检具基础培训教材

1检具（CHECKINGFIXTURE）基础知识讲义编辑曹亮2008-10-102培训目的•一、培训目的：•1.通过培训能较系统地了解检具的基本概念；•2.把基本概念应用于新产品开发的具体项目的尺寸控制中去；•3.增加了解检具的使用方法和品质的控制手段；•………...3培训提纲•一、检具的定义；•二、检具的分类；•三、检具的功用；•四、检具的精度；•五、检具设计基础知识；•六、检具加工和调试基础知识；•七、检具的辅助要求；4一、检具的定义(CheckingFixture’sdefinition)广义上来讲，检具是用于产品检验的专用测量工具的总称。通常把一般用于检验的专用工具称为检验夹具（狭义）；把测量精度较高又有一定通用性的检验工具称为测量仪。如：专门检测轴类零件圆跳动用的顶尖座称为振摆仪；综合检验齿轮的检验工具称为综合检验仪。测量工具包括：1.通用量具、仪表、三坐标测量机（CMM）等；2.光滑极限量规（止通规、塞规）和样板；3.检验夹具（含测量支架）；4.自动或半自动测量仪、检验机等。5二、检具的分类一、按本体的材质分：1.树脂类检具（我司常用汽巴5166/威狮460）；2.铝制检具；（铸铝ZL107/硬铝LY12）3.铁制检具；（铸铁HT250/钢45）4.木制检具；（硬木）5.其他类（如玻璃钢、蜂窝板等）二、按照不同风格分：1.日韩检具；（本田、丰田、日产的检具标准也有不同）-------实用性强、更能反映装车效果！2.欧美检具；（以通用的检具为标准）-------理论性强、一般均按自由状态、对零件的要求高！……三、按检具的功能分：1.过程检具（单品检具，工序中半成品检具）；2.总成检具；四、按产品类型分：1.冲压件检具；2.注塑件检具；3.机加工件检具；4.车身装饰件、覆盖件检具；5.玻璃检具；……6二、检具的分类（续）树脂检具7二、检具的分类（续）铝制检具（检具）整体铸铝或硬铝底板+硬铝本体是铝制检具的常用结构形式8二、检具的分类（续）铁制检具（门框检具）整体铸铁焊接底板+焊接支架9二、检具的分类（续）木制检具（车顶饰条检具）10三、检具的功用产品的在线检测；通过各种测量手段检测，提供测量数据和用于判定产品的尺寸和特性。11四、检具的精度一、尺寸精度；尺寸精度：是指检具作为测量工具本身的制造精度。一般，检具的制造精度是产品精度的1/5～1/10左右。比如：产品的公差是±1mm,那么，检具的制造公差±0.1mm～±0.2mm是可以接受的。通常汽车覆盖件检具的精度在±0.3mm就可以满足要求了。二、稳定性；稳定性：是指检具在某一持续时间内测量同一零件单一特性时获得测量值的总变差。如图（c）所示。三、重复性和再现性；重复性：是指由一个评价人用同一付检具多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。如图（a）所示。再现性：是指由不同评价人，采用同一付检具，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。如图1-2（b）所示。12稳定性、重复性和再现性(附图）重复性再现性评价人A评价人C评价人B稳定性时间1时间213重复性和再现性（MSA分析）检具的重复性、再现性可接受准则，通用经验规则如下：●%R&R＜10%，可接受；●10%＜%R&R＜30%，基于应用的重要性，检具的开发成本，维修成本等可能是可接受的；●%R&R＞30%，不可接受；（应努力改进检具）14五、检具设计基础知识（续）A、GD&T（Geometricdimensioningandtolerance）概念：指描述产品几何尺寸及公差的图纸。此图明确反映出具体产品的定位基准、需检测项目的理论尺寸和公差、KPC（KeyProductCharacteristic）点、定位基准面大小等信息。也是设计检具的主要依据之一。里面涉及到基准、尺寸、要素、公差、形位公差等概念。由于公司已经组织培训过GD&T，这里不详述。具体可查阅培训教材。文件名称：GD&Ttraining.ppt。B、测量样架概念：为了提取、检测产品特征数据（通过三坐标测量机），一般按车身坐标系专门设计、制造的检测用支架。其定位基准应符合GD＆T图要求；同时必须包含用于建立检测测量支架本身精度的基准面或基准孔。上海大众经常用到。通俗讲，就是检具的定位、夹紧部分。15五、检具设计基础知识（续）测量样架示意图：(L-CAR三角窗测量样架）只有定位元件，而无检测元件！16五、检具设计基础知识（续）G、检具设计的四大原则：▲具有并能实现检具加工和检测的基准；（包括加工基准和测量基准，可用于检具的后期修改和定期校验）▲具有恒定、准确的定位基准以保证最大的重复性和再现性；▲制造成本低，具有耐磨性和稳定性。▲操作的方便性（包含产品的取放和检测、夹紧器的操作、搬运等）**检具设计时，除了要考虑以上四条基本原则外，还必须考虑能满足产品和工艺质量的分析功能。譬如：产品贴合面、密封面、配合区域、对齐面、孔/槽等等。也就是说检测功能满足产品品质控制要求！17五、检具设计基础知识（续）加工基准加工基准检测基准检测基准检测基准18五、检具设计基础知识（续）I、检具的设计：检具一般由底座、本体、定位元件、测量元件、夹紧装置等组成。底座形式：硬铝或钢板材（一般适应小检具），焊接件或铸件（适宜较大的检具同时必须去焊接应力和铸造应力），轻质材料（重量有特殊要求）。