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1、检具基础知识培训资料检具基础知识培训资料重庆宏立至信*生产技术部温劲松 2016年3月目录一一检具概述检具概述二二检具设计与开发检具设计与开发三三检具制造与验收检具制造与验收四四检具使用与保养检具使用与保养五五其他要求其他要求一、检具概述一、检具概述 在汽车生产流水线上，如果某一个零件尺寸超差导致装配困难将会影响生产线节拍、甚至造成全线停产。因此必须对每一个零部件进行质量控制，而快速、准确快速、准确判断零件尺寸、形状、位置合格与否，最有效的工具就是检具。检具的作用检具的作用检具的定义检具的定义 检具是直接用于检验产品尺寸、形状、位置特性的专用检验设备，它是夹具和检测附件的集合。一、检具概述一、
2、检具概述 对零件进行定性、定量检测对零件进行定性、定量检测 为实现对零件的在线检测，需要将零件准确地安装定位于检具上，然后通过目测，量测表或卡尺等工具对零件型面、周边进行检查，或借助检验销对零件上不同性质的孔进行检查，从而实现零件质量状态的快速判断, 通过测量可以得到零件与CAD理论值之间的偏差。 具有测量支架的功能具有测量支架的功能 测量支架是用三坐标测量仪测量零件时的一种辅助支架，其主要作用是定位零件，方便三坐标测量，其所有的支撑面（点）和定位基准面（点）均须根据零件的CAD数据铣削加工。现代检具的结构在设计时常常考虑其可以作为测量支架使用。当检具的在线检查功能与测量支架功能不能同时满足时
3、，应首先满足检具的在线检查功能。当检具的在线检查功能与测量支架功能不能同时满足时，应首先满足检具的在线检查功能。检具的主要功能检具的主要功能一、检具概述一、检具概述 按零件状态可分为：按零件状态可分为： 总成检具 单件检具总成检具可以检验两个以上零件组合后的尺寸、形状和位置特性。总成检具可以检验两个以上零件组合后的尺寸、形状和位置特性。检具的分类检具的分类一、检具概述一、检具概述单件检具检验单个零件的尺寸、形状和位置特性。单件检具检验单个零件的尺寸、形状和位置特性。检具的分类检具的分类二、检具设计与开发二、检具设计与开发检具设计采用计算机CAD三维和两维设计,其设计来源为：来自顾客发布(或认可
4、)的最新状态CAD数据来自顾客发布(或认可)的最新状态零件GD&T图单件检具检验单个零件的尺寸、形状和位置特性。1.1.检具的设计依据检具的设计依据2.2.检具的设计准则检具的设计准则自由度和约束：自由度和约束： 在三维空间里任何一个物体都具有六个自由度。即沿三根轴向的平动和绕三根轴的转动（见下图）。要确定一个物体在此坐标系唯一位置就必须约束所有的自由度。二、检具设计与开发二、检具设计与开发2.2.检具的设计准则检具的设计准则二、检具设计与开发二、检具设计与开发2.2.检具的设计准则检具的设计准则 同理任何一个汽车零部件在汽车坐标系中的唯一位置须通过约束其6个自由度来实现。 参考基准坐标系包含
5、3个基准面(基准平面A/B/C)和3个坐标轴（坐标轴X/Y/Z）。参考基准坐标系的目的是限制零件的移动，以便在检测中重复测量较好。二、检具设计与开发二、检具设计与开发2.2.检具的设计准则检具的设计准则 3-2-13-2-1法则：法则： 产品最大投影面积方向用三个固定点约束三个自由度（一个平动和二个转动） 产品次大投影面积方向用二个固定点约束二个自由度（一个平动和一个转动） 产品最小投影面积方向用一个固定点约束一个自由度（一个平动） 在实际工作中，大量接触到的三基面体系原理为一面二销。在实际工作中，大量接触到的三基面体系原理为一面二销。一面二销例子一面二销例子基准A基准C基准B零件与基准面A有
