RPS设计指南-大众-西雅特-斯柯达-奥迪培训资料.ppt

RPS 设计指南,2,RPS The reference point system 为满足客户需求，在产品研发过程中必须特别注意。,前言,3,客户所关注的： 安全 safety 稳定可靠 stability 良好的操控性 operate 精确的配合accurately matching,前言,4,零件精确的位置和尺寸精度是成就良好的操控性和配合的关键； 用来满足这些需求的手段就是RPS（ The reference point system）,前言,5,前言,在研发到产品制造的每一个阶段，定位的位置和尺寸都是相同的，从单件到总成直至完成整车,6,The reference point system,为什么使用RPS？ 什么是RPS？ 3-2-1原则 零件尺寸的表达 与坐标系平行 一致性 RPS流程 练习,7,一、为什么使用RPS ？,RPS常常用于分析不合格品产生的原因，以及为什么问题经常重复发生，和漫长的调试周期，主要为了消除问题产生的根源。,8,实际上，令人苦恼的是所有的问题都需要送到修理厂进行售后处理，导致高额的成本消耗,所有的汽车制造厂在巨大的压力之下都在不断的提高产品质量、改善生产工艺，同时降低制造成本。,为什么所有的零件都有缺陷？！ 不要埋怨我。,一、为什么使用RPS ？,9,原因总是相同的： 零件不能被精确的定位 零件的尺寸精度不能令人满意 按照制造工艺，复合公差在累加 结果： 当总成装配时，出现很多配合问题，没人能解释这是为什么,一、为什么使用RPS ？,10,事实上尽管所有的零件都在不断地进行测量、检查，但确切地是什么导致了这些经常性的偏差？,基准变换,准备不足,诊断不足,问题根源,一、为什么使用RPS ？,11,我从边A开始测量这个孔,我想从边C开始测量更直观,Hi，你想图纸上这些可笑的孔是做什么用的？,问题根源No.1,在生产过程中，每一个人都想当然的从各自不同的点来测量这个零件，并且认为这是最好的。 最终导致不同的测量结果。,一、为什么使用RPS ？,12,问题根源No.2,为什么你不能工作仔细点哪？,定位点很难定位，不可能实现精确的测量。,为了保证加工精度，零件定位点在设计阶段就应该被保证，相反，产品策划者们总是在最后阶段才定义。 那样的话，平行于坐标系的思想就实施的就太迟了。,一、为什么使用RPS ？,13,问题根源No.3,伙计，过来，让我们一起确定出一个不错的产品、合适的测量定位点,是不是只要我们知道这些就足够了,在研发和工艺规划过程中经常存在讨论不充分现象。 此外，像与坐标系平行的问题没有给予充分的重视。,一、为什么使用RPS ？,14,很清楚，这些源头性问题将直接导致生产过程中的诸多缺陷,一、为什么使用RPS ？,我们需要的是统一这些定位点的一个定义，在生产的各个阶段都有人坚决的按这个去做,如果可能，这些点应该作为定位销或孔使用，以便零件能被定位、装配的更加准确，不要增加样板的使用,要点是在工艺的早期阶段由SE团队共同定义这些点的位置,15,一、为什么使用RPS ？,我们老板很清楚,哎！RPS已经讨论过相当长时间了！ 问题是当作为基准一致使用时，有人不用它,16,RPS系统的另一个优势： RPS能用于直接装配，从而大幅度削减定位样板的使用 除了样板本身的成本，样本的使用导致装配需求的增加，导致操作时间的增加,一、为什么使用RPS ？,用这些没用的样板，你能坚持多久？ 借我用一个手怎么样？,17,总结 事故频繁的发生、后序处理的高额成本，迫使过程必须改善； 在生产过程中尺寸不良的原因包括： 生产工序中的基准变换 设计阶段对定位准备的不充分 涉及这些内容的沟通、讨论不充分 通过RPS的一致使用，是能够缩减制造公差、减少后需处理、缩减生产时间，最终保证的是高质量、低成本。