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GD&T 设计 | 检具方案设计,定位元件设计,检测销尺寸设计(收藏)

2020-04-06  blackhappy

检具介绍

公差的原理与检测(案例分析)

尺寸公差

几何公差GD&T/GPS

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尺寸公差的三个重要尺寸意义

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检具的组成

模拟基准

测量装置

检具底座

夹紧装置

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为什么GD&T的实现就是检具?

GD&T图纸的理解

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检具上的基准方案

与GD&T设计关联,

CMM的基准方案

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基准建立练习

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检具的GD&T/GPS设计

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位置度公差带和相应检具工装、测量方案设计

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GD&T 的公差控制框的应用

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GD&T 图纸上的主要符号

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基准特征、基准模拟、功能基准

基准是想象的;基准特征是实际零件上用来建立基准的特征;

基准的优先顺序 (主定位,次定位和第三定位)是按照基准框中的从左到右的顺序,不是按照字母表的排序;

功能基准的选择严格的按照它在总成中的功能, 不是按照零件的加工要求。面作为功能基准,经常是由于它在总成中的匹配关系,或者是出于装配目的;

非功能基准(结构性)经常出于加工因素而选择的;

模拟基准是检测中使用的一些辅助工具,如面板、检具块、高精度平行板、检具销和检具环等。它们在检测过程中与零件的基准特征接触,建立基准点、基准线或基准面;

基准的设计应确保测量的可重复性,基准尤其是主基准需要形状公差来约束,如圆度、平面度等。

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基准在图纸中的应用

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直线度控制中心线

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这个最大包容边界被称为实效边界 (Virtual condition border),也就是装配边界。

直线度控制柱面中心线的验收公差

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如果没有MMC修正呢?

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轮廓度控制

轮廓度控制特征的形状,定向,大小和位置

线轮廓度

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面轮廓度

线轮廓度:

在特征受控长度上由等距轮廓线建立的的二维公差带。

面轮廓度:

在特征受控长度或范围上由等距轮廓面建立的的三维公差带。

轮廓度控制应用要点

轮廓度公差是形位公差控制中唯一可以参考基准或独立应用;

轮廓度公差应用于非规则面形状控制;

轮廓度公差要求受控的非规则面特征必须被基本尺寸定位;

如果没有特殊规定,公差带取自于受控面的轮廓,且等边分布于基本轮廓;

非等边轮廓度公差控制使用一个虚线来表明公差带向对于基本轮廓的方向和数量;

一个线轮廓度公差带由两条等边分布基本轮廓两侧的线组成,两线相距规定的公差值。当然如果有特殊规定,如图上有虚线格外标明公差带的分布;

定向控制

定向控制

平行度

垂直度

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倾斜度

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定位控制

位置度

同心度(同轴度)

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对称度

位置度控制补偿公差的计算分析

孔:

补偿公差 = 实际尺寸 – 尺寸@MMC

结果公差 = 补偿公差 + 几何公差@MMC

轴:

补偿公差 =尺寸@MMC–实际尺寸

结果公差 =补偿公差 +几何公差@MMC

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跳动控制

圆跳动

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全跳动

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检具定位元件的设计原则

工件咋检具中要想获得正确的定位,首先要正确的找到定位基准,其次则是选择合适的定位元件,工件定位时,工件的定位基准和检具的定位元件接触形成定位副。

对定位元件的基本要求

1) 限位基面应有足够的精度,定位元件具有足够的精度,才能保证工件的定位精度

2) 限位基面应有良好的耐磨性 由于定位元件的工作表面经常与工件接触和摩擦,容易产生磨损,为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好,以保证检具的使用寿命和定位精度

