RPS在汽車中的應(yīng)用

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流RPS在汽車中的應(yīng)用.精品文檔.提 要近年來，世界各國都把提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)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(shì)。 由于車身是汽車給人的第一印象，因此，它對(duì)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(zhǎng)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(yán)重影響零件功能的發(fā)揮，而且經(jīng)常導(dǎo)致零件的報(bào)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

2、題。 RPS是德語單詞REFERENZPUCKTSYSTEM（定位點(diǎn)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(shí)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(zhǔn)單一化原則。 本文根據(jù)該理論的原理，詳細(xì)討論了車身定位點(diǎn)的五大原則，并以寶來車為例應(yīng)用到車門的設(shè)計(jì)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(diǎn)的初步方案。 本文對(duì)于汽車車身覆蓋件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等工程實(shí)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(diǎn)系統(tǒng)的作用.6 §2-1

3、基準(zhǔn)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(jì)算公式.10 §2-5定位點(diǎn)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(biāo)平行規(guī)則.22 §3-3統(tǒng)一性規(guī)則.25 §3-4尺寸標(biāo)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(jiǎn)介.35 §4-2設(shè)計(jì)方案的確定.36 結(jié)束語 .46 致謝 .47 參考文獻(xiàn).48 中文摘要.i 英文摘要.ii 第一章 緒論

4、67;11 RPS的開發(fā)背景 長(zhǎng)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(yán)重影響零件功能，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

5、入到使用當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)vw01055。RPS 是德語單詞Referenzpunktsystem（定位點(diǎn)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(rèn)可的批準(zhǔn)。由此可見RPS的重要地位。 下面從幾個(gè)方面對(duì)RPS作以介紹。 §12 RPS的定義及制定過程 在設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，要考慮的最重要的問題之一是怎樣將工件裝夾在機(jī)床上或夾具中。這里裝夾有兩個(gè)含義，即定位和夾緊。我們?cè)谶@里要討論的就是定位方面的問題。定位是指確定工件在機(jī)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)

6、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)必須遵循定位點(diǎn)系統(tǒng)的規(guī)則。 基準(zhǔn)點(diǎn)的通用性必須出現(xiàn)在所有制造、裝配、檢驗(yàn)和安裝工序中?；鶞?zhǔn)點(diǎn)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(huì)發(fā)生變化。 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： 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(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)制造中如果在進(jìn)行產(chǎn)品更改，就會(huì)造成更高費(fèi)用的產(chǎn)生。 統(tǒng)一的RPS

7、系統(tǒng)使用規(guī)則可以使查找錯(cuò)誤、分析錯(cuò)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(biāo)清晰的措施能夠有效地控制住高費(fèi)用的更改過程。 RPS系統(tǒng)制定過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 以副司機(jī)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(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。 例如副司機(jī)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?yàn)閷?duì)于用戶來說第一感覺是外觀形象。這種排序思想并

8、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(huì)造成哪些對(duì)功能不利的影響？在上面的例子中，公差會(huì)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(biāo)。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(diǎn)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(diǎn)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(jì)算階段 在做公差計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分利用RPS系統(tǒng)原理來保證設(shè)計(jì)意圖的實(shí)現(xiàn)。公差計(jì)算要回答下面兩個(gè)問

9、題： 總的公差達(dá)到多少？ 它能夠保障零件的功能嗎？ 圖1-1 副司機(jī)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(jìn)一步擴(kuò)充內(nèi)容把RPS點(diǎn)之后，才能給出圖紙的認(rèn)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(xiàng)目定位點(diǎn)系統(tǒng)理論的研究及在車門上的應(yīng)用。 RPS系統(tǒng)對(duì)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(biāo)。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(duì)這個(gè)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

10、的大力支持，在此深表感謝。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力的重要環(huán)節(jié)。由于缺乏實(shí)際的生產(chǎn)知識(shí)，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(cè)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(shí)。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(shí)間?？稍谶@里，兩天時(shí)間就可以掌握了?？磥韺?shí)踐環(huán)節(jié)的確是鞏固所學(xué)知識(shí)的最佳途徑。 另外，這套R(shí)PS理論對(duì)于產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量監(jiān)控起到了重要的作用。目前

