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RPS理论基础知识二零一五年三月一、RPS基本理论•RPS是德语单词REFERENZ-PUCKT-SYSTEM(定位点系统)的缩写;英语转译为ReferencePointSystem，即称作定位参考点系统。每个定位参考点叫做RPS点。RPS系统的制定•在组织结构方面，RPS系统是由同步工程小组确定的。同步工程小组的成员应由开发部门、质量保证部门、生产部门、规划部门和协作厂家共同组成。这样的组织结构可以保证在产品的设计开发中，兼顾各个方面，使大家具有统一性。在生产中一旦出现问题，查找目标清晰，解决问题快捷，可有效地控制质量，降低成本。RPS点的定义•在汽车坐标系中，用于加工、安装、检测的统一定位点。K点的定义RPS系统的K点原自于德文“KOORDINATEN”坐标，或者“KOORDINATENKREUZ”坐标交叉点。按大众标准VW01055-1996《基准点系统-RPS-图示法》标示为K点(记为K1，K2……依顺序排列)。确定点、面的相对坐标标记为AE1，AE2，AE3……依K点顺序排列。•（1）K点是设计各分总成零件的设计基准点：例如图2中所示的安全气囊的K点。局部坐标基准面AE49是由其气囊爆破弹出方向确定的。是确定仪表板弱化线，气囊支架，气囊在仪表板总成布置位置（隐含气囊爆破保护性能），与加强梁固定点等零件关键系统联系点。避免因设计基准点不同引起设计误差。是影响性能功能点。•（2）K点是其各分总成制造工装，检具共同遵守的测量基准点，可保证各零件各工序工装的一致性，避免因制造、检测基准点不同引起制造误差分歧，便于问题的追溯解决。•（3）K点是各分总成及零件装配后保证功能（如配合功能）基准点。•（4）K点是零件单独测量时的相对坐标原点。因零件测量采取相对坐标，可减少累积误差，提高制造，测量精度。如图4所示K点取零件的主测量基准点，即装配的主定位点，通常情况下选取RPS1点的坐标值。取RPS1作K点，相当于工件的坐标原点，便于检测。二、RPS系统的研究对象•RPS系统的制定要进行六个方面的研究：•①产品的功能研究。首先要对产品零件的自身及其周围零件的关系加以研究，确定零件的功能，按照功能的重要程度将功能排序。•②产品的公差研究。在保证产品的功能要求下，确定产品的公差要求，即确定尺寸公差和形位公差的特征项目以及公差等级。公差要求要兼顾制造、安装和检测要求的统一性。•③RPS系统的制定。RPS系统的制定必须符合零件功能重要性的排序结果和公差要求，确定每个RPS点。•④定位基准尺寸的确定。由同步工程小组确定的RPS点需要填入RPS尺寸图表中。他是产品图纸完成之前具有约束力的指导性文件。•⑤产品的公差计算。在进行产品的公差计算时，应当充分利用RPS系统，来保证设计目标的实现。•⑥画出产品图纸。将以上五个阶段的研究结果，按照机械制图标准、公差标准的标注方法，画出正式的产品图纸。三、RPS系统的3—2—1规则•一个刚体在空间运动中有6个自由度，即沿三个坐标轴的移动和绕着三个坐标轴的转动。在加工时，要使刚体的位置确定，必须要限制这6个自由度。•使一个刚体的空间位置确定性需要6个定位点。其中3个定位点确定一个接触面积最大的基准平面，即限定了1个坐标轴方向的位移，2个绕坐标轴的转动；再用构成最长直线段的2个定位点确定第二个基准平面，即限定了第2个坐标轴方向的位移和绕另1个坐标轴的转动；再用1个定位点确定第三个坐标方向，由此零件在空间的位置即确定下来，这就是3—2—1规则。对于没有孔的零件，需要用6个RPS点固定位置。A1、A2、A3点确定了xoy平面，限定了零件在z方向的移动和绕x、y轴的转动；B1、B2点确定了x轴方向，即限定了零件沿y轴方向的移动和绕z轴的转动；C点限定了零件沿x轴方向的移动。6个RPS点将零件加工时的位置固定在夹具上。有安装孔的零件只需要4个RPS点即可定位•A1、A2与H孔的F平面限定了零件的z平面；H孔限定了x，y方向的平移，F平面作为z方向的一个点和H孔定义为一个RPS点；B点限定了绕z轴的转动。图纸中常用的基准表示法GB/T17851-1999《形位公差基准和基准体系》GB/T1182基准选择的原则•基准即可认为是RPS点•图纸上标注的基准为检测基准需要考虑：•与加工时夹紧定位保持统一；•与安装时结合面保持一致；•要有利于检测，保证检测数值可靠、可信。RPS系统的其他规则•1、坐标平行规则•在测量和加工时，零件的放置位置必须保持平行才能够获得精确的结果。倾斜放置零件会造成测量结果不正确，导致产品的误收或误费，或者工装夹具等产生不正确地调整。为此，定位点应当尽可能地平行于坐标轴。2、统一性规则•RPS系统的宗旨是通过避免基准的转变来保证制造工艺过程的可靠性。利用RPS点的可重复利用性，以提高产品的精度和质量。•RPS系统的统一性规则要求从产品开发阶段，直到产品生产出来，RPS点的使用应当贯彻始终。需要指出的是RPS点不是全部一直在用，像有些保证加工刚度的辅助RPS点，在装配时就不会用。•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点作为固定支点。