RPS基准点系统

一、前言二、RPS系统的定义及作用三、RPS系统的五大规则四、RPS系统的制定过程五、结束语内容提要长期以来，大量的尺寸超差给汽车制造企业带来重大损失，不仅严重影响零件功能，而且经常导致零件报废使汽车成本增加。尺寸偏差大给整车匹配带来的麻烦更大：间隙和面差不合格而且原因查找较为困难。因此保证零件尺寸精度是每个汽车制造企业追求的目标。随着汽车工业技术的进步和业内思想观念的转变，零件尺寸精度的保证已不再仅仅是生产部门和质量保证部门的事情，而是从产品开发阶段就开始考虑了。RPS就是基于这种思想被发明出来，并被世界各大汽车公司使用。发明者是率先采用流水线作业的美国福特公司。在大众公司，RPS被指定成为公司标准VW01055。下面从以下几个方面介绍RPS系统，以便大家更好的认识和理解RPS系统。一、前言二、RPS系统的定义及作用RPS是德语单词Referenzpunkt-System(定位点系统）的缩写。RPS系统就是规定一些从开发到制造、检测直至批量装车各个环节所有涉及到的人员共同遵循的定位点及公差、要求。在确定这些定位点时必须遵循RPS系统的规则。RPS系统的主要作用主要体现在以下三个方面：（一）、避免了由于基准点的变换造成零件公差加大。•例如：要在板件上钻孔B和C，这两个孔与其他件上销钉配合，公差越小越好。零件上还需要钻出孔D,见图1、图2。下面用两种方式来进行加工。1、加工时基准点发生变化。（如图1）加工时基准发生变化（图1）步骤1：用孔A定位冲出B和DAB之间的位置度公差为±0.1AD之间的位置度公差为±0.1步骤2：用孔D定位冲孔C（这时基准由孔A变成孔D）DC之间的位置度公差为±0.1孔B和孔C之间的位置度公差A…B±0.1A…D±0.1D…C±0.1B…C±0.32、加工时基准点不发生变化。（如图2）步骤1、用孔A定位冲出孔B和孔DAB之间的位置度公差为±0.1AD之间的位置度公差为±0.1步骤2、板件仍以孔A定位冲孔C（基准没有发生变化，还是孔A）AC之间的位置度公差为±0.1加工时基准不发生变化（图2）孔B和孔C之间的位置度公差A…B±0.1A…C±0.1B…C±0.2比较1、2两种加工方式，可以得出：加工孔C时基准不变比基准变换造成的公差减少了±0.1mm•上面的例子给我们的提示是：为避免基准变换，必须事先规定好在制造和测量过程中的基准点。这样就可以有效的减少零部件加工误差。生产部门凭经验比较随意地确定基准点，很容易造成产品公差的失控。（二）、避免了模板（定位板或定位块）的使用。定位板是对于使用坯料或坯件的冲裁及工件冲孔、修边、弯曲、拉深等定位专用装置。模具中设置定位板的目的是保证前后工序的相对位置精度及工件内孔与外轮廓的位置精度的要求。图3为定位板结构，对于外形简单的可以使用a、b、c、d所示的外形定位板结构。对于形状较为复杂的工件，则选择e、g所示的结构。若工件需要多道冲压工序完成时，则定位板需要以同一个定位基准，使定位单一化，以避免定位基准不一致而造成工件的累积误差。定位板得使用有很大的局限性，并且增大了加工时间，如果工装用RPS点定位，那么加工就变成直接加工，定位板不在做为辅助定位工具。如图4所示定位板的结构形式（图3）不用模板加工的情况（图4）用RPS点做定位孔（三）、RPS点是模具、工装夹具、检具的定位点。•为了实现统一的定位技术规则，必须保证：模具工装夹具检具都按照RPS点来进行制造。这一点是RPS系统中最重要的作用。