11、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?yàn)樗膽?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(jì)我選擇了寶來A4的前車門作為研究對(duì)象，探討了車門上定位點(diǎn)的問題，也提出了車門上一些功能點(diǎn)的確定方案。第二章 定位點(diǎn)系統(tǒng)的作用 2、1基準(zhǔn)概述 基準(zhǔn)是機(jī)械制造中應(yīng)用得十分廣泛的一個(gè)概念，是用來確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素之間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)，線或面。機(jī)械產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造到出廠經(jīng)常要遇到基準(zhǔn)問題：設(shè)計(jì)時(shí)零件尺寸的標(biāo)注、制造時(shí)工件的定位、檢查時(shí)尺寸的測(cè)量以及裝配時(shí)零部件的裝配位置等都要用到基準(zhǔn)的概念。 用于確定產(chǎn)品或零件上其他點(diǎn)、線、面的位置的那些點(diǎn)、線、面，統(tǒng)稱為基準(zhǔn)。基準(zhǔn)的概念只有在研

12、究點(diǎn)、線、面之間相互位置關(guān)系時(shí)才有意義。從設(shè)計(jì)和工藝兩個(gè)方面看基準(zhǔn)，可把基準(zhǔn)分為兩大類，即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。 設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 基準(zhǔn) 工藝基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)零件時(shí)，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(biāo)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(jì)基準(zhǔn)。簡(jiǎn)言之，零件設(shè)計(jì)圖上，用來確定其他點(diǎn)、線、面的位置的那些點(diǎn)、線、面，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn) 在加工和裝配過程中所使用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。按其用途不同，又可分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。 工序基準(zhǔn)：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(diǎn)、線、面，稱為工序基準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)

13、工序基準(zhǔn)時(shí)，主要應(yīng)考慮如下三個(gè)方面的問題： 1)應(yīng)首先考慮用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工序基準(zhǔn)，所選工序基準(zhǔn)應(yīng)盡可能用于工件的定位和工序尺寸的檢查 2)當(dāng)采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工序基準(zhǔn)有困難時(shí)，可另選工序基準(zhǔn)，但必須可靠的保證零件設(shè)計(jì)尺寸的技術(shù)要求。 定位基準(zhǔn)：工件加工時(shí)定位所用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)是獲得零件尺寸的直接基準(zhǔn)，占有很重要的地位。 測(cè)量基準(zhǔn)：工件在加工中或加工后，用來測(cè)量工件各表面尺寸、和位置所用的基準(zhǔn)，稱為測(cè)量基準(zhǔn)。 裝配基準(zhǔn)：用來確定零件在部件或機(jī)器中位置的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。 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(zhǔn)應(yīng)該盡可能使之重合。 例如在設(shè)計(jì)機(jī)器零件時(shí)，應(yīng)盡量以裝配基準(zhǔn)

14、作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，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(shí)，應(yīng)盡量以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為工序基準(zhǔn)，以便直接保證零件的加工精度；在加工及測(cè)量時(shí)，應(yīng)盡量使定位基準(zhǔn)及測(cè)量基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，以消除基準(zhǔn)不重合誤差。 基準(zhǔn)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(jī)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?jī)纱蠓矫妗Ａ慵募庸ぞ扔址譃槌叽缇?、形狀精度和相互位置精度?所謂加工

15、精度是指零件在加工后的實(shí)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(shí)際值越接近理想值，加工精度就越高。實(shí)際加工不可能把零件做得與理想零件完全一致，總會(huì)有大小不同的偏差，零件實(shí)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(gè)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(dāng)尺寸精度要求高時(shí)，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(gè)零件都加工得絕對(duì)精確，允許有一定的加工誤差，這就是公差。 RPS理論對(duì)于產(chǎn)品實(shí)際尺寸偏差均在公差帶的75%范圍內(nèi)時(shí)，定為合格；當(dāng)超過75%或

16、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(jìn)行改進(jìn)，在規(guī)定期限內(nèi)，進(jìn)行再次檢驗(yàn)。通常在幾輪調(diào)試后，發(fā)現(xiàn)在工藝上很難改進(jìn)或更改，費(fèi)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(dāng)存在較大尺寸偏差，已影響后續(xù)功能，工件報(bào)廢，重新調(diào)試，定期進(jìn)行再次檢驗(yàn)。 2、3尺寸鏈概述 在機(jī)械制造行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)以及技術(shù)測(cè)量等工作中，都會(huì)經(jīng)常遇到尺寸鏈的分析與計(jì)算問題。正確地應(yīng)用尺寸鏈理論來解決生產(chǎn)實(shí)際問題，對(duì)多快好省地發(fā)展機(jī)械制造工業(yè)具有重要的實(shí)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

