企业培训_检具基础知识培训讲义

1 检具 CHECKINGFIXTURE 基础知识讲义 检具部徐小明编2007 10 01 2 培训对象和目的 一 培训对象 1 检具设计初学者 2 检具调试钳工 3 品保人员 检具的使用者 4 SQE 供应商品质管理工程师 使用者 5 产品工程师 检具的规划者 6 其他与检具相关部门或人员 二 培训目的 1 通过培训能较系统地了解检具的基本概念 2 把基本概念应用于新产品开发的具体项目的尺寸控制中去 3 增加了解检具的使用方法和品质的控制手段 3 培训提纲 一 检具的定义 二 检具的分类 三 检具的功用 四 检具的精度 五 检具设计基础知识 六 检具加工和调试基础知识 七 检具的辅助要求 操作性 涂色 保养和维护等 4 一 检具的定义 CheckingFixture sdefinition 广义上来讲 检具是用于产品检验的专用测量工具的总称 通常把一般用于检验的专用工具称为检验夹具 狭义 把测量精度较高又有一定通用性的检验工具称为测量仪 如 专门检测轴类零件圆跳动用的顶尖座称为振摆仪 综合检验齿轮的检验工具称为综合检验仪 测量工具包括 1 通用量具 仪表 三坐标测量机 CMM 等 2 光滑极限量规 止通规 塞规 和样板 3 检验夹具 含测量支架 4 自动或半自动测量仪 检验机等 5 二 检具的分类 一 按本体的材质分 1 树脂类检具 我司常用汽巴5166 威狮460 2 铝制检具 铸铝ZL107 硬铝LY12 3 铁制检具 铸铁HT250 钢45 4 木制检具 硬木 5 其他类 如玻璃钢 蜂窝板等 二 按照不同风格分 1 日韩检具 本田 丰田 日产的检具标准也有不同 实用性强 更能反映装车效果 2 欧美检具 以通用的检具为标准 理论性强 一般均按自由状态 对零件的要求高 三 按检具的功能分 1 过程检具 单品检具 工序中半成品检具 2 总成检具 四 按产品类型分 1 冲压件检具 2 注塑件检具 3 机加工件检具 4 车身装饰件 覆盖件检具 5 玻璃检具 6 二 检具的分类 续 树脂检具 7 二 检具的分类 续 铝制检具 检具 整体铸铝或硬铝底板 硬铝本体是铝制检具的常用结构形式 8 二 检具的分类 续 铁制检具 门框检具 整体铸铁 焊接底板 焊接支架 9 二 检具的分类 续 木制检具 车顶饰条检具 10 三 检具的功用 一 产品的在线检测 通过各种测量手段检测 提供测量数据和用于判定产品的尺寸特性 二 调试模 夹具 根据检具测量数据用于指导模 夹具调试 三 为计算模夹具CMK提供数据支持 11 四 检具的精度 一 尺寸精度 尺寸精度是指检具作为测量工具本身的制造精度 一般 检具的制造精度是产品精度的1 5 1 10左右 比如 产品的公差是 1mm 那么 检具的制造公差 0 1mm 0 2mm是可以接受的 通常汽车覆盖件检具的精度在 0 2mm就可以满足要求了 客户有特殊要求的 按客户要求 二 稳定性 稳定性是指检具在某一持续时间内测量同一零件单一特性时获得测量值的总变差 如图 c 所示 三 重复性和再现性 重复性是指由一个评价人用同一付检具多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差 如图 a 所示 再现性是指由不同评价人 采用同一付检具 测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差 如图1 2 b 所示 12 稳定性 重复性和再现性 附图 13 重复性和再现性 MSA分析 检具的重复性 再现性可接受准则 通用经验规则如下 R R 10 可接受 10 R R 30 基于应用的重要性 检具的开发成本 维修成本等可能是可接受的 R R 30 不可接受 应努力改进检具 14 五 检具设计基础知识 A 车身坐标系概念 车身坐标系是它是以汽车前轴中心或前保险杠中心最前面点为原点X方向指向车的尾部 Y向指向车的右侧 Z向指向车顶 Z X Y 坐标原点 前保险杠最前点 欧美车GM汽车 坐标原点 前轴中心 日系车 国内一般车厂 15 五 检具设计基础知识 产品图纸 以导轨图纸为例 Z Z X Y 16 五 检具设计基础知识 数模中的绝对坐标系一般就是车身坐标系 车身坐标系 车身坐标系 车身坐标系 车身坐标系 17 