三、RPS系统的五大规则为了使RPS系统在实际当中发挥作用，必须遵守以下五大规则：•3-2-1规则•坐标平行规则•统一性规则•尺寸标注规则•RPS尺寸图1、3-2-1规则物体在空间有6个自由度，即沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动，用符号表示为X，Y，Z，X（旋转），Y（旋转），Z（旋转）。如果完全限制了刚体的6个自由度，则物体在空间就有一个完全确定的位置。采用六个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的6个自由度，实现完全定位，称为6点定位原理。如图6所示按照3-2-1规则，保持刚体的平衡状态需要6个定位点。如图6、7所示。其中：3个定位点在Z方向2个定位点在Y方向1个定位点在X方向刚体的6个自由度（图6）刚体的6个定位点（图7）1、3-2-1规则对于没有孔的零件，6个RPS点是必须的。而有孔的零件往往将孔设定为RPS点。一个圆孔可以限定2个自由度，如图8所示。图中给定的RPS点限定了3个自由度。因此本例中RPS点只有4个。这个圆孔限定了X、Y方向的平移这个平面作为Z方向的一个定位点，和孔定义为一个RPS点图8带孔零件的自由度1、3-2-1规则•对于大的或者刚度不足的零件，在保障了3-2-1原则的前提下，还需要附加的定位点来保证零件的平衡状态。如图9所示。补充：N-2-1规则•图中RPS5fz是一个附加定位点，它的命名与主RPS点相似，但定位用小写字母表示。图9大的或刚度不足的零件需要附加定位点补充：RPS点的标注格式RPS理论中，对RPS点的标注格式做了详细的规定。具体规定方法，可参照VW01055的标注要求。如图10所示图10RPS点的标注方式2、坐标平行规则在测量和加工时，零件的放置必须保证能够获得精确的结果。下面通过两种定位系统的对比来分析坐标平行规则的重要性。如图11所示，两种不同的定位系统。定位系统1定位系统2图11两种定位系统2、坐标平行规则将合格的零件放到两种定位系统中，似乎看不出有什么不同，见图12：图12将合格的零件放到两种定位系统中2、坐标平行规则当零件出现了制造误差，如图13所示，2个零件在X方向上存在偏差——它们比合格的零件做短了。定位系统1定位系统2图13零件在X方向上存在偏差2、坐标平行规则将这两个零件分别放到两个定位系统中测量，如图14所示。定位系统1定位系统2图14将X方向存在偏差的零件放到两个定位系统中测量2、坐标平行规则可以看出：倾斜放置会导致测量结果的不正确。这里出现了Z方向的测量偏差，其实Z方向是正确的。同时看出测量得到的X方向的偏差值也是不正确的。倾斜放置造成的测量结果会导致一些严重的后果：1、尺寸合格的零件会被错误的当成废品2、模具根据错误的测量结果在X、Z方向上进行修改，其实Z方向并没有错误偏差。3、工装被不正确的调整了。4、通过上述做法导致后来生产的产品都是废品。因此，正确的结论是：为了获得准确的结果，定位点应当是平行于坐标轴的。2、坐标平行规则不过在有些零件上是找不到与坐标轴平行的平面做RPS点的，如图15图15零件上没有与Z轴平行的平面做定位点2、坐标平行规则这时，在不影响功能的基础上应当设计出平行于坐标轴的平面座位RPS点，如图16所示在零件上压出与坐标轴平行的平面做为定位面。（设计过程中应当考虑到工艺可行性）图16压出与坐标轴平行的平面☆：如果在工艺设计中出现没有与坐标平面平行的定位点，则需要考虑到用容易控制的曲面或者是在曲面上找出较平的面或是小平面进行定位。具体的定位需要同生产、工艺焊接人员进行全面商讨后，方可确定。对于这种特殊的结构需要作出特殊标识，以便后期进行结构整改或者优化结构提供了一定的理论依据。