17、;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(gè)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?zhǔn)怯僧a(chǎn)品技術(shù)規(guī)范或零件工藝要求決定的某一尺寸和對(duì)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(gè)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(gè)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

18、，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(shí)，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(shí)，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(gè)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(jī)器設(shè)計(jì)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(dú)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(gè)或幾個(gè)環(huán)，以公共環(huán)的形式存在于兩個(gè)或更多個(gè)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)

19、尺寸鏈?zhǔn)浅Ｒ姷囊环N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(gè)封閉環(huán)。 空間尺寸鏈同時(shí)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(dú)立環(huán)尺寸鏈尺寸鏈內(nèi)所有尺寸環(huán)之間都是相互獨(dú)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(jì)算 在利用尺寸鏈來解決生產(chǎn)實(shí)際問題時(shí)，往往會(huì)遇到三種計(jì)算問題： （

20、1） 正計(jì)算已知各組成環(huán)，求封閉環(huán)。正計(jì)算主要用于驗(yàn)算所設(shè)計(jì)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(jì)算已知封閉環(huán)，求各組成環(huán)。反計(jì)算主要用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工和裝配工藝計(jì)算等方面，在實(shí)際工作中經(jīng)常碰到。反計(jì)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(gè)優(yōu)化的問題。 （3） 中間計(jì)算已知封閉環(huán)及部分組成環(huán)，求其余的一個(gè)或幾 個(gè)組成環(huán)。中間計(jì)算可用于設(shè)計(jì)計(jì)算與工藝計(jì)算，也可用于驗(yàn)算。其解可能是唯一解，也可能是多解。 2、4 尺寸鏈基本計(jì)算公式 機(jī)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(jì)算中各環(huán)的

21、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(jì)算尺寸及其偏差，有時(shí)還要用到中間偏差（MA） 。 一、 極值法解尺寸鏈的基本計(jì)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=

22、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(gè)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(diǎn)系統(tǒng)的作用 定位點(diǎn)系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在下面三個(gè)方

23、面： 一、避免了由于基準(zhǔn)點(diǎn)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(gè)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(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)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(shí)基準(zhǔn)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(zhǔn)發(fā)生變化的情況 T0=1

24、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(gè)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(diǎn)系統(tǒng)的作用 定位點(diǎn)系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在下面三個(gè)方面： 一、避免了由于基準(zhǔn)點(diǎn)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(gè)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(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)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

25、孔D定位鉆出孔C （這時(shí)基準(zhǔn)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(zhǔn)發(fā)生變化的情況 (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 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(zhǔn)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(zhǔn)

26、不變的情況 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。 上面的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)量過程中的基準(zhǔn)點(diǎn)。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(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行工作。 二、避免了定位板的使用 定位板是對(duì)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(duì)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(duì)于外形比較簡(jiǎn)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(duì)于外輪廓形狀較復(fù)雜的工件，一般應(yīng)選

27、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(shí)，則定位板須要以同一個(gè)定位基準(zhǔn)，使定位基準(zhǔn)單一化，以避免定位基準(zhǔn)不一致而造成工件的累積誤差。 (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 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(zhǔn)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(zhǔn)不變的情況 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。

28、 上面的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)量過程中的基準(zhǔn)點(diǎn)。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(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行工作。 二、避免了定位板的使用 定位板是對(duì)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(duì)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(duì)于外形比較簡(jiǎn)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(duì)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(shí)，則定位板須要以同一個(gè)定位基準(zhǔn)，使定位基準(zhǔn)單一化，以

29、避免定位基準(zhǔn)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(shí)間。如果工裝用RPS點(diǎn)調(diào)準(zhǔn)，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(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)來制造。這一點(diǎn)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(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 3、1 3-2-1規(guī)則 物體在空間具有六個(gè)自由度，即沿三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)和繞三個(gè)