6、面接触，限制了3个自由度(Z向的移动、XY轴的旋转)；基准B限制了2个自由度（XY向的移动）；基准C限制了最后一个自由度（Z轴旋转）。二、检具设计与开发二、检具设计与开发2.2.检具的设计准则检具的设计准则什么是什么是GD&TGD&T图纸？图纸？GD&T是Geometric Dimension and Tolerance的缩写，即“几何尺寸公差” 首先，我们要了解GD&T图纸的作用和基本构成，了解用来定义形位公差的术语和符号，理解独立原则与最大实体原则等一些基本原则；其次，了解基准选择的原则。1) GD&T1) GD&T图纸的意义：图纸的意义： a) 设计思路（定位方式）的表达 b) 检具设计
7、的依据 c) 零件重要特征（位置度和线轮廓度等）的定义2) GD&T2) GD&T图纸的主要概念：图纸的主要概念： a) 形位公差（Geometric Tolerance）：与一个零件的个别特征有关的公差，如：形状、轮廓、定向、定位、跳动 b) 基准（Datum）：所谓基准就是与被测要素有关且用来定义其几何位置关系的一个几何理想要素(如轴线、直线、平面等)，可由零件上的一个或多个要素构成二、检具设计与开发二、检具设计与开发2.2.检具的设计准则检具的设计准则3 3）GD&TGD&T图纸公差框格注释：图纸公差框格注释：二、检具设计与开发二、检具设计与开发2.2.检具的设计准则检具的设计准则4 4
8、）最大实体原则）最大实体原则MMCMMC涵义：涵义： a)实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内并具有实体最大时的状态称为最大实体状态（MMC）。 b)被测要素的实际轮廓不得超出实效边界，且实际尺寸不得超出极限尺寸。 c)孔或销在尺寸公差范围内，具有材料量最多时的状态，称为最大实体状态。3.3.基准的选择基准的选择 原则上必须和其在车身坐标系中的位置相一致。以原则上必须和其在车身坐标系中的位置相一致。以JMCJMC提供的提供的GD&TGD&T图纸为指导，尽可能反映图纸为指导，尽可能反映产品真实的装配状况。产品真实的装配状况。 1) 零件在检具上定位通常采用一面二销来实现，其中孔采用以下两种定
9、位方式: 主定位(A1): 限制两个方向自由度。 副定位(A2): 限制一个方向自由度。二、检具设计与开发二、检具设计与开发3.3.基准的选择基准的选择 1.1）主、副定位孔的选择首要和装车要求保持一致，一般在装配孔中选取主、副定位孔。副定位孔主定位孔二、检具设计与开发二、检具设计与开发3.3.基准的选择基准的选择 1.2）零件的副定位只有一个时，长圆孔长度方向和主定位孔保持在同一直线上。二、检具设计与开发二、检具设计与开发3.3.基准的选择基准的选择 2）基准面的选择 2.1）基准面尽可能选择在平面上,不应选取在弧度大的区域二、检具设计与开发二、检具设计与开发3.3.基准的选择基准的选择 2
10、.2）基准面应该考虑选择在零件装配的配合面上二、检具设计与开发二、检具设计与开发3.3.基准的选择基准的选择 2.3）基准面应均与分布在零件的每个区域基准面（尽可能选在平面上）基准面（选在安装面上）二、检具设计与开发二、检具设计与开发3.3.基准的选择基准的选择 3) 销尺寸计算原则 3.1)定位销的计算 对于定位作用的销，销的直径D根据孔的尺寸和公差要求： D = 孔最大实体状态尺寸=MMC 在制造时考虑到制造公差0.02，得出D = MMC - 0.02 3.2)检查销的计算 检查销的计算遵循下列公式： D = 孔径的最小尺寸（MMC) - 位置度公差 在制造时考虑到制造公差0.02， 得
11、出，D = MMC - 位置度公差- 0.02二、检具设计与开发二、检具设计与开发3.3.基准的选择基准的选择检查销尺寸计算例子：检查销尺寸计算例子：二、检具设计与开发二、检具设计与开发4.4.夹紧装置的设计夹紧装置的设计 为了固定零件,在定位面和支撑面区域必须配置快速夹头或磁铁，夹头装置通常直接用螺栓固定于检具底座上。在夹头装置的排列和布置中, 必须注意： 1）夹头松开并恢复到起始位置状态下,必须有作够的空间保证零件无干扰地安放和取走。 2）有足够的空间提供夹头在检具上实现空间无干扰曲线运动 3）夹头对工件只起到固定作用,而非夹紧变形作用（原则上夹紧力不大于5N）。产品夹紧的原则：产品夹紧的