,一、为什么使用RPS ？,18,RPS的定义 通过RPS的使用，改善产品质量和过程精度。 在定义RPS点的同时，应用测量的原则。,二、RPS是什么？,19,二、RPS是什么？,RPS依照基准点系统-RPS-图示法执行； 类似的系统在其它汽车制造厂家也在使用（Opel在使用ASKF系统Locate-Sketch-Car Body-Production，Ford在使用MCPMaster Control Points，Mazda在使用PLPPrinciple Location Point，Toyota在使用LMLocator Map，Renault及很多日本公司都有类似系统。） RPS描述了一致性定位内容和应用于整车基准系统的内容,20,但参考点究竟是什么？,二、RPS是什么？,1 测量点,2 质量控制点,3 工装定位点,4 多个功能点,测量的时候，RPS用作固定点,质量控制使用这些RPS点，无论对于单件还是总成控制点。 但RPS点还包含其它内容,RPS点用作工装夹持点。 但RPS点不仅仅如此,RPS从功能和测量上保证定位的统一； 在每一道生产工序，在每一个件的尺寸稳定性上，RPS点均提供明确的信息,21,二、RPS是什么？,在生产工序中，基准变换必须严格防范，这样可以减少公差的累加，产品质量会得到提升,公差链太长，累积公差太大,没问题,没问题,不行了,没问题,没问题,没问题,避免基准变换，装配精度提升,22,二、RPS是什么？,在生产的每一个阶段，零件固定、测量都在不同位置，这就是基准变换（这里的阶段包括生产工位和产品阶段，基准变换在产品某些高质量需求的区域内需要特别关注；RPS应统一质量标准并且延伸到所有区域，包括车身结构） 基准变换产生的问题： 当定位变化时，测量结果和生产结果会不同，对于尺寸稳定来说没有重复性。 非重复性的结果产生了连续的、不可控的过程变化，查找错误变复杂了。,23,二、RPS是什么？,在钢板上要钻B孔和C孔，让另外一个零件上的楔子插入到这个孔里，同时也需要钻D孔。 首先，钻出了A孔，用钢板上的A孔做定位 下面进入下一道工序,这个例子说明了基准变换产生的影响,1 采用基准变换的方法,2 没用基准变换的方法,24,二、RPS是什么？,第一步： 以A孔固定，在钢板上钻B和D孔 公差： AB0.1 AD0.1 第二步： 以D孔定位（基准变换了），在钢板上钻C孔 公差： DC0.1 结果： 公差： BC AB 0.1 AD 0.1 DC 0.1 BC 0.3,1 采用基准变换的方法,25,二、RPS是什么？,第一步： 以A孔固定，在钢板上钻B和D 公差： AB0.1 AD0.1 第二步： 继续以A孔定位(基准无变换)，在钢板上钻C孔 公差： AC0.1 结果： 公差： BC AB 0.1 AC 0.1 BC 0.2,2 没用基准变换的方法,26,二、RPS是什么？,基准变换的方式： 以A孔定位，钻B和D孔 以D孔定位，钻C孔 公差： BC0.3mm 基准无变换的方式： 以A孔定位，钻B和D孔 继续以A孔定位，钻C孔 公差： BC0.2mm 说明： 从这个例子来看，避免基准变换，BC尺寸将减少公差0.1mm,27,二、RPS是什么？,为了避免基准变换，所有的生产工位制造和测量必须使用同样的基准点,例外的情况： 在功能能够实现的基础上，考虑周全的基准变换也是可以的 在计算尺寸时，额外的公差必须考虑（例如门的包边）,我建议这个地方使用RPS1点进行定位，这个定位有利于工装的夹持，同时总成也可以沿用,28,二、RPS是什么？,同步工程团队是推动所有参与者达成一致意见最合适的组织，按这种方式，在早期各专业领域的代表能够在一起研讨新产品 RPS点是产品研发过程中的一个额外课题,29,二、RPS是什么？