3) 支撑元件应有足够的强度和刚度 定位元件在使用的过程中,受工件重力,夹紧力的作用,因此要求定位元件有足够的强度和刚度,避免使用中的变形和损坏

4) 定位元件应有较好的工艺性,定位元件应力求结构简单,合理,便于制造,装配和更换

5) 定位元件应便于清楚铁屑和杂质 定位元件的结构和工作表面形状有利于清除铁屑和杂质,大型的焊接件,产生的焊渣,车间的粉尘极易混入定位元件中,影响定位精度

常用定位元件可按产品的典型定位基准分为以下几类

1) 用于平面定位的定位元件,包括固定支撑,可调支撑和辅助支撑

2) 用于外圆和内圆定位的定位元件 包括V形架,定位套和半圆定位座等

3) 用于孔定位的定位元件,包括定位销(圆柱定位销和圆锥定位销),圆柱心轴和小锥度心轴

注意事项: 定位元件的工作表面常用产品接触摩擦,所以定位元件必须耐磨,以保持定位精度,通常硬度在40-65HRC之间,可通过选择材料及热处理方法获得,磨损和损坏后应易于修复和更换

定位元件一般不应作为受力构件,以免损伤其精度,但是在特殊情况下,因产品的放置状态,产品的型面变化,定位元件会受到产品重力的影响,因此,凡是受力的定位元件一般要进行强度和刚度的计算。

定位元件应有良好的加工性能,结构简单,易于制造和安装

定位元件上的限位基准应具有足够的精度,为此,必须保证加工误差,表面粗糙度,定位销的工作直径的公差带一般取f7,表面粗糙度Ra<=0.4um,与检具配合直径公差取r6,表面粗糙度Ra<=0.8um.

定位方式

定位方式:通常采用孔定位,面定位,轮廓定位或以上方式的组合。优先等级依次为孔定位,孔+面定位,孔+轮廓定位,面定位,面+轮廓定位,轮廓定位。定位系统的选择与车型系统必须一致(包括定位孔和定位面)。

孔定位:即采用两孔定位,孔+面定位或孔+轮廓定位。主定位(H)为圆锥形定位销(简称圆锥销),副定位(h)为菱形定位销(简称菱形销)。单独采用定位销做定位时至少使用2支定位销来定位,定位销方式选择按照下图所示。

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若使用1支定位销时,必须采用其他辅助定位方式,如挡块等。当定位孔植入定位时,定位销直径为定位孔直径D-0.02mm,当定位销为锥形定位销定位时,定位锥度应保证在理想状态下定位销中部直径与定位孔直径相同。

定位销置入方式:内外饰检具多采用插入式置入方式

在零件夹紧和检测开始之前,首先将零件定位,因此定位销用于将零件精确地定位在检具上

定位孔的位置根据零件图纸基准确定(通常每个零件设置两个定位孔)

定位销由导向,定位及手柄三部分组成,保证销子导向部分能够在定位孔内进出自由。根据零件基准点特性和基准孔形状,定位销相应设置成锥型销和柱销,匹配件可以参考实际装车方式而有所不同。

在定位孔内,为保证定位销定位准确,必须安装导向衬套,导向衬套和检具固定

导向衬套的中心相对于车身坐标线的定位精度控制在正负0.05内

定位销和相应导向衬套的结构根据孔的形状有不同的要求,分防转结构和不防转结构。

圆柱销

图 为常用的圆柱定位销,当工件直径小于10MM时,为避免销子因撞击而折断,或热处理淬裂,通常将根部导出R角,应用时在检具上体上做出沉孔,使定位圆销圆角部分沉入孔内而不影响定位。如 图 所示 ,大批量生产时,为了便于更换定位销可采用图 所示带衬套结构,圆柱定位销的工作部分直径通常根据加工要求按g5/g6 /f6/f6制造,定位销与检具体配合可参考标准。

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圆锥定位销

图 所示 为工件以圆孔在圆锥销上的定位示意图,它限制了工件的 三个自由度,锥销与圆孔沿孔口接触,孔口的形状直接影响接触情况,从而影响定位精度。图 为整体圆锥销适应于加工过的圆孔,若圆孔为毛坯孔,由于孔误差大,为保证二者接触均匀,采用 图所示结构。

大众定位销计算方法(摘自大众检具设计标准)

零件在检具上的定位通常采用2个定位孔,定位的的方式和位置根据图纸中的RPS的说明来规定。

通常采用以下两种定位方式

四方位定位销---图纸上一般定义为RPS:Hxy,Hxz或Hyz

两方位定位销---图纸上一般定义为RPS:Hx,Hy或Hz

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定位销A1(四方位定位销)在检具和测量支架上通常采用相同的结构