12、原则： 定位面的法向须施加外力以确保产品正确定位 夹紧的方式有常见的快速夹紧器、固定螺栓、压板等 快速夹紧器的压头推荐采用橡胶压头 在有定位销或检验销的地方，压头要设计成中空的形式 在有孔或其他特征要素需要测量的地方，压头要设计成可保证测量的形式二、检具设计与开发二、检具设计与开发4.4.夹紧装置的设计夹紧装置的设计橡胶头垂直于零件定位面的法向二、检具设计与开发二、检具设计与开发5.5.检测块的设计检测块的设计1) 切边检测 零件切边的检测一般采用检测块或画线检测，如下图：二、检具设计与开发二、检具设计与开发5.5.检测块的设计检测块的设计2) 型面检测 a）零件翻边的型面检测一般采用3mm检
13、测块，如下图：二、检具设计与开发二、检具设计与开发5.5.检测块的设计检测块的设计2) 型面检测 b）零件重要的面轮廓度可采用形状规(卡板)检验，形状规的支撑、旋转，要求操作灵活，定位准确，锁紧稳定、可靠。二、检具设计与开发二、检具设计与开发5.5.检测块的设计检测块的设计3) 孔的检测 a) 位置度要求较高的孔的检测一般采用检测销检验二、检具设计与开发二、检具设计与开发5.5.检测块的设计检测块的设计3) 孔的检测 b) 零件异形的孔的位置度检测方式一般采取画线方式检测二、检具设计与开发二、检具设计与开发6.6.检具完整设计开发流程检具完整设计开发流程确认零件确认零件GD&TGD&T图和图和
14、CADCAD数模状态数模状态确定零件定位基准方案（一面二销）确定零件尺寸、形状、位置的检测方式（检测点选择）确定零件的夹紧技术确定零件定位销和检测销的尺寸检具方案的评审和确认确定最终零件检具设计图纸第一步需确认零件的设计状态冻结GD&TGD&T图图图图CADCAD数模数模数模数模二、检具设计与开发二、检具设计与开发6.6.检具完整设计开发流程检具完整设计开发流程确认零件GD&T图和CAD数模状态确定零件定位基准方案（一面二销）确定零件定位基准方案（一面二销）确定零件尺寸、形状、位置的检测方式（检测点选择）确定零件的夹紧技术确定零件定位销和检测销的尺寸检具方案的评审和确认确定最终零件检具设计图纸
15、定位基准的方案必须应用于检具设计图纸中和检具上，一般概念是：将被测零件定位在由第一定位面第二定位面，第三定位面组成的三维空间中。二、检具设计与开发二、检具设计与开发6.6.检具完整设计开发流程检具完整设计开发流程确认零件GD&T图和CAD数模状态确定零件定位基准方案（一面二销）确定零件尺寸、形状、位置的检测方式（检测点选择）确定零件尺寸、形状、位置的检测方式（检测点选择）确定零件的夹紧技术确定零件定位销和检测销的尺寸检具方案的评审和确认确定最终零件检具设计图纸检测点选择：识别出零件SC尺寸和图纸上要求的装配尺寸，特别是针对整车零件装配后有干涉风险的空间尺寸一定要在检具上控制。二、检具设计与开发
16、二、检具设计与开发6.6.检具完整设计开发流程检具完整设计开发流程确认零件GD&T图和CAD数模状态确定零件定位基准方案（一面二销）确定零件尺寸、形状、位置的检测方式（检测点选择）确定零件的夹紧技术确定零件的夹紧技术确定零件定位销和检测销的尺寸检具方案的评审和确认确定最终零件检具设计图纸定位面的法向须施加外力以确保产品正确定位；快速夹紧器的压头推荐采用带弹簧的橡胶压头二、检具设计与开发二、检具设计与开发6.6.检具完整设计开发流程检具完整设计开发流程确认零件GD&T图和CAD数模状态确定零件定位基准方案（一面二销）确定零件尺寸、形状、位置的检测方式（检测点选择）确定零件的夹紧技术确定零件定位销