,为了保证RPS点在实际生产中能切实使用，定义RPS点时必须遵循某些规则，如下：,1 3-2-1法则,2 坐标系平行原则,3 连续一致原则,4 基于尺寸计算原则,5 RPS尺寸公差表,30,二、RPS是什么？,为了把这个刚性体确确实实地定位住，必须限定六个方向的移动 按照3-2-1法则，可以用这6个定位点来代替 Z向3个定位点 Y向2个定位点 X向1个定位点 这些定位点是基准点，基准点必须清晰的标明,1 3-2-1法则,定位点可以是面，也可以是孔、边、销； 孔和销能限定两个自由度，面能限定一个自由度,31,二、RPS是什么？,标注 基准点（主要的定位点）按照RPS1到RPS6被连续的命名、标注（对于刚性体而言）。 每一种定位形式将用字母表示：H代表孔和销，F代表面和边，T代表理论点；定位方向(x,y,z)用小写字母标识。例如：RPS3Fz 额外的支撑点也这样标准，但用小写字母表示定位形式； 对于旋转的坐标系，定位方向用小写的a，b，c表示（见3-2-1法则）,32,二、RPS是什么？,RPS点的定位方向必须定义与零件基准系平行 如果零件上没有与坐标系平行的平面，需要创建 与坐标系方向不平行的面很难去定位,2 坐标系平行原则,零件基准系 1. 零件基准系是零件尺寸计算的基础； 2. 它的原点是从基准点开始定义的； 3. 这个基准系是整车坐标系的平行移动，另一种情况是整车坐标系的旋转,33,二、RPS是什么？,基准点必须使用在所有的加工、组装、装配和检验过程中 基于此，基准点应该是 孔和面都尽可能的在部件上应用； 在零件的稳定区域设置； 所定义的位置无论单件还是后续连续的装配过程中都能轻松使用,3 连续一致原则,这个例子中并没有罗列所用的RPS点,34,二、RPS是什么？,零件在整车中的位置是通过整车坐标系的方式来定义的 零件坐标系是零件尺寸计算的基础，通过RPS来定义 RPS主定位点形成了从0点开始的三维坐标，X、Y、Z轴，他们形成了针对零件的零件坐标系 如果两个零件组装在一起，对于总成件 ，已存在的RPS又重新构建了一个新的坐标系，是这个总成件的坐标系,4 基于尺寸计算原则,整车坐标系 1. 坐标系原点定义车前轮的轴心； 2. 网格线平行于X、Y和Z轴，这些理论上的线条穿过整个车身； 3. 车身上的每一个点都可以用坐标网格来定义。,35,二、RPS是什么？,RPS点通过SETs来定义，在零件尺寸公差表上输入 一直到尺寸公差表输入到工程图纸中,5 RPS尺寸公差表,1. 工程图纸含一张名义尺寸和公差的表; 2. 工程图纸直到RPS点建立以后才能发放； 3. 工程图纸按照零件坐标系直接进行尺寸标注，功能尺寸用引出箭头表示。,Simulataneous Engineering Teams 同步工程团队（SETs）是一个研究某个特定任务的组织，就像模块开发，它向这个项目的头或某块专家负责； SETs由商务人员、制造工艺及相关的公司组成，共同参与项目；,36,二、RPS是什么？,基准点的设定对于以下有着特殊意义,1 夹具和工装结构,2 不使用模板的生产,37,二、RPS是什么？,基准点被用在夹持的工装上; 为了实现定位一致的技术要求， 所有的工装 所有的设备 所有的检测装置 都需要按照基准点系统建造,1 夹具和工装结构,38,二、RPS是什么？,RPS的一个目标是在生产中使用尽可能少的样板来减少作业时间； 装配两个件时，如果在一个件上定位点是孔，在另一个件上是销，通常能够取消样板的使用； 这种方式能够保证零件自动装配在合适的位置,基准点,2 不使用模板的生产,上图的装配，RPS就不再有用了,39,二、RPS是什么？