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保障保障尺寸尺寸精度的精度的RPSRPS系统系统乘用车研究院乘用车研究院孙熙平孙熙平20072007--0202--0202尺寸失控的车是这个样子的......前前言言长期以来，大量的尺寸长期以来，大量的尺寸偏偏差给汽车制造企业带差给汽车制造企业带来重大损失：不仅严重影响零件来重大损失：不仅严重影响零件的性的性能发挥，而且能发挥，而且导致零件报废导致零件报废的频率增加，的频率增加，使汽车使汽车的的成本增加。成本增加。尺尺寸偏差还给整车匹配带来大的间隙产生和平度的不寸偏差还给整车匹配带来大的间隙产生和平度的不合格、原因难以查找等大的麻烦。零件尺寸精度的合格、原因难以查找等大的麻烦。零件尺寸精度的保证是每一个汽车制造企业追求的质量目标。谁是保证是每一个汽车制造企业追求的质量目标。谁是保证零件尺寸精度的主角？许多人往往认为这是生保证零件尺寸精度的主角？许多人往往认为这是生产部门和质量保证部门的事情，而开发部门只要完产部门和质量保证部门的事情，而开发部门只要完成理论和概念设计就大功告成了。成理论和概念设计就大功告成了。随着汽车工业技术的进步和业内人士思想观念的转随着汽车工业技术的进步和业内人士思想观念的转变，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。保证部门的事情，而是从产品开发阶段就开始考虑了。RPSRPS系统就是出于这种思想被发明出来并被世界各大汽系统就是出于这种思想被发明出来并被世界各大汽车公司投入到使用当中。发明者是率先采用流水线作业车公司投入到使用当中。发明者是率先采用流水线作业而带来世界汽车工业革命的美国福特公司。而带来世界汽车工业革命的美国福特公司。下面从几个方面对下面从几个方面对RPSRPS系统作以介绍，以便系统作以介绍，以便大家更好地了解和使用这个系统。大家更好地了解和使用这个系统。一一RPSRPS系统的定义和作用系统的定义和作用RPSRPS是德语单词是德语单词ReferenzpunktReferenzpunkt--System(System(定位点定位点系统系统))的缩写。的缩写。RPSRPS系统就是规定一些从开发到制造、检测直至批系统就是规定一些从开发到制造、检测直至批量装车各环节所有涉及到的人员共同遵循的定位点及其量装车各环节所有涉及到的人员共同遵循的定位点及其公差、要求。公差、要求。在确定这些定位点时必须遵循在确定这些定位点时必须遵循RPSRPS系统的系统的规则，这一点后面会详细论述。规则，这一点后面会详细论述。RPSRPS系统的作用主要体现在下面三个方面：系统的作用主要体现在下面三个方面：1.1.避免了由于基准点的变换造成零件尺寸公差加大避免了由于基准点的变换造成零件尺寸公差加大例如：要在板件上钻孔例如：要在板件上钻孔BB和和CC，这两个孔与其它件上销钉配合，公差要求越，这两个孔与其它件上销钉配合，公差要求越小越好。下面用两种方式加工：小越好。下面用两种方式加工：图1加工时基准点发生变换步骤1用孔A定位冲出孔B和孔D公差A…B=+/-0.1A…D=+/-0.1步骤2用孔D定位冲孔C(这时基准由孔A变为孔D)公差D…C=+/-0.1孔B、孔C距离公差结果A…B=+/-0.1A…D=+/-0.1D…C=+/-0.1B…C=+/-0.3(1)加工时基准点发生变换步骤1用孔A定位冲出孔B和孔D公差A…B=+/-0.1A…D=+/-0.1步骤2板件仍以孔A定位冲孔C(基准没有变化)公差A…C=+/-0.1孔B、孔C距离公差结果A…B=+/-0.1A…C=+/-0.1B…C=+/-0.2(2)加工时基准不变化图2加工时基准不变化比较两种情况可以看出，加工孔比较两种情况可以看出，加工孔CC时基准不变比基准变换时基准不变比基准变换造成的公差减小了造成的公差减小了+/+/--0.1mm0.1mm上面例子给我们的提示是：为避免基准变上面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换，必须事先规定好在制造和测量过程中的基准点。