17、和检测销的尺寸确定零件定位销和检测销的尺寸检具方案的评审和确认确定最终零件检具设计图纸检具设计中应包含所有附件的尺寸大小，特别是定位销和测量销的尺寸。二、检具设计与开发二、检具设计与开发6.6.检具完整设计开发流程检具完整设计开发流程确认零件GD&T图和CAD数模状态确定零件定位基准方案（一面二销）确定零件尺寸、形状、位置的检测方式（检测点选择）确定零件的夹紧技术确定零件定位销和检测销的尺寸检具方案的评审和确认检具方案的评审和确认确定最终零件检具设计图纸确定最终零件检具设计图纸检具方案必须经客户评审通过后方可进行正式图纸设计环节检具设计图必须包括在检具上的被测零件轮廓（虚线）；所有定位基准、测
18、用零件、夹头和可互换都应在检具图上注明。三、检具制造与验收三、检具制造与验收1.1.检具制造的要求检具制造的要求 1.1）检具通常由三部分组成: 骨架和底座部分 型体部分 功能件(包括:快速夹头,定位销,检测销,型面卡板等)1.2.1）制造精度（公差）要求： 单位mm: 基准孔位置： 0.05 基准点系统定位孔销位置： 0.05 基准点系统面、支承面： 0.10 零件外轮廓测量面（齐平面）或线： 0.1 零件形状功能测量面（3mm间隙面）： 0.1 所有的造型面（非测量面）： 0.2三、检具制造与验收三、检具制造与验收1.1.检具制造的要求检具制造的要求1.2.2）制造精度（公差）要求： 单位
19、mm: 检验销孔位置： 0.05 划线孔位置： 0.15 划线孔直径： 0.2 目测孔位置： 0.2 目测孔直径： 0.2 形状规或卡规： 0.151.3）材料要求: a）检具的骨架和底座：铸铝合金，材料必须经过去应力等热处理工艺；小型检具采用铝合金底板。 b）型体部分：大中型检具（重量20KG）：由可加工的树脂材料组成；小型检具（重量20KG）：铝合金。 c）功能件：按行业标准执行。三、检具制造与验收三、检具制造与验收2.2.检具的验收检具的验收验收内容： 技术资料完整性 产品安装简便性、可靠性、可操作性 在线检测有效性 尺寸精度符合性 R&R 研究适用性2.1 技术资料清单： 1）一套完整
20、的检具设计图纸和材料清单； 2）一套完整的检具三维数模； 3）一份检具尺寸验证测量计划和三坐标验证报告； 4）一套完整的检具的重复性和再现性研究验证报告； 5）一套带图示的检具操作指导书（包括如何按顺序定位夹紧及如何检测)三、检具制造与验收三、检具制造与验收2.2.检具的验收检具的验收2.2检具的重复性和再现性要求（R&R研究）： 1）计量型检具研究采用均值和极差法 2）计数型检具研究采用小样法 均值和极差法是一种能决定测量系统重复性和再现性的数学方法四、检具使用与保养四、检具使用与保养1.1.检具的使用检具的使用 1）使用前应确保检具的工作面,压紧销,检验销,通止规等工作状态正常。并准备好以
21、下常用工具： 三角尺115mm/0.1 间隙尺0.05mm 1mm 面差规110mm/0.05 2）将待检零件放置于检具上,按照作业指导书次序分别将主副定位点和其他压紧螺栓固定到位。 3）按照作业指导书对检测点进行测量 4）测量并记录数据完毕后把零件按照作业指导书要求从检具上拆卸下来并把检具及其附件归位。四、检具使用与保养四、检具使用与保养2.2.检具的维护保养检具的维护保养 1）每天下班前必须把工作过的检具表面擦拭干净。 2）检具使用完毕后用细棉纱把检具的工作面、压紧钳、检验销、通止规等擦拭干净并涂防锈油,并将检验销插在检具本身或检验销存放盒内。 3）检具使用完毕后应检查所有的压紧钳,检验销
22、螺丝有无松动；检验销和通止规栓绳有无松脱。 4）用防护套或塑料布把检具包好,防止灰尘,特别是长期不用的存放检具。 5) 年度校正报告和日常保养记录均需存档备查。五、其他要求五、其他要求 检具获得过程所有相关活动的文件需保存； 检具制作满足项目时间节点要求； 检具与被测零件的使用功能相符合； 遵循定位基准方案，检具符合零件的几何尺寸和公差图纸（GD&T）； 在检具中必须包括零部件所有关键特性（SC）尺寸的测量； 被检测零件放置于检具上的位置原则上必须和其在车身坐标系中的位置相一致。如果考虑到便于操作等人体工程原理和节约费用等因素，特殊情况下允许将零件旋转+/-90度或+/-180度，但必须经过同意方可执行；谢谢！