,总结 RPS表示基准点系统，按照基准点系统-RPS-图示法进行； 在零件上的基准点和固定点被一致采用，贯穿整个生产和测量过程（这样避免基准变换）； RPS系统可以缩短公差链，以求获得最小的累积公差 基准点按照3-2-1法则定义； RPS是一个针对零件的基准系统； RPS点的定义要平行于坐标系； 为了保证基准点连续使用，这些点应该由参与零件工作的SET联合确定。,40,三、3-2-1法则,3-2-1法则 作用于基准点定义中 基准点标注,41,三、3-2-1法则,3-2-1法则用在设计标注中，但经常因为激烈的讨论弄忘了。,42,三、3-2-1法则,对于存在于三维空间的刚性体而言，每一个零件都有6个自由度。,1 与轴线平行移动,2 绕轴线旋转,43,三、3-2-1法则,零件需要在所有的6个自由度上都进行固定； 对刚性体而言，约束点分散分布，最多6个点；,Z向3点定位,Y向2点定位,X向1点定位,1. 为得到最大的稳定性，定位点分布应尽可能远； 2. 零件形状决定了定位点的分布； 3. 在图示最大的面上有3个基准点，第二大的面上有2个基准点，最小的面上只有1个基准点。,例一：,44,三、3-2-1法则,例二：,Y向3点定位 Z向2点定位 X向1点定位,6点分布也可以按上图进行 1. 为了得到最好的定位方案，应该按照零件形状结合功能具体考虑； 2. 要切记3-2-1分布原则，这是确认零件是否被牢固定位的唯一方式； 3. 6点定位用在没有孔的零件上。,45,三、3-2-1法则,例二：,这个孔同时限定了X向、Y向的移动,一个孔能限定零件两个方向的自由度,这个面和这个圆孔采用一个点定义,这个点合并了三个自由度，这样这个件只有4个RPS点,46,三、3-2-1法则,练习,1. 哪一个点限定了Z向的移动，同时限定了围绕X、Y轴的旋转,2. 哪一个点同时限定了平行于X向、Y向的移动,3. 哪一个点限定了围绕Z轴的旋转,47,三、3-2-1法则,3-2-1法则应用于所有的零件，不管什么样的型面，当然,每一个法则都有例外情况,1 球体,特殊案例：,2 对称旋转体,3 结合体,48,三、3-2-1法则,1 球体,球体的定位只有3个自由度,49,三、3-2-1法则,对称旋转体的定位只有5个自由度,2 对称旋转体,50,三、3-2-1法则,结合体定位超过6个自由度，必须增加额外的定位点,额外增加的定位点,3 结合体,51,三、3-2-1法则,RPS定位点按照下面的顺序连续编号： RPS1，RPS2，RPSn.,为了清楚的标注各个定位点，公司采用以上的方法来区分这些点,按照定位点的使用形式，主定位点用大写字母表示： H 定位孔或销 F 定位面/边/球/销 T 理论点，从两个支撑点处确定,小写字母表示增加的定位的方向： X,Y,Z 对于平行于整车坐标系的零件坐标系 a,b,c 对于旋转于整车坐标系的零件坐标系,52,三、3-2-1法则,标注做如下解释：,53,三、3-2-1法则,1. 对于非刚性体零件，也按照RPS的定位法则进行定位，但需要增加额外的支撑点； 2. 标注方式与主定位近似，只是定位形式用小写字母表示； 3. 在后续的定位中，只有这个支撑点是可靠的，才能使用。,增加的支撑点，定位形式采用小写字母（此处是面定位）,54,三、3-2-1法则,总结 零件6个自由度的约束必须按照3-2-1法则进行，RPS点的位置按照零件的形状及其功能选取； 圆形孔可以定位2个方向； 定位点的标注方式统一按照基准点系统-RPS-图示法进行； 每一个零件、总成的RPS点都要连续编号； 标识字母表明了定位的形式： 字母H,h：孔/销定位点 字母F, f：面/边/球体/销 字母T, t：理论点 小写字母表明定位方向（x,y,z或a,b,c） 支撑点不同于主定位点，在标准形式上用小写字母表示,55,四、定义零件的尺寸,AB之间的尺寸有0.4mm的公差，A、B相当坐标线都有0.2mm的公差,每一个零件的位置都由整车坐标系决定； 当用整车坐标线来标注尺寸时，工程图纸上要求的尺寸不能直接表达出来； 通过相对坐标线的尺寸表述，每一个尺寸都有公差存在； 计算零件上两点的尺寸，公差（累积公差）很大。