定位销A2(两方位定位销)根据检具和测量支架不同的形式,需采用不同的结构形式,对于检具,定位销A2结构为两头销,一端定位,一端检测。

对于测量支架,定位销A2结构为单头销,仅做定位作用。

圆柱定位销的计算方法

对于圆形孔,采用圆柱定位销的,圆柱销的直径D根据经验公式推出:

D2=额定孔径最大值-0.1mm

例如:额定圆孔直径为∅17 +0.2/0 ,则相应的圆柱销直径D2=17.2-0.1=17.1mm,考虑到制造公差0-0.02,推出D2=18.1-0.02mm

对于长形孔,且采用圆柱定位销的,圆柱定位销的直径D2,根据如下经验公式推出:

D2=额定孔径最大值-0.1

例如:额定长形孔径为18.0+0.2/0 X 9.0+0.2/0

则相应的圆柱销直径:

D2长度方向=18.2-0.1=18.1mm,推出D2长度方向=18.1-0.02

D2宽度方向=9.2-0.1=9.1mm,推出D2长度方向=9.1-0.02

定位销为锥形销的情况

锥形销定位适用于下列情况:

1) 根据RPS要求,零件定位孔附件有定位面

2) 零件料厚B>1.2mm

锥形定位销的计算方法

对于圆形孔,采用锥形定位销的,锥形定位销最大圆锥直径D2,根据经验公式推出:

D2=额定孔径最大值+附加余量0.5mm

例如:额定圆孔径为∅17.0+0.2/0,则相应的圆锥销直径D2=17.2+0.5=17.7mm, 考虑到制造公差0/+0.1, 推出D2=17.7+0.1/0 mm

对于长形孔,且采用圆锥销,圆锥销的直径D2,根据如下经验公式推出:

D2=额定孔径最大值+附加余量0.5mm

例如:额定长形孔径为 18.0+0.2/0 X 9.0+0.2/0

则相应的圆锥销直径:

D2长度方向=18.2+0.5=18.7mm,考虑到制造公差+0.1/0,推出D2长度方向=18.7+0.1

D2宽度方向=9.2+0.5=9.7mm, 考虑到制造公差+0.1/0,推出D2长度方向=9.7+0.1

定位锥销(两方位定位销)两头销的结构形式

在检具上,当RPS2作为定位孔时,通常该孔同时具有检测的功能要求,因此,定位销通常设置为两头销,其工作顺心为:1)先检测孔位置度 2)在完成定位

柱形定位定位销

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锥形定位销

锥形销的结构取决于D2,D2=孔径最大直径+附件余量0.5

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锥形定位销A2的计算

圆孔柱形销A2的计算方法(两头销)

定位部分- D2的计算根据下列公式计算 D2=孔径的最大尺寸-0.1

例如 定位孔∅17.0 +0.2/0 孔的位置度为:X=±0.2 Y=0 ,计算其定位尺寸和检测尺寸

定位尺寸 D2=17.2-0.1=17.1 制造时考虑到制造公差0.02 ,得出D2=17.1-0.02

检测尺寸 D3=孔径最小尺寸-垂直与定位方向的位置公差=17-0.4=16.6 制造时考虑到制造公差,得出D3=16.6-0.02

长形孔锥形销A2的计算方法(两头销)

例如 18+0.2X9+0.2 ,其位置公差为X=±0.2 Y=0 ,计算其定位尺寸和检测尺寸

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定位尺寸 D2=9.2-0.1=9.1制造时考虑到制造公差0.02 ,得出D2=9.1-0.02

检测尺寸 B=孔径的最小尺寸-0.1mm 例如 B=9.0-0.1=8.9制造时考虑到制造公差0.02 ,得出D2=8.9-0.02

L=孔径的最小尺寸-长度方向位置公差 L=18-0.4=17.6 制造时考虑到制造公差0.02得出D2=17.6-0.02

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检具的检测装置设计

冲压产品的检测一般有轮廓检测,孔径检测,孔位置度检测,翻边高度的检测,根据图纸要求设计检测结构和装置,

汽车大型饰件一般都是采用化工原料或者纺织面料制成,其相对于车身零件具有许多不同的特点,它一般具有体型大,型面和结构复杂,零件刚性差,多为空间尺寸的特点,一般的检测方式多为型面检测。一般有匹配要求的塑料件,卡扣和卡脚,定位凸台较多,大部分会检测与其他零件相匹配的面轮廓。