五 检具设计基础知识 续 B GD T Geometricdimensioningandtolerance 概念 指描述产品几何尺寸及公差的图纸 此图明确反映出具体产品的定位基准 需检测项目的理论尺寸和公差 KPC KeyProductCharacteristic 点 定位基准面大小等信息 也是设计检具的主要依据之一 里面涉及到基准 尺寸 要素 公差 形位公差等概念 由于公司已经组织培训过GD T 这里不详述 具体可查阅培训教材 文件名称 GD Ttraining ppt C 测量样架概念 为了提取 检测产品特征数据 通过三坐标测量机 一般按车身坐标系专门设计 制造的检测用支架 其定位基准应符合GD T图要求 同时必须包含用于建立检测测量支架本身精度的基准面或基准孔 上海大众经常用到 通俗讲 就是检具的定位 夹紧部分 18 五 检具设计基础知识 续 测量样架示意图 L CAR三角窗测量样架 只有定位元件 而无检测元件 19 五 检具设计基础知识 续 D 数模 样件 对手件概念 数模是产品设计部门或整车厂按车身坐标系或用户坐标系而构造的三维数学模型 它是产品的理论尺寸 样件是由客户提供的用于作为后续开发标准的合格产品 检具如果按样件设计 则要求样件必须唯一 同时样件必须贴上标签 妥善保管 因为合格产品相对与理论产品会有一定的偏差 虽然此偏差符合产品公差要求 但是每个合格产品的偏差均有一定的差异 所以样件要求唯一也在情理之中 样件的唯一性更加要求它必须受到妥善保管 避免因为日晒 雨淋 温差等因素引起产品的变形 老化 对手件是指与产品有装配关系或匹配关系的零件 20 五 检具设计基础知识 续 E 检具式样书 检查基准书概念 检具仕样书是指检具的初步设计概念图 基本反映了产品的定位基准 检测方式和检具的基本结构 一般用于正式检具设计前 与客户的检具设计方案的沟通和确认 检查基准书是指产品的检验规格 包含产品所有尺寸 性能的检测 检具设计必须满足检具仕样书和检查基准书的要求 具体可参考附件 238L外水切检查基准书 说明 检具仕样书和检查基准书概念一般只体现在日系车上 21 五 检具设计基础知识 续 CIVIC外水切检具式样书参考 模拟玻璃块 模拟门钣金 22 五 检具设计基础知识 续 F 检具的认证流程 由于检具直接影响产品品质的特殊原因 正规车厂都会对检具的设计和制作进行认证工作 MSA分析 提交 R R分析报告 检具精度检测 提交 CMM检测报告 制造认可 现场确认 设计认可 23 五 检具设计基础知识 续 G 检具设计的五大原则 具有并能实现检具加工和检测的基准 包括加工基准和测量基准 可用于检具的后期修改和定期校验 具有恒定 准确的定位基准以保证最大的重复性和再现性 制造成本低 具有耐磨性和稳定性 操作的方便性 包含产品的取放和检测 夹紧器的操作 搬运等 检具设计时 除了要考虑以上四条基本原则外 还必须考虑能满足产品和工艺质量的分析功能 譬如 产品贴合面 密封面 配合区域 对齐面 孔 槽等等 也就是说检测功能满足产品品质控制要求 24 五 检具设计基础知识 续 加工基准 加工基准 检测基准 检测基准 检测基准 25 五 检具设计基础知识 续 H 目前我司检具的开发流程 26 五 检具设计基础知识 续 I 检具的设计 检具一般由底座 本体 定位元件 测量元件 夹紧装置等组成 底座形式 硬铝或钢板材 一般适应小检具 焊接件或铸件 适宜较大的检具同时必须去焊接应力和铸造应力 轻质材料 重量有特殊要求 底座上必须考虑安装垫块 测量基准 起吊装置 检具重量超过25Kg 等 底座上表面需划坐标格线 刻坐标孔的坐标值 本体指具有检测型面 用于固定定位元件的部件 大型检具考虑到材料的成本及检具结构的紧凑 轻巧 采用焊接支架加本体结构 某些检具为了加工工艺方便 底座与本体是一个整体也是允许的 定位元件包括 定位贴块 定位销等 各定位元件应具有较高的精度 耐磨性 强度 和刚度 测量元件 检测销 断面样板 测量表架 滑动测台 EDC装置及辅助测量组件等 最常用的夹紧装置为快速夹头 当然还有磁性夹紧 气动夹紧等 27 五 检具设计基础知识 续 定位基准设定必须满足六点定位原则 a 一面两销 b 三定位面检具的定位基准一般按主基准 面基准 副基准 线基准 次基准 点基准 区分 主基准一般有三个定位点 