汽车坐标系的网格线——用于汽车零件尺寸标注•在汽车设计中，为建立RPS基准点系统，要对一辆汽车各大总成进行尺寸标注，提高汽车的整车装配精度，必须建立一个汽车的整体坐标系。•汽车的整体坐标系采用右手定则，用网格线表示。在坐标系中，X为汽车的长度方向，Y为宽度方向，Z为高度方向，见图1。汽车系统的网格线以100mm间隔向坐标零平面往外扩展。•为了保证车身零件制造和装配精度，要求坐标网线的精度±0.1mm，800×800mm2的网格中两对角线的误差不超过±0.2mm，车身图的精度应保证为±0.25mm。•Z-高度方向零平面•取Z轴原点所在平面为的零平面。高度方向的原点Z0一般取汽车满载时车架纵梁的上翼缘面，或者地板平面，或者通过前轮中心的水平线。零平面上方为“+”，零平面上方为“-”。•X-长度方向零平面•通过汽车前轮中心线并垂直于高度方向零平面的平面作为长度方向坐标的零平面。零平面前方为“-”，零平面后方为“+”。坐标零平面•Y-宽度方向零平面•把汽车的纵向对称平面作为宽度方向坐标的零平面。面对仪表板，零平面左侧为“-”，零平面右侧为“+”。•由此坐标系的轴线出发，画出平行于坐标轴的网线，网线间隔取为100mm，可以向汽车内部渗透。在此网线上可以找到汽车上所有零部件的位置，由此可以借助网线对每个零部件进行尺寸标注。建立RPS尺寸图•RPS尺寸图是在完成正式图纸之前的一种工作用图，可供同步工程小组确定RPS点填写和讨论使用。建立整个产品系统的RPS尺寸图，必须要对系统中的零、部件统一编号，统一规定命名，以便于识别。对于部装图、局部向视图要在表格中一一列出，以便于察看。•区域I填写RPS点；检测点：用Pt.x表示，P—英文大写，t—英文小写，x——代表英文小写字母，从a开始。第1列填写各点标注所在的图纸表示区域，第2列填写各点的名称。第3～5列填写各点在汽车整体坐标系中的x、y、z数值。区域I区域III区域II•区域II填写RPS点的检测区域或安装类型的尺寸说明，图纸上检测或安装接触区域边界用虚线表示，区域内剖面线为45°相互垂直的细实线。区域I区域III区域II•区域III为零部件的相对坐标，填写RPS点和检测点在零件坐标系中各点的数值，尺寸公差，位置度公差。其中第1行参考点即为K点，没有客户指定的功能要求，取零件的主测量点RPS1为相对坐标原点。第1、2、3列为各点在相对坐标系下坐标值。第4、5、6列为各点的尺寸公差值，不写执行未注尺寸公差。第6列为位置度公差。区域I区域III区域II•①主测量点用大写字母表示。H——代表孔；F——代表平面；T——代表理论上的点，为两个支点的平均值。•②支点用小写字母表示。h——代表孔；f——代表平面；t——代表理论上的点，为两个支点的平均值。•③定位方向用小写字母表示。x，y，z用于表示汽车全方位网络坐标系中，构件平行定位的坐标值。a，b，c用于表示构件绕坐标轴旋转的角度值。在转动坐标系中，构件的转角数据以及转动次序必须标出，转角用代数值表示，正值表示逆时针转，负值表示顺时针转。RPS标注图纸上，RPS点的分布要尽量放置于一张图上，例如图所示。RPS点的具体接触面可通过局部剖视图展现，例如图所示。RPS表格填写要求•RPS点的尺寸和公差用RPS表格来表达，如图4所示。•构件的尺寸从汽车整体坐标系原点开始。而零件的检测是从零件的相对坐标点，即参考点（K点）开始。•主定位点为主测量（装配）点，相对于汽车坐标系应在定位方向上处于无公差地位。主定位点满足3-2-1准则。•辅助定位点在定位方向上应该给出公差精度要求。RPS表格填写要求•零件的坐标原点通常设定为RPS1点，应明显地标注在图纸上或表格中。如果一个点中有两个或三个定位方向受约束，则必须分别按孔或平面标注公差。在这种情况下，必须在表格中用一行突出地表示此平面，即填写在区域II中。RPS点制定原则•3点定一个最大面，其定位点通常为3+n点。主定位点为3个，且公差为“0”，其余为辅助定位点公差≠“0”。各点之间所在平面最好在同一平面，或相互平行。•2点定一条最长线，应在一侧，也可以2+1（2）点，主定位点为2个公差为“0”，其余为辅助定位点公差≠“0”。•1点限定第6个自由度，主定位点为1个公差为“0”•RPS系统最多6个公差为“0”的点。一、满足3-2-1定位准则RPS1Fx，RPS2Fx——2点确定x轴RPS4Fz，RPS5Fz，RPS6Fz，RPS7fz——3+n点确定z平面RPS3Fy——1点确定y方向•RPS定位系统设计时，既要保证安装功能，又要考虑定位要求。避免在曲面或斜面上取点，以保证定位准确，减少尺寸累计误差。•考虑具有一定的结合强度，RPS的应在一个具有一定结合面的凸台上，通常结合面尺寸=2结合孔径RPS点制定原则二、RPS点定位要保证准确可靠，具有一定的结合强度。结合面尺寸≥2孔径•为保证产品在安装时通过性能好，要避免2个结合件尺寸公差限定死，有一个要放开尺寸，留有一定的调整尺寸。例如利用长圆孔作为调整孔，或将1个结合孔放大。开长圆孔时注意长孔方向，一定是安装的调整方向，防止开在限位方向上。•要检查RPS定位系统设计数据是否干涉，防止设计误差造成结合面根本贴不上。RPS点制定原则三、保证好安装利用长圆孔调整安装尺寸误差