汽车检具的核心部分为检测 ,检具在使用的过程中,主要由下面几大检测内容组成。

1.孔位和槽检测,孔位和槽检测一般检测方式分为,活动检测销,目视刻线,划线销

2.螺柱和螺栓的检测,内径检测销,直角检测块,十字滑块+百分表,目测等

3.轮廓面检测,偏移面+尖角塞尺或卡尺或通止规,平齐面+样板,百分表等

4.KPC点检测,百分表,EDC等

检测销检测

检测销由导向,检测及手柄三部分组成

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在检测孔内,为保证检测销顺利进行检测,必须安装导向轴套,导向轴套和检具型体固定,同时轴套上平面必须低于冲压件下表面8正负1MM, 如果零件通过模具在同一工序加工出一组相同技术要求的孔,如果用检测销检测,通常只对间距最大的两个孔检测,其他不作检测,为保证检测销定位准确,必须安装导向轴套,导向轴套的中心相对于车身坐标线的定位精度控制在正负0.05MM内,检测销和相应导向轴套的结构根据待检测孔形状的不同,分防转结构和不防转结构。每个检测销配置 3毫米尼龙绳,并将其固定与检具型体的适当部位

销盒 的安置:定位销和检测销用后应安放与销盒内,并且用夹头夹住,销盒安放与检具型体侧面,底板上部的适当位置中

如果检具多于3个检测销,则在检具适当的位置用数值标注,以示区别

欧美系检测销制作标准

对于检测销检验的孔,为了便于检具作为测量支架使用,测量机测量探针能够顺畅地测量孔径,缺口等特征,为此在型体相应部位必须加工(或安装)作够大的自由面,由此探针能够借此实现进给,后退等编程动作,具体方法:自由面直径大小:孔径直径+7MM,深度;从零件下表面向下8MM的沉孔,沉孔底部和周边涂黑色

对于划线检测孔,如装配孔,其公差要求大于等于0.5mm,并小于等于1MM,通常采用划线目测的方法,其方法 在型体相应部位加工离零件下表面2MM 的凸台,凸台表面涂红色,按孔径形状刻注白色曲线和十字架

对于目测检测孔,如串线孔,工艺孔,其公差要求大于等于1 通常采用目视检查,其方法,在型体相应部位加工离零件下表面8MM(6MM)沉孔,沉孔底部和周边涂黑色

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非功能孔划线检测结构示意图

圆孔的划线一般刻0,3线及中心线,对于小于6MM孔一般只刻0线及中心线,异性孔只作0.3线,刻线若无特殊要求在3位面上。

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检测销计算方法

检测销设计

上海大众汽车检测销计算方法

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线性尺寸下的检测销计算方法:

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上海通用汽车检测销计算方法:

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欧美汽车零部件厂检具检测销计算方法:

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例如:一个孔径为∅6.0+0.1/-0.1的产品,主基准下的位置度为0.3,按最大实体原则,算出该检测销的设计尺寸?

解:该产品孔径为圆孔,空径下限值为∅5.9,可按表 查出检测销的磨损量

∅D= 产品尺寸+下偏差-位置度+1/10位置度+磨损量

=∅5.9-0.3+0.03+0.01

=∅5.64

按检测销的制造公差+0.02/0,最终检测销的设计尺寸为∅5.64+0.02/0

例如:产品为柱子,直径为∅6.0+0.1/-0.1的产品,主基准下的位置度为0.3,按最大实体原则,算出该检测销的设计尺寸?

解:该产品孔径为圆孔,空径下限值为∅5.9,可按表 查出检测销的磨损量

∅D= 产品尺寸+下偏差+-位置度-1/10位置度-磨损量

=∅5.9+0.3-0.03-0.01

=∅6.16

按检测销的制造公差-0.02/0,最终检测销的设计尺寸为∅6.16-0.02/0

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