3、统一性规则RPS系统的主旨在于通过避免基准转换来保证制造工艺过程的可靠性和可重复的精确性。RPS系统的统一性规则要求从产品开发阶段直到批量生产，RPS点的使用贯穿始终。当然不是所有的RPS点都一直使用下去，那样的话在总成零件上就会有很多重复的点。下面从纵梁到地板总成的焊接流程来看RPS点按统一性原则的应用。图17是总成焊接准备前各零件RPS点的分布情况。3、统一性规则图17焊接前RPS点分布情况3、统一性规则图18是地板总成焊接后RPS点再一次重新确定的情况。可以看到总成上的RPS1、RPS2、RPS3、RPS4（支点）以及附加RPS点RPS7、RPS8都是从前面沿用使用的，只不过重新排了序。图18地板总成焊接完成后RPS点再一次确定的情况3、统一性规则RPS系统的统一性规则还要求所有工艺流程中的输送装置原则上都要使用RPS点作为支点，如图19所示。图19输送装置使用RPS点作为支点4、尺寸标注规则在图纸中尺寸一般是从整车坐标线引出和标注的，往往不标注实际尺寸。这种标注方式会造成推算尺寸公差的增大。如图20所示。图20从整车坐标线引出尺寸线尺寸AB间的公差是±0.4；因为A点和B点从坐标线引出的尺寸都有±0.2的公差。但是在零件图纸上画出整车坐标系是有意义的——这可以确定零件在整车中的位置，这个是零件设计过程重要的基础。可是对零件的制造和测量而言，采用整车坐标会带来很多困难。4、尺寸标注规则RPS系统要求建立起零件自身的坐标系——零件坐标系，并以此作为基础。零件坐标系是以整车坐标系为基础建立起来的，下面有两种建立方式：1、通过整车坐标系中平移建立，这个是通常的情况2、通过整车坐标系中旋转建立，这个是特殊的情况图21在整车坐标系中平移建立零件坐标系图21描述了通过整车坐标系中平移建立零件坐标系的情形。4、尺寸标注规则图22则描述了通过在整车坐标系中旋转建立零件坐标系的情况。图22通过在整车坐标系旋转建立零件坐标系在零件坐标系中一个点相对于基准点的距离成为名义尺寸。名义尺寸可以通过加减法算出绝对值。名义尺寸标注在图纸RPS表格中。4、尺寸标注规则在产品图中，在确定RPS点的部位画出网格框并引出箭头线标出名称，如图23所示。同时在图中列出RPS表格。RPS表格已被规定为图纸内容重要的组成部分。RPS表格的形式及各栏目意义如表1所示。图23图纸标注的实例表1图纸中RPS表格样式5、RPS尺寸图RPS尺寸图是在图纸完成之前的一种工作用图，供SE小组确定RPS点填写和讨论时使用，并作为开发工作中的指导性文件。RPS尺寸图有固定的格式，如图24所示。图24RPS尺寸图四、RPS系统的制定过程从机构组织方面看，RPS系统是由同步工程小组（SE)确定的。同步工程小组由下面各部门的专业人员组成：开发部门质量保证部门生产部门规划部门协作厂家早在产品开发阶段，各部门的专业人员就在同步工程小组内达成共识的前提下确定零件的RPS系统。这是因为在后续过程中如果再进行产品更改，就会造成更高费用的发生。四、RPS系统的制定过程统一的RPS系统使用规则可以使查找错误、分析错误变得既快捷又清晰。令外，根据RPS系统方法制定出目标清晰的措施能够有效控制住高费用的更改过程。RPS系统制定过程可以分为下面六个步骤：在六个步骤中，功能研究最为重要，其他步骤需要为功能研究服务。在RPS系统指定过程中，有经验的人员参与也尤为重要。五、结束语没有规矩，不成方圆——RPS系统的思想基础。RPS系统对于我们还是一个很新的技术。如何利用这门技术提高我们的产品质量也是后期需要进行努力的方向。特别是将该技术引入到我们开发产品过程中，也是后期需要关注的方向。