上海汽车样板培训零件定位原理及应用20091022

1、1 of 12022-5-12零件定位原理及应用零件定位原理及应用样板车间2009.11.082 of 22022-5-12车身尺寸偏差产生原因保证车身尺寸精度的基准点系统基准定位规则定位基准的选择原则车身零件定位基准制定实例3 of 32022-5-12车身尺寸偏差产生原因车身尺寸偏差产生原因咦，车子怎么会这样？问题出在哪里？从单件冲压、总成焊接到整车总装可都是在不断对其质量监控下进行的！零件加工精度不能保证焊接过程不能精确定位伴随生产过程的公差累积原因是什么结果：配合精度随生产的进行越来越差在零件生产、检测等不同工序中对零件选取的基准不同，导致零件在不同工序中定位支撑和测量基准发生变换，即

2、基准变换，从而引起：1、零件公差累积；2、加工和检测因基准和支撑的变换，而无法保证零件KPC（Key Product Characteristics -关键产品特性）的稳定性；3、零件尺寸精度不稳定，使尺寸分析难度加大。4 of 42022-5-12保证车身尺寸精度的基准点系统保证车身尺寸精度的基准点系统基准点系统保证零件在每一个工艺过程中尺寸的稳定性 为避免基准变换，在产品设计阶段提出的，规定从设计到制造、检测直至批量造车各环节所有涉及到的人员共同遵循的一种统一的和通用的，并带有公差、要求的定位系统。 基准点系统的设计采用同步工程的方式，是一个系统的概念。宏观上要求设计部、质保部、规划部、生

3、产部、配套厂的协调，微观上要求考虑各级总成之间、零件之间的协调与优化。 上海大众采用RPS（德语 Referenzpunkt-System的缩写）定位点系统，上海通用采用GD&T（英语 Geometric Dimensioning and Tolerancing的缩写）几何尺寸与公差。上海汽车采用GD&T进行产品图纸标注。基准点系统的作用1、避免由于基准点的变换造成零件尺寸公差加大，事先规定好在制造和测量过程中的基准点，消除相关部门凭经验随意确定基准点，造成产品尺寸公差的失控。2、保证零部件尺寸稳定性及产品质量。只有当零件的模具、检具、夹具与零件设计的定位基准相一致，才能统一由

4、不同供应商开发的模具、检具、夹具的定位基准，最大限度地降低因彼此基准不同导致的零件偏差。 （举例说明）3、便于在出现质量问题时迅速准确地查找原因所在。4、减少后期模具和夹具的更改，降低成本，提高生产效率。5 of 52022-5-12保证车身尺寸精度的基准点系统保证车身尺寸精度的基准点系统通过简单的二维例子说明基准点系统的重要作用。A、B、C表示基准（二维图上3个自由度决定物体的空间位置），P1、 P2、P3、P4、P5、P6、P7表示测点。直线框表示理论位置，曲线框表示实际制造出的零件形状。 ABCCABP1P2P3P4P5P6P7P1P2P3P4P5P6P7CABCABP1P2P3P4P5

5、P6P7P1P2P3P4P5P6P7原设计定位基准改变一个基准C，保留基准A、B 改变两个基准A、B ，保留基准C改变三个基准A、B、C 时的状态原设计定位基准改变C基准改变AB基准改变ABC基准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结论：在不同的定位基准条件下，完全相同的零件测量结果完全不同，所得边界的型面特征完全不同。 6 of 62022-5-12保证车身尺寸精度的基准点系

6、统保证车身尺寸精度的基准点系统和原设计定位基准状态下测量结果差别 设计定位基准状态改变C基准改变AB基准改变ABC基准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可见，如果测量基准发生了变化，同样的零件条件下，零件的结果完全不一样了。设想如果上述现象发生在我们公司，我们得到的结

7、果会是怎样呢? 例如: 设计基准代表产品设计得到的消息(相对于数模)；改变C基准代表单件供应商检具上得到的信息；改变AB基准代表陆威总成检具上得到的信息；改变ABC基准代表车身车间得到的信息(白车身总成测量)。测点测点偏差偏差P13P2-1P3-2.5P4-2P5-5P6-3.5P717 of 72022-5-12基准定位规则基准定位规则基准点系统的建立 一个位于任意空间的自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿坐标轴Ox、Oy、Oz 的移动和绕这三个轴的转动。 要使零件在夹具中具有确定的位置，则必须固定这六个自由度，每固定一个自由度，零件就需与夹具上的一个定位点相接触，这种以六点固定零件