,56,四、定义零件的尺寸,当使用RPS以后，每一个零件都有它自己的坐标系； 很多情况下，我们采用平移坐标系，有时候也采用旋转坐标系.,57,四、定义零件的尺寸,基准点以三个基准面的交叉点来定义； 基准点相对于网格线没有公差； 零件尺寸的计算从这个基准点开始，替代原有的坐标原点,基准点相对于网格线没有公差,AB之间的尺寸有0.4mm的公差,1. 当单个零件进行测量时，整车坐标系不再适用； 2. 零件尺寸的计算从基准点开始。,1 平移坐标系,58,四、定义零件的尺寸,1. 在零件尺寸标注时，功能尺寸是最关键的，重要的尺寸直接标注出来； 2. 为了安装侧转向灯的灯罩，要点是灯罩上的两个销能正确无误的插入零件的孔中，最重要的尺寸是AB孔间距，确切地尺寸已经标明，公差按照功能需要设置；,1. 定义翼子板上的这组孔相对于定位孔的尺寸没什么意义； 2. 这个尺寸对于功能并没有太大的影响，可以允许较大的公差存在；,59,四、定义零件的尺寸,在零件坐标系中一个点到基准原点的距离是名义尺寸； 通过简单的加减计算出尺寸，作为绝对值标注； 例如： 在整车坐标系中基准点坐标是 x=400,y=-65,z=100 在整车坐标系中RPS3Fz坐标是 x=550,y=-95,z=100 这样，RPS3Fz的名义尺寸是,60,四、定义零件的尺寸,在工程图纸的这个表中要写明名义尺寸,在这个RPS表上你能找到RPS3这个点,RPS点在整车坐标系中的坐标,只是按照3-2-1法则建立的基准点； 这个例子中RPS1HxyFz限定3个自由度（x,y和z）； 点2Hy,3Fz,4Fz限定其它3个自由度,这是名义尺寸，在零件坐标系下，从定位点到基准点的距离； 在工程图纸上，这些名义尺寸和标注尺寸意义等同； 名义尺寸用绝对尺寸表示；,61,四、定义零件的尺寸,如果两、三个定位方向约束在一个点上，公差要按照孔或面分开处理； 因此，上图阴影区输入的面公差设置成0； 在阴影区内孔被设置为0点，公差区内，面用破折号表示，这表示该处使用通用公差,在零件坐标系中的基准点通过设定原点在公差表中体现，它的坐标写在表头上,图例中，RPS1HxyFz约束了三个方向,62,四、定义零件的尺寸,除了RPS点，其它的支撑点、功能点、名义尺寸都要在零件的这个表中体现； 这个表是完整的工程图纸的一个部分； 通过这种方式，很多名义尺寸都在这个表上记录，工程图纸上可以不用引出箭头进行说明。,a,b两点的功能尺寸,a,b两点的名义尺寸,1个功能点的定义,63,四、定义零件的尺寸,总结： RPS是针对部件的基准系统； 尺寸定义基于部件的功能； 基准点的原点是三个基准面的交叉点，尺寸计算从基准点的原点开始； 表格中需要输入必要的基准点和功能点。,64,四、定义零件的尺寸,很多零件不能按照平行于整车坐标系进行坐标定义，于是有了针对零件的零件坐标系； 为了调整模块出入方向，零件坐标系需要一次或多次旋转。,2 旋转坐标系,65,四、定义零件的尺寸,脱离整车坐标系去构建零件是可以的； 然而，旋转的角度既要在RPS尺寸表中、工程图纸的表中体现。,因为工装制造需要旋转，按照生产工艺的连接方向，我们将坐标系进行旋转； 我们采取围绕一个或两个轴进行旋转，替换原有的坐标系，旋转中心和角度在图纸上的表里进行说明；,基准原点,66,四、定义零件的尺寸,RPS点的定位方向按照a,b,c进行注明； 这个例子中，第一主定位是按照RPS1HabFc制定的。,基准原点的位置按照整车坐标系中x,y,z坐标定义的； 围绕x,y,z轴的旋转角度按照逆时针为正值、顺时针为负值的方式输入。