过去产品图纸没有规定基准点，生产部准点。过去产品图纸没有规定基准点，生产部门凭经验比较随意地确定基准点，很容易造成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。产品公差的失控。2.2.避免了模板的使用避免了模板的使用模板的使用有很大的局限性，并且增加了加工时间。规定工装用模板的使用有很大的局限性，并且增加了加工时间。规定工装用RPSRPS点调点调准，那么加工就变成是直接的了，模板不再作为辅助定位工具，参见图准，那么加工就变成是直接的了，模板不再作为辅助定位工具，参见图33。。图3加工时不用模板用用RPSRPS点点作作定定位位点点3.RPS点是模具、工装、检具的定位点。为了实现统一的定位技术规则，必须保证模具工装检具都按照RPS点来制造。这一点是RPS系统最重要的作用。二二RPSRPS系统的五条规则系统的五条规则为了使为了使RPSRPS系统在实际当中发挥作用，必须遵守下面系统在实际当中发挥作用，必须遵守下面五条规则：五条规则：33--22--11规则规则坐标平行规则坐标平行规则统一性规则统一性规则尺寸标注规则尺寸标注规则RPSRPS尺寸图尺寸图11、、33--22--11规则规则一个刚体的平行移动和转动共有一个刚体的平行移动和转动共有66个自由度。限制其个自由度。限制其66个自由个自由度，刚体才能保持平衡。按照度，刚体才能保持平衡。按照33--22--11规则，保持刚体平衡状态需要规则，保持刚体平衡状态需要66个个定位点，如图定位点，如图44所示：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3-2-1规则由此得来。这些点就是RPS系统的定位点，称为RPS点。3个旋转自由度3个平移自由度定位点图4刚体的6个自由度对于没有孔的零件，对于没有孔的零件，66个个RPSRPS点是必须的。而有孔的零件点是必须的。而有孔的零件往往将孔设定为往往将孔设定为RPSRPS点。一个圆点。一个圆孔可以限定孔可以限定22个自由度，如图个自由度，如图55所示。图中给出的所示。图中给出的RPSRPS点限定了点限定了33个自由度，因此本例子中只有个自由度，因此本例子中只有44个个RPSRPS点。点。这个圆孔限定了X，Y方向的平移这个平面作为Z方向的1个定位点，和孔定义为一个RPS点图5带孔零件RPS点限定的自由度但是对于大的刚但是对于大的刚度不足的零，在保度不足的零，在保障了障了33--22--11规则的规则的前提下，还需要附前提下，还需要附加的定位点来保证加的定位点来保证零件的平衡状态，零件的平衡状态，如图如图66所示。所示。图6大的刚度不足零件需要附加定位点图中图中RPS5fzRPS5fz是是附加定位点，它的附加定位点，它的命名与主命名与主RPSRPS点相点相似，但定位方式用似，但定位方式用小写字母表示。小写字母表示。平面定位方向平面定位点标记字母孔定位方向孔定位点标记字母带有序号的RPS点名称H,h=孔/销定位F,f=平面/棱边/球面/顶点定位T,t=理论点RPS点的标注方式2.2.坐标平行规则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。图过两种定位系统的对比来分析坐标平行规则的重要性。图77所示为两种定位所示为两种定位系统。系统。图7两种定位系统定位系统2定位系统1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88：：图8将合格的零件放到两种定位系统中定位系统2定位系统1当零件出现了制造公差，如图当零件出现了制造公差，如图99所示，所示，22个零件在个零件在XX方向存在偏差方向存在偏差----它们比合格零它们比合格零件做短了。件做短了。