30、坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，用符號(hào)表示為x、y、z、x、y、z，如果完全限制了物體的這六個(gè)自由度，則物體在空間就有一個(gè)完全確定的位置。采用六個(gè)按一定規(guī)則布置的約束點(diǎn)，可以限制工件的六個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位，稱為六點(diǎn)定位原理。 工件的定位是使工件在空間相對(duì)于機(jī)床與刀具占有一個(gè)正確的位置，這個(gè)正確位置可根據(jù)各工序的技術(shù)要求來確定。為了達(dá)到某個(gè)工序的技術(shù)要求，并不一定非要使工件的位置達(dá)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(gè)自由度。例如，要在圖2-10所示的工件上銑一個(gè)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

31、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(tái)面相平行的平面上定位。因?yàn)槿齻€(gè)點(diǎn)決定一個(gè)平面，所以，這就相當(dāng)于在工件的底面A上放置了三個(gè)支承點(diǎn)來對(duì)工件定位，這個(gè)于工件底面接觸的相當(dāng)于三個(gè)支承點(diǎn) 的定位平面限制了工件的x、y、z 三個(gè)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(tái)的縱向進(jìn)給方向相平行的 某一直線上定位。因?yàn)閮蓚€(gè) 點(diǎn)決定一條直線，所以，這 就相當(dāng)于在工件的側(cè)面上放置 了兩個(gè)支承點(diǎn)來對(duì)工件定位， 這個(gè)與工件側(cè)面B接觸的相當(dāng)于兩個(gè)支承點(diǎn)的定位線限制了x、z。如果限制了工件的x、z、x、y、z五個(gè)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

32、。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(shí)需要注意的是： (1)工件相對(duì)于機(jī)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(shí)例中，按照銑槽工序的技術(shù)要求，工件在y方向的移動(dòng)可以不限制。但是，在實(shí)際夾具安裝中，為了減小夾緊工件時(shí)所需的加緊力或?yàn)榱藴p小縱向進(jìn)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(gè)支承點(diǎn)來對(duì)工件的y進(jìn)行限制，此時(shí)工件就被限制了六個(gè)自由度，達(dá)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(gè)自由度。 （2）工件定位面與相當(dāng)?shù)闹С悬c(diǎn)接觸，應(yīng)理解為兩者需緊貼而不 得脫離。圖2-10

33、所示實(shí)例中，也許有人認(rèn)為，工件以其A面支承在三個(gè)支承點(diǎn)上，工件確實(shí)是不能沿z軸下移了，但工件不是還可以向上移動(dòng)嗎？這種把物體z自由度看成有十二個(gè)自由度一樣不對(duì)。因?yàn)槎ㄎ坏哪康氖鞘构ぜ鄬?duì)機(jī)床和刀具占有某個(gè)位置，它不回答能不能動(dòng)的問題。 （3）分析工件定位所限制的自由度時(shí)，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(gè)自由度，y在定位時(shí)可以不限制，但工件在夾緊后沿y軸確實(shí)是不能再移動(dòng)了，這能不能說y也被限制了呢？不能這樣認(rèn)為，因?yàn)閵A緊的目的只是保持工件相對(duì)于機(jī)床與刀具的正確位置不變，即工件相對(duì)于機(jī)床與刀具的位置是在夾緊動(dòng)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

34、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(gè)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(gè)自由度，但如果在工件側(cè)面B上只放置一個(gè)支承點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)的，在選擇定位元件時(shí)，原則上不允許幾個(gè)定位元件同時(shí)限制工件的某一個(gè)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(gè)定位支承點(diǎn)重復(fù)限制工件的某個(gè)自由度的定位現(xiàn)象，稱為過定位。 例如在滾齒機(jī)上加工齒輪時(shí)，工件是以孔和一端面作為定位基面安裝在滾齒機(jī)夾具

35、的心軸和支承凸臺(tái)上的（圖3-2）。心軸限制了工件的x、y、x、y、四個(gè)自由度，支承凸臺(tái)限制了工件的z、x、y三個(gè)自由度，心軸和支承凸臺(tái)同時(shí)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(jī)夾具的心軸軸線與支承凸臺(tái) 平面的垂直度誤差較大，把它裝在滾齒機(jī)夾具上夾緊后，就會(huì)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(bǔ)償，因此，工件在滾齒機(jī) 圖3-2過定位現(xiàn)象 夾具上夾緊之后，不會(huì)造成心軸的彎曲