分别用A1 A2 A3表示 副基准一般为两个定位点 分别用B1 B2表示 次基准一般为一个定位点 用C表示 如右图 4方位孔 B1 C基准 A基准面 A基准面 2方位孔 B2基准 4方位孔 B1 C基准 2方位孔 B2基准 28 五 检具设计基础知识 续 常用定位方式 1 面 边 定位 2 内孔定位 定位贴片 定位支承钉 固定定位销 活动定位销 锥度定位销 29 五 检具设计基础知识 续 3 外圆定位 4 内 外螺纹表面定位 外圆定位与外螺纹定位相似 如右图所示 内螺纹表面定位与内孔定位相似 要考虑定位销直径按螺纹小径计算 5 组合基准定位 以外水切为例 模拟钣金面A B与模拟玻璃面构成组合基准 模拟钣金面A 模拟玻璃面 模拟钣金面B 定位孔 30 五 检具设计基础知识 续 常用的定位元件有支承钉 定位块 定位销 V形块 心轴等等 定位元件的材料一般采用T8A T10A等工具钢 直径较大 12mm 时 采用20 或20Cr 渗碳淬硬至HRC55 65 45或40Cr 淬硬至HRC45 50 定位元件的硬度可按被测参数的精度等级 GB T1800 1998 确定 精度为IT9 IT11级 硬度为HRC45 50精度为IT7 IT9级 硬度为HRC55 60精度为IT5 IT7级 硬度为HRC60 65 注意 产品的材料如果是软性材料 如PVC等 定位块的材料和硬度可适当降低 31 五 检具设计基础知识 续 产品的夹紧方式 1 快速夹头夹紧 2 弹性夹紧 3 磁性夹紧 4 气动夹紧 5 其他夹紧 压板 C型钳夹紧 油缸等 无论采用何种夹紧方式 尽量保证夹紧装置对产品的夹紧可靠 夹紧力适当 并且夹紧时不破坏产品在检具中的定位和产品的外观 夹紧力方向应尽量垂直于定位面方向 弹簧 32 五 检具设计基础知识 续 尺寸公差与形位公差概念 尺寸公差 简称公差 指允许尺寸的变动量 等于上偏差与下偏差代数差的绝对值 例 12 0 02 12是基本尺寸 0 02是上偏差 0 02是下偏差 该尺寸的公差范围为 0 02 0 02 0 04 上极限尺寸为 12 02 下极限尺寸为 11 98 形位公差指形状和位置误差允许的变动量 理解每个形位公差的意义是检具设计的前提 33 五 检具设计基础知识 续 产品的检测方式 产品检测方式的设定必须根据产品各检测要素的要求和检具使用者的检测习惯而定 比如 KPC点就必须设置百分表检测 如果产品公差 0 3mm 就不能用尖角塞尺检验 因为尖角塞尺的测量误差是0 1mm 在多种检测方式都能用的情况下 就必须按照常用的检测习惯方式而定 产品各特征的常用检测方式有以下几种 1 孔位置检测 检测销 刻线目测 划线销等 2 销位置检测 检测内孔销 直角检测块 十字滑块 百分表 目测等 3 轮廓面检测 偏移面 尖角塞尺或卡尺或止通规 切齐面 样板 百分表等 4 KPC点检测 百分表 EDC等 具体见附图 34 五 检具设计基础知识 续 1 孔位置检测 2 销位置检测 检测内孔销形式与上图检测销一致 衬套引导 检测销 检测销 刻十字线和负3线 目测 刻线销检测 直角检测块 十字滑台 4方位检测 35 五 检具设计基础知识 续 3 型面轮廓度的检测 划线的检测 切齐面检测 刻产品公差带 刻产品0 3位参考线 目测或手感检测 量产状态时 借助3mm检测块测量 36 五 检具设计基础知识 续 轮廓面 KPC点检测 尖角塞尺 游标卡尺 止通规 直尺 百分表 KPC点检测 3mm检测 37 五 检具设计基础知识 续 检具的设计步骤 1 前期消化 明确产品要求 非常重要 消化资料包括 产品图纸 GD T图 检具式样书 检查基准书 工程A表 工装设计任务书 样件 数模 对手件数模等等 要获取的信息是 定位基准位置及大小 检测特征 测量位置及公差大小 产品的装配关系和装配要求 产品的工艺流程 半成品检具设计时必须了解 KPC点 对手件模拟面等客户特殊要求等 2 根据产品要求 确定检具结构类型和检具底板面的放置方式 确定平行于车身坐标系的3个坐标平面的哪个还是按用户坐标系设计 3 根据客户要求和检测习惯 确定测量方式 形成检具设计概念图 或者称检具方案图 注意开发初期 某些特征可能需要对产品的全尺寸检验 并能量化检测 而在量产状态时就不需要了 检具设计时必须考虑 4 