工件在滾齒機 圖3-2過定位現(xiàn)象 夾具上夾緊之后，不會造成心軸的彎曲或工件的翹曲，工件在這種條件下的過定位現(xiàn)象是允許的。 一個剛體的平行移動和轉(zhuǎn)動共有6個自由度。限制其6個自由度，剛體才能保持平衡。在RPS理論中，按照3-2-1規(guī)則，保持剛體平衡狀態(tài)需要6個定位點，如圖2-9所示： 其中 3個定位點在Z方向 2個定位點在Y方向 1個定位點在X方向 3-2-1規(guī)則由此得來。這些點 就是RPS系統(tǒng)的定位點，稱 為RPS點。 圖3-3剛體的六個定位點 對于沒有孔的零件，6個RPS點是必須的。而有孔的零件往往將孔設(shè)定為RPS點。 一個圓孔可以限定兩個自由度，如圖2-10所示。圖中給出的RPS點限定了三個自由度，因此本例子只有四個RPS點。 這個圓孔限定了X，Y方向的平移 這個平面作為Z方向的一個定位點，和孔定義為一個RPS點 圖3-4帶孔零件的自由度RPS理論對RPS點的標注給出了規(guī)定，見圖3-5。 圖3-5RPS點的標注 說明：對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來保證零件的平衡狀態(tài)，如圖3-6所示。 圖中RPS5fz是附加定位點，它的命名與主RPS 點相似，但定位方式用小寫字母表示。 RPS名稱可分為： 主測量點用大寫字母表示 H代表孔 F代表平面 T代表理論上的點 支點用小寫字母表示（注：支點也可以被稱為附加定位點） h代表孔 f代表平面 t代表理論上的點圖3-6零件的附加定位點 測量類型測量孔/銷 其特征字母為H，h 平面/邊棱/球/頂尖 其特征字母為F，f 理論上的點 其特征字母為T，t 定位方向用小寫字母表示 x，y，z用于網(wǎng)絡(luò)平行的使構(gòu)件定位的坐標系 a，b，c用于旋轉(zhuǎn)的使構(gòu)件定位的坐標系 3-2-1規(guī)則適用于任何形狀的零件。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： 圖3-7球體的定位點 例1：球體只需要三個定位點即達到平衡，如圖3-7所示。 例2：旋轉(zhuǎn)體需要五個定位點即達到平衡，如圖3-8所示圖3-8旋轉(zhuǎn)體的定位點圖3-9鉸接零件的定位點 例3：鉸接零件平衡需要的定位點多于6個。3、2坐標平行規(guī)則 在測量和加工時，零件的放置必須保證能夠獲得精確的結(jié)果。下面通過兩種定位系統(tǒng)的對比來分析坐標平行規(guī)則的重要性：圖3-10所示為兩種定位系統(tǒng) 圖3-10兩種定位系統(tǒng) 將合格的零件放到兩種定位系統(tǒng)中，似乎看不出什么不同，見圖3-11 圖3-11合格零件在兩種定位系統(tǒng)中對比 為了研究方便，現(xiàn)在假設(shè)零件已經(jīng)出現(xiàn)了制造公差，即兩個零件在X方向上存在偏差，它們比實際合格零件做短了。 圖3-12零件在X方向上的偏差 將這兩個零件分別放到兩個定位系統(tǒng)中進行測量，如圖3-13所示： 圖3-13零件在兩種系統(tǒng)中測量時的情況 可以看出傾斜放置導(dǎo)致測量結(jié)果不正確。這里出現(xiàn)了Z方向的測量偏差。其實零件在Z方向是正確的。同時還可以看出測量得到的X方向的偏差也是不正確的。 傾斜放置造成的測量結(jié)果會導(dǎo)致這樣一些嚴重后果： 尺寸合格的零件會被錯誤地當成廢品 模具根據(jù)錯誤的測量結(jié)果在X，Z方向上進行修改，其實Z方向并沒有錯誤 工裝被不正確地調(diào)整了 通過上述做法導(dǎo)致后來生產(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： 為了獲得準確的結(jié)果，定位點應(yīng)當是平行于坐標軸的。 這里所說平行于坐標軸是指定位平面與坐標系的坐標軸平行。 這些定位點通常被定義為RPS點。 不過在有些零件上是找不到與坐標軸平行的平面做RPS點的，如圖3-14，這時在不影響功能的基礎(chǔ)上應(yīng)當設(shè)計出平行于坐標軸的平行作為RPS點，如圖3-15所示。 圖3-14沒有與Z軸平行的平面做定位點的零件 圖3-15在零件上壓出與坐標軸平行的平面3、3 統(tǒng)一性規(guī)則 RPS系統(tǒng)的主旨是通過避免基準轉(zhuǎn)變來保證制造工藝過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)品開發(fā)階段直到批量生產(chǎn)，RPS點的使用貫徹始終。當然不是所有的RPS點都一直使用下去，那樣的話在總成零件上就會有許多重復(fù)的。 下面從縱梁到地板總成的焊接流程來看RPS 點按統(tǒng)一性原則的運用，圖3-16是總成焊接前各零件RPS點的分布情況。 圖3-16焊接前RPS點分布情況 圖3-17 是第一道焊接工序后RPS點重新確定的情況?？梢钥吹降匕蹇偝缮嫌?個RPS 點是沿用合成前零件上已有的：總成上的RPS1點是單件左縱梁上的RPS1點，總成上的RPS3點是單件前地板上的RPS3，總成上的RPS4點是單件右縱梁上的RPS點。 圖中各RPS點是完全遵循地板總成的功能要求確定下來的：地板有固定前端框架、座椅、踏板、后軸、副車架以及與側(cè)圍連接的功能。圖3-17第一道焊接工序后RPS點重新分布的情況 圖3-18是地板總成焊接完成后RPS點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RPS7、RPS8都是從前延續(xù)使用的，只不過是重新排序。圖3-18地板總成焊接后RPS點再一次確定的情況 RPS系統(tǒng)的統(tǒng)一性規(guī)則還要求所有工藝流程中的輸送裝置原則上都要使用RPS點作為支點，如圖3-19所示。 圖3-19使用RPS點作為支點的輸送裝置 3、4尺寸標注規(guī)則 在圖紙中尺寸一般是從 整車坐標線引出和標注的， 往往不標注實際尺寸。這 種標注方式會造成推算尺 寸公差的增大，如圖3-20 所示。 圖3-20從整車坐標線引出尺寸線在零件圖紙上畫出整車坐標是有意義的： 這樣可以確定零件在整車中的位置，這是零件設(shè)計過程中重要的基礎(chǔ)。可是對于零件的制造和測量，采用整車坐標會帶來很多困難。 對一輛汽車標注尺寸，必須借助一個全方位的坐標系（數(shù)學上的汽車坐標系）來實現(xiàn)。高度方向上的零線一般