36、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(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。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(gè)定位點(diǎn)，如圖2-9所示： 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。這些點(diǎn) 就是RPS系統(tǒng)的定位點(diǎn)，稱 為RPS點(diǎn)。 圖3-3剛體的六個(gè)定位點(diǎn) 對(duì)于沒有孔的零件，6個(gè)RPS點(diǎn)是必須的。而有孔的零件往往將孔設(shè)定為RPS點(diǎn)。 一個(gè)圓孔可以限定兩個(gè)自由度，如圖2-10所示。圖中給出的RPS點(diǎn)限定了三個(gè)自由度，因此本例子只有四個(gè)RPS點(diǎn)。 這個(gè)圓孔限定了X，Y方向的平

37、移 這個(gè)平面作為Z方向的一個(gè)定位點(diǎn)，和孔定義為一個(gè)RPS點(diǎn) 圖3-4帶孔零件的自由度RPS理論對(duì)RPS點(diǎn)的標(biāo)注給出了規(guī)定，見圖3-5。 圖3-5RPS點(diǎn)的標(biāo)注 說明：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(diǎn)，它的命名與主RPS 點(diǎn)相似，但定位方式用小寫字母表示。 RPS名稱可分為： 主測(cè)量點(diǎn)用大寫字母表示 H代表孔 F代表平面 T代表理論上的點(diǎn) 支點(diǎn)用小寫字母表示（注：支點(diǎn)也可以被稱為附加定位點(diǎn)） h代表孔 f代表平面 t代表理論上的點(diǎn)圖3-6零件的附加定位點(diǎn) 測(cè)量類型測(cè)量孔/銷 其特征字母為

38、H，h 平面/邊棱/球/頂尖 其特征字母為F，f 理論上的點(diǎn) 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(biāo)系 a，b，c用于旋轉(zhuǎn)的使構(gòu)件定位的坐標(biāo)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(diǎn) 例1：球體只需要三個(gè)定位點(diǎn)即達(dá)到平衡，如圖3-7所示。 例2：旋轉(zhuǎn)體需要五個(gè)定位點(diǎn)即達(dá)到平衡，如圖3-8所示圖3-8旋轉(zhuǎn)體的定位點(diǎn)圖3-9鉸接零件的定位點(diǎn) 例3：鉸接零件平衡需要的定位點(diǎn)多于6個(gè)。3、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。下面通過兩種定位系統(tǒng)的對(duì)

39、比來分析坐標(biāo)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(duì)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(gè)零件在X方向上存在偏差，它們比實(shí)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(gè)零件分別放到兩個(gè)定位系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)量，如圖3-13所示： 圖3-13零件在兩種系統(tǒng)中測(cè)量時(shí)的情況 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

40、這樣一些嚴(yán)重后果： 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方向并沒有錯(cuò)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(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3-14，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)軸的平行作為RPS點(diǎn)，如圖3-15所示。 圖3-14沒有與Z軸平行的平面做定位點(diǎn)的零件 圖3-15在零件上壓出與坐標(biāo)軸平行的平

41、面3、3 統(tǒng)一性規(guī)則 RPS系統(tǒng)的主旨是通過避免基準(zhǔn)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(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)有許多重復(fù)的。 下面從縱梁到地板總成的焊接流程來看RPS 點(diǎn)按統(tǒng)一性原則的運(yùn)用，圖3-16是總成焊接前各零件RPS點(diǎn)的分布情況。 圖3-16焊接前RPS點(diǎn)分布情況 圖3-17 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RPS1點(diǎn)，總成上的RPS3點(diǎn)是單件前地板

42、上的RPS3，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(diǎn)重新分布的情況 圖3-18是地板總成焊接完成后RPS點(diǎn)再一次重新確定的情況。可以看到總成上的RPS1、RPS2、RPS3、RPS4以及附加RPS點(diǎn)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(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送裝置原則上都要使用RPS點(diǎn)作為支點(diǎn)，如圖3-19所示。 圖3-19使用RPS點(diǎn)作為支點(diǎn)的輸送裝置 3、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3-20 所示。 圖3-20從整車坐標(biāo)線引出尺寸線在零件圖紙上畫出整車坐標(biāo)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(jì)過程中重要的基礎(chǔ)。可是對(duì)于零件的制造和測(cè)量，采用整車坐標(biāo)會(huì)帶來很多困難。 對(duì)一輛汽車標(biāo)注尺寸，必須借助一個(gè)全方位的坐標(biāo)系（數(shù)學(xué)上