8、六个自由度的方法称为“六点定位原理”。即，定位就是固定自由度。物体在空间具有六个自由度根据零件的六个自由度被固定情况不同，可以将定位分为： 完全定位：零件的六个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个，但仍能保证加工质量要求的定位方法。 过定位：选用两个或更多的定位点固定一个自由度的定位方法。欠定位：在夹具设计中，按加工质量要求应固定的自由度而没有被固定的定位方法。8 of 82022-5-123-2-1定位规则1、3-2-1定位规则 要保持零件在夹具中的平衡和准确定位，必须固定六个自由度，即：a）A基准（或称主基准）：有三个定位点，固定零件的三个自由度，通常选择零件

9、上面积最大的面或反映重要装配关系的面作为主基准。b）B基准：有二个定位点，固定零件的二个自由度，通常选择零件上最长的表面作为B基准。对于有孔的零件，因一个圆孔可以固定两个自由度，因此通常将圆孔作为B基准。c）C基准：有一个定位点，固定零件最后一个自由度，通常选择零件上最短、最窄的表面作为C基准。因一个槽孔可以固定一个自由度，因此通常将槽孔作为C基准。基准定位规则基准定位规则即通过“3-2-1”完全固定刚性零件的六个自由度，如下图示 此槽孔中的销固定一个自由度，即绕Z轴的转动此圆孔中的销固定两个自由度，即X向/Y向的移动Z向定位支撑，固定三个自由度，即Z向的移动、X轴/Y轴的转动定位基准布置的不

10、合理定位基准布置的合理9 of 92022-5-12对于有些较大的刚性不足的柔性车身零件，在保障3-2-1规则的前提下，采用N-2-1定位规则来保证零件的平衡状态。基准定位规则基准定位规则10 of 102022-5-12采用过定位方法定位较大的刚性不足的车身零件。对于D、E等基准，通常作为辅助A、B、C基准的定位或支撑。基准定位规则基准定位规则11 of 112022-5-122、坐标平行规则 为避免应基准设置不当而引起加工和测量的不确定和不正确，零件的放置必须保证能够获得精确的结果。即定位基准应平行于零部件坐标系，并要求基准尽量布置在平面上。坐标平行规则通过两种基准定位系统对比分析坐标平行

11、规则的重要性定位系统1定位系统2固定X向移动的定位，符合坐标平行规则固定Z向移动的定位，符合坐标平行规则此定位固定X向和Z向的移动，不符合坐标平行规则基准定位规则基准定位规则将合格的零件放置在两种定位系统中，定位系统的差别无法通过零件暴露。但当12 of 122022-5-12零件滑移至左侧X向限位，零件X向偏差可被正确测量零件滑移至左侧X向限位，同时Z向下沉；零件中本不存在的Z向偏差和错误的X向偏差被反映出来了结论：不符合坐标平行规则的斜支撑导致错误的测量结果，出现了零件中本不存在的Z向偏差和错误的X向偏差。同时，此测量结果进一步导致了更严重的后果：1、尺寸合格的零件被错判成废品；2、零件模

12、具根据错误的测量结果在X向和Z向上进行修改；3、工装夹具被不正确地调整；4、通过上述做法导致后来生产的零件都是废品。因此，为了获得正确的加工和测量结果，零件定位基准设置应当符号坐标平行规则。当零件加工出现偏差，假设两零件在X向存在偏差，较合格零件短。对这两个零件分别进行测量：基准定位规则基准定位规则13 of 132022-5-12当在有些零件上无法找到与坐标轴平行的平面做定位支撑面时，在不影响零件功能和设计要求的前提下，可以在零件上加工出符合坐标平行规则的面作为新的定位支撑面，以保证零件的正确加工和测量。在零件上冲压加工两个与坐标平行的平面作为新的定位支撑面基准定位规则基准定位规则14 of