定位系统2定位系统1图9零件在X方向存在偏差将这两个零件分别放到两个定位系统中进行测量，如图将这两个零件分别放到两个定位系统中进行测量，如图1010所示：所示：定位系统1定位系统2图10将X方向存在偏差的零件放到两个定位系统中测可以看出倾斜放置会导致测量的结果不正确。这里出现了可以看出倾斜放置会导致测量的结果不正确。这里出现了ZZ方向的测量偏差。方向的测量偏差。其实零件在其实零件在ZZ方向是正确的。同时还可以看出测量得到的方向是正确的。同时还可以看出测量得到的XX方向的偏差也是方向的偏差也是不正确的。不正确的。倾斜放置造成的测量结果会导致这样一些严重后果：倾斜放置造成的测量结果会导致这样一些严重后果：¾¾尺寸合格的零件会被错误地当成废品尺寸合格的零件会被错误地当成废品¾¾模具根据错误的测量结果在模具根据错误的测量结果在X,ZX,Z方向上进行修改，其实方向上进行修改，其实ZZ方向并没有错误方向并没有错误¾¾工装被不正确地调整了工装被不正确地调整了¾¾通过上述做法导致后来生产的产品都是废品通过上述做法导致后来生产的产品都是废品因此下面结论的正确性是不言而喻的：因此下面结论的正确性是不言而喻的：为了获得准确的结果，定位点应当是平行于坐标轴的。为了获得准确的结果，定位点应当是平行于坐标轴的。不过在有些零件上是找不到与坐标轴平行的平面做不过在有些零件上是找不到与坐标轴平行的平面做RPSRPS点的，点的，如图如图1111图11零件上没有与Z轴平行的平面做定位点图12压出与坐标轴平行的平面在零件上压出与坐标轴平行的平面在零件上压出与坐标轴平行的平面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作为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作为RPSRPS点，点，如图如图1212所示。所示。3.3.统一性规则统一性规则RPSRPS系统的主旨是通过避免基准转变来保证制造工系统的主旨是通过避免基准转变来保证制造工艺过程的可靠性和可重复利用的精确性。艺过程的可靠性和可重复利用的精确性。RPSRPS系统的统一性规则要求从产品开发阶段直到系统的统一性规则要求从产品开发阶段直到批量生产，批量生产，RPSRPS点的使用贯彻始终。点的使用贯彻始终。当然不是所有的当然不是所有的RPSRPS点都一直使用下去，那样的点都一直使用下去，那样的话在总成零件上就会有许多点是重复的。话在总成零件上就会有许多点是重复的。下面从纵梁到地板总成的焊接流程来看下面从纵梁到地板总成的焊接流程来看RPSRPS点按点按统一性原则的运用。统一性原则的运用。图图1313是总成焊接前各零件是总成焊接前各零件RPSRPS点的分布情况。点的分布情况。图13焊接前RPS点分布情况图图1414是地板总成焊接完成后是地板总成焊接完成后RPSRPS点再一次重新确定的情况。可以看到总成点再一次重新确定的情况。可以看到总成上的上的RPS1RPS1、、RPS2RPS2、、RPS3RPS3、、RPS4RPS4以及附加以及附加RPSRPS点点RPS7RPS7、、RPS8RPS8都是从前面都是从前面延续使用的，只不过重新排了序。延续使用的，只不过重新排了序。图图1414地板总成焊接完成后地板总成焊接完成后RPSRPS点再一次确定的情况点再一次确定的情况RPSRPS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用RPSRPS点作为支点，如图点作为支点，如图1515所示。所示。图图1515输送装置使用输送装置使用RPSRPS点作为支点点作为支点图15输送装置使用RPS点作为支点44．尺寸标注规则．尺寸标注规则在图纸中尺寸一般是从整车坐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尺寸。这种标注方式会造成推算尺寸公差的增大，如图公差的增大，如图1616所示。所示。在零件图纸中画出整车坐标是有在零件图纸中画出整车坐标是有意义的意义的----这可以确定零件在