结构设计 三维造型 注意零件的加工工艺和调试的方便性 特别要注意检具本体NC加工可行性 活动部件打开状态必须在底板区域内 5 出总装图 零件图 总装图必须反映出定位基准 GD T图要求的检测特征的检测方式 配合尺寸 总尺寸 零件材料及热处理要求等 38 五 检具设计基础知识 续 检具设计实例 以X11J导轨检具为例 39 五 检具设计基础知识 续 检具装配图纸 40 五 检具设计基础知识 续 41 五 检具设计基础知识 续 练习一 如图如果要检测 8 5孔的位置度 检测销尺寸及公差应该设计为多大 42 五 检具设计基础知识 续 练习二 如图如果要检测2 6孔的位置度 检测销尺寸及公差应该设计为多大 43 五 检具设计基础知识 续 练习三 如图 A A截面上轮廓度检测该如何设计 44 六 检具加工和调试基础知识 一般 检具本体 底座都需要NC加工 定位元件 测量元件 夹紧装置通常由常规加工完成 检具零件的加工设备要求 加工中心 主要用于型面 刻线加工 车床 磨床 外圆磨 平磨 铣床 常规加工线切割 电脉冲 钻床 铝焊机 主要用于铝管支架 铁管支架焊接用 注意 焊接支架必须去应力处理 退火 振动时效等 焊接支架在退火前必须在每根型材上打排气孔 以免在退火过程中型材内部气体由于在封闭区域内温度上升后爆裂 45 六 检具加工和调试基础知识 本体结构的设计需根据设备NC加工情况而定 一般3轴的加工中心加工倒沟面困难 一般就需要在刀具上想办法 用T形刀或万能铣削头或用方箱两次装夹加工 另外 在设计时 考虑分块设计加工制造 通过安装完成 万能铣削头 46 六 检具加工和调试基础知识 检具的调试和标定 检具一般均要进行调试和标定 调试和标定前 必须建立检具的检测坐标系 调试目的是将检具的精度调整到符合设计要求 比如其他定位块或检测块的位置确定等 标定的目的是检测检具的精度 CMM测量机 柔性测量机 刻线位置的CMM检测 47 六 检具加工和调试基础知识 一般检具的精度 定位面位置度 0 1mm 定位销 孔 位置度 0 1mm 形状测量面位置度 0 15mm 外轮廓测量面位置度 0 2mm 刻线测量位置度 0 2mm 形状规及断面样板 0 25mm 测量销 孔 位置度 0 15mm 划线孔位置度 0 25mm 轮廓划线位置度 0 3mm 测量基准面平面度0 05 1000mm 基准坐标孔位置 0 05mm 说明 1 客户有特殊要求的 按客户要求 2 精度特高的按产品精度的1 5 1 10 3 CMM测量检具时 一般需要设计人员提供检测示意图 48 六 检具加工和调试基础知识 检测示意图 测量点的理论坐标 我司CMM可按数模上取点 自动给出X Y Z值 49 六 检具加工和调试基础知识 检具CMM测量报告 50 六 检具加工和调试基础知识 DIMD21 LOCATIONOFPOINTF24AXNOMINAL TOL TOLMEASDEVOUTTOLX822 7300 2000 200822 7890 0590 000Y 669 9120 2000 200 669 8980 0140 000Z1045 2350 2000 2001045 2390 0050 000DIMD22 LOCATIONOFPOINTF25AXNOMINAL TOL TOLMEASDEVOUTTOLX901 7600 2000 200901 8220 0620 000Y 653 8220 2000 200 653 8200 0030 000Z1088 7990 2000 2001088 796 0 0030 000DIMD23 LOCATIONOFPOINTF26AXNOMINAL TOL TOLMEASDEVOUTTOL测量点均可在上图中找到X998 5720 2000 200998 6130 0410 000Y 633 7700 2000 200 633 7360 0340 000Z1131 8830 2000 2001131 9040 0210 000DIMD24 LOCATIONOFPOINTF27AXNOMINAL TOL TOLMEASDEVOUTTOLX1085 7620 2000 2001085 7790 0160 000Y 619 4020 2000 200 619 3300 0720 000Z116