13、 142022-5-123、基准一致性规则 基准点系统的主旨是通过避免基准变换来保证制造工艺过程和检测过程的可靠性和可重复利用的精确性。 基准一致性规则要求产品的定位基准从开发阶段直到批量生产始终贯彻始终，即基准从零件-分总成-总成-白车身具有延续性。也就是说：1、建立的基准点系统应该在零件的制造、检测和装配过程中共用且一致。即零件的冲压过程中的基准、零件检具基准、工装基准和子系统检具的基准必须一致。2、设计定位基准时，采用从总成到分总成到单件的策略，下级零件的基准从上级继承，但不限于上级基准。3、零件在加工制造过程中，尽可能采用已有的定位基准，随着零件总成级别的提升，零件定位基准逐渐减少。采

14、用这两个基准放弃这两个基准基准定位规则基准定位规则15 of 152022-5-12通过地板分总成到地板总成的焊接过程分析定位基准点按一致性规则的运用。基准定位规则基准定位规则16 of 162022-5-12定位基准的选择原则定位基准的选择原则1、从定位基准的功能性角度考虑，为保证零件配合精度，a）被选做定位的基准应尽可能布置在零件的重要匹配面上。按照一般原则，定位基准应该布置在较大而且较平的面上，但是考虑到车身实际匹配关系，这个面不与其他面配合，其尺寸要求较低，而相匹配的面是另一个曲面时，为了保证装配质量，建议将定位基准布置在相互配合的曲面上。b）被选做定位的基准应最小化装配偏差。c）被选

15、做定位的基准应能够代表实际零件的某些特征关系。d）定位基准选择应尽可能使基准作用区域最大。2、从定位基准的重复性角度考虑，为保证零件重复精度，a）定位基准应布置在零件的稳定区域内，即自身在加工制造过程中保持尺寸稳定，不会变形。b）定位基准必须具有可重复性，不因装配等而变化。c）定位基准应考虑对各种偏差不敏感。d）避免以零件冲压拉伸面定位，拉伸面定位将使零件在配合过程中产生应力，导致零件装配反弹。同理，定位基准避免以边定位。e）定位基准布置应优先选择孔，其次是面，最后是棱边。采用主辅定位孔定位时，以孔为第一基准，槽孔为第二基准（避免孔-孔定位）。3、保证定位基准孔在车身坐标中的位置准确，且垂直于

16、孔所在的面上。辅定位孔（采用槽孔）的定位作用随主定位孔的位置和坐标的变化而变化。4、定位选择应考虑可以测量零件反弹。5、定位基准应选取在防止夹具作用变形的面上（通常定位支撑块比夹紧夹头宽）。17 of 172022-5-126、最终被选做定位的基准是综合考虑以上因素的结果，一个零件可能有多种定位方式。7、对于零件冲压工艺工法排布，当采用产品定义的主辅定位孔定位时，定位孔在同一工序中完成，并在下级模具中延续使用。当采用型面定位冲压时，定位孔在整形完成后再冲孔。8、相关基准尺寸及定位孔通用尺寸大小参见下表。定位基准的选择原则定位基准的选择原则定位孔通用尺寸大小定位孔直径与公差槽孔直径与公差定位销直

17、径与公差30mm +0.0+0.130mm +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

18、 -0.1-0.1518 of 182022-5-12车身零件定位基准制定实例车身零件定位基准制定实例车身零件特点： 1、柔性大； 2、外形复杂； 3、装配关系复杂。因此，制定车身零件定位基准应特别注意： 1、A基准的选取； 2、避开焊点； 3、零件-分总成-总成-白车身基准点的一致性与延续性。 在各级零件基准中A基准对于零件的放置起着最重要的作用，零件的B、C基准绝大多数由圆孔、槽孔决定。因此，这里主要讨论A基准的制定情况。19 of 192022-5-12车身零件定位基准制定实例车身零件定位基准制定实例细长型零件定位细长型零件定位如车身零件中的纵梁、座椅横梁、顶盖横梁等，其定位方式一般为：基准点要尽可能均匀的布置，包容最大面积。根据经验，若A1、A3之间的距离超过400mm，则应再加一个辅助支撑，以防止零件在自重下变形。A2A4A3A1由于零件距离过大，增加一个辅助A基准20 of 202022-5-12有台阶零件定位有台阶零件定位对于有台阶面零件，可考虑增加辅助D基准。在台阶面增加D基准以辅助A基准车身零件定位基准制定实例车身零件定位基准制定实例21 of 212022-5-12由一定角度的两个面构成的零件定位