,67,四、定义零件的尺寸,这是按照a,b,c进行定位显示的例子： RPS1HabFc（主定位） RPS7fc（支撑点） 如果旋转超过1个角度，旋转顺序要在图纸上说明,68,四、定义零件的尺寸,总结 零件坐标系不一定必须与整车坐标系平行，有可能有一个或多个的旋转； 对于一次坐标系旋转，基准原点和旋转角度都需要在表中注明； 在旋转过的坐标系中，名义尺寸、公差、RPS定位点都按照a,b,c来表示（而不是x,y,z）； 如果有几个旋转角度，旋转的顺序要在图纸上定义出来。,69,五、与坐标系平行,与坐标系平行是什么意思？,理论状态的零件放在两种支撑上，两种支撑装置表现出的结果是相同的，都没有什么问题（这个例子是二维的，因此看到的是三个支撑而不是六个）；,70,五、与坐标系平行,这两种对零件支撑方式的对比清晰的表明了与坐标系平行的重要性； 无论是测量还是生产，都要保证零件的支撑切实有效；,X向偏差,这个零件的尺寸有偏差很容易测量,这个倾斜的支撑导致测量结果不正确,后果： 1. 合格件有可能被判定不合格； 2. 有一个方向的尺寸是对的，但模具在两个方向上都要进行尺寸更改； 3. 工装因此要进行更改； 4. 因为错误的结论，导致不合格零件被生产。,71,五、与坐标系平行,当偏差发生时，倾斜的支撑致使两个轴都受到影响，从而产生错误的测量结果； 为了得到正确的测量结果，支撑应该与网格线相平行。,上面所提到的平行是与零件坐标系平行,为了与网格线平行，在这个斜面上做了两个与网格线平行的凹面,这3个Z向支撑是与网格线平行的,这2个X向支撑是与网格线平行的,这1个X向支撑是与网格线平行的,72,五、与坐标系平行,像顶盖、机罩这些件由于受造型的影响，不可能实现这样的更改，可以不要求,做平行于网格线的凹面,这个件没有足够的平行与网格线的面，需要形状更改,73,五、与坐标系平行,总结： RPS支撑点应该平行于网格线，换言之，就是要平行于零件坐标系的轴线； 平行于网格线的支撑会得到正确的测量结果； 如果设计中没有平行于网格线的平面，应该更改设计，创建出这样的平面。,74,六、一致性,RPS的任务是避免基准变换，这样就需要建立一个流程去准确的定义、重复的使用RPS； RPS的成功在于怎样实现基准一致性，从产品设计直到各生产工序,75,六、一致性,举例,从纵梁到底板，RPS点继承使用,76,六、一致性,1st 装配,RPS的定义基于地板的功能，例如： 前舱的附件 座椅 边板的连接,77,六、一致性,2nd 装配,地板功能要求包括： 装车轮 副车架 变速箱,基准点被定在零件稳定的区域，在后续的生产中不能变动,78,六、一致性,RPS点需要与生产线、工装相协适应原则,79,六、一致性,总结： RPS早在产品设计阶段就要进行定义，以确保在整个加工、组装、检查、总成装配的过程中一致采用； RPS点定义首先考虑的是产品的功能； RPS点的定义要同时考虑功能区域、制造过程和质量目标。,80,七、RPS流程,基准点由SE团队来定义 功能研究 公差研究 RPS点定义 尺寸公差计算,1. 在设计阶段，由供应商、产品设计专家、生产工艺规划、生产制造和质量保证人员共同组建SE团队来设定RPS点； 2. 如果RPS点设置比较滞后，产品和工艺的更改将导致成本的大幅攀升； 3. RPS的一致应用将推动我们对问题进行快速、明确的诊断； 4. 指标间平衡能避免昂贵的更改。,81,七、RPS流程,RPS流程,1. 功能研究,2. 公差研究,3. RPS定义,4. 尺寸公差表,5. 公差累积运算,6. 工程图纸,82,七、RPS流程,功能研究,首先，零件功能的研究要看对它产生影响的其它零件； 一个功能延伸出的多项功能尺寸都要进行评估。,83,七、RPS流程,功能研究,84,七、RPS流程,公差研究,把气囊的饰板盖盖上,为了保证功能的实现，我们在单件上应该制定什么样的公差哪？,需专家开展公差研究以验证