底座上必须考虑安装垫块、测量基准、起吊装置（检具重量超过25Kg）等。底座上表面需划坐标格线、刻坐标孔的坐标值。本体指具有检测型面、用于固定定位元件的部件。大型检具考虑到材料的成本及检具结构的紧凑、轻巧，采用焊接支架加本体结构。某些检具为了加工工艺方便，底座与本体是一个整体也是允许的。定位元件包括：定位贴块、定位销等。各定位元件应具有较高的精度、耐磨性、强度、和刚度。测量元件：检测销、断面样板、测量表架、滑动测台、EDC装置及辅助测量组件等。最常用的夹紧装置为快速夹头。当然还有磁性夹紧、气动夹紧等。19五、检具设计基础知识（续）定位基准设定必须满足六点定位原则：(a)一面两销（b)三定位面检具的定位基准一般按主基准（面基准）、副基准（线基准）、次基准（点基准)区分。主基准一般有三个定位点，分别用A1、A2、A3表示；副基准一般为两个定位点，分别用B1、B2表示；次基准一般为一个定位点，用C表示（如右图）。4方位孔（B1、C基准）A基准面A基准面2方位孔（B2基准）4方位孔（B1、C基准）2方位孔（B2基准）20五、检具设计基础知识（续）★常用定位方式：1.面（边）定位；2.内孔定位；定位贴片定位支承钉固定定位销活动定位销锥度定位销21五、检具设计基础知识（续）3.外圆定位；4.内、外螺纹表面定位；外圆定位与外螺纹定位相似，如右图所示。内螺纹表面定位与内孔定位相似，要考虑定位销直径按螺纹小径计算！5.组合基准定位；模拟钣金面A、B与模拟玻璃面构成组合基准。模拟钣金面A模拟玻璃面模拟钣金面B定位孔22五、检具设计基础知识（续）常用的定位元件有支承钉、定位块、定位销、V形块、心轴等等。定位元件的材料一般采用T8A、T10A等工具钢，直径较大（＞12mm）时，采用20#或20Cr(渗碳淬硬至HRC55～65)、45或40Cr(淬硬至HRC45～50)。定位元件的硬度可按被测参数的精度等级（GB/T1800-1998）确定：精度为IT9～IT11级，硬度为HRC45～50精度为IT7～IT9级，硬度为HRC55～60精度为IT5～IT7级，硬度为HRC60～65。***注意：产品的材料如果是软性材料（如PVC等），定位块的材料和硬度可适当降低！23五、检具设计基础知识（续）★产品的夹紧方式：1.快速夹头夹紧；2.弹性夹紧；3.磁性夹紧；4.气动夹紧；5.其他夹紧（压板、C型钳夹紧、油缸等）；**无论采用何种夹紧方式，尽量保证夹紧装置对产品的夹紧可靠,夹紧力适当,并且夹紧时不破坏产品在检具中的定位和产品的外观。夹紧力方向应尽量垂直于定位面方向！弹簧24五、检具设计基础知识（续）★尺寸公差与形位公差概念：尺寸公差（简称公差）指允许尺寸的变动量。等于上偏差与下偏差代数差的绝对值。例：“φ12±0.02”,φ12是基本尺寸，+0.02是上偏差，-0.02是下偏差，该尺寸的公差范围为：|+0.02-（-0.02）|=0.04，上极限尺寸为φ12.02，下极限尺寸为φ11.98。形位公差指形状和位置误差允许的变动量。理解每个形位公差的意义是检具设计的前提！25五、检具设计基础知识（续）★产品的检测方式：产品检测方式的设定必须根据产品各检测要素的要求和检具使用者的检测习惯而定！比如：KPC点就必须设置百分表检测，如果产品公差≤0.3mm,就不能用尖角塞尺检验！（因为尖角塞尺的测量误差是0.1mm)；在多种检测方式都能用的情况下，就必须按照常用的检测习惯方式而定！产品各特征的常用检测方式有以下几种：1.孔位置检测；（检测销、刻线目测、划线销等）2.销位置检测；（检测内孔销、直角检测块、十字滑块+百分表、目测等）3.轮廓面检测；（偏移面+尖角塞尺或卡尺或止通规、切齐面、样板、百分表等）4.KPC点检测；（百分表、EDC等）具体见附图：26五、检具设计基础知识（续）1.孔位置检测：2.销位置检测：检测内孔销形式与上图检测销一致！衬套引导。检测销检测销刻十字线和负3线，目测刻线销检测直角检测块十字滑台4方位检测27五、检具设计基础知识（续）3.型面轮廓度的检测：划线的检测：切齐面检测：名义尺寸线mm参考线＞5＞5上偏差线产品公差范围下偏差线刻产品公差带刻产品0、3位参考线目测或手感检测（量产状态时）借助3mm检测块测量28五、检具设计基础知识（续）轮廓面/KPC点检测：尖角塞尺/游标卡尺/止通规直尺百分表φ16H8/f8点29.5±0.1KPC点检测3mm检测29五、检具设计基础知识（续）检具的设计步骤：1.前期消化，明确产品要求。（非常重要！）消化资料包括：产品图纸、GD&T图、检具式样书、检查基准书、工程A表、工装设计任务书、样件、数模、对手件数模等等。要获取的信息是：定位基准位置及大小；检测特征、测量位置及公差大小；产品的装配关系和装配要求；产品的工艺流程（半成品检具设计时必须了解）；KPC点、对手件模拟面等客户特殊要求等。2.根据产品要求，确定检具结构类型和检具底板面的放置方式。（确定平行于车身坐标系的3个坐标平面的哪个还是按用户坐标系设计）3.根据客户要求和检测习惯，确定测量方式，形成检具设计概念图，或者称检具方案图。（注意开发初期，某些特征可能需要对产品的全尺寸检验、并能量化检测，而在量产状态时就不需要了，检具设计时必须考虑）4.结构设计、三维造型。（注意零件的加工工艺和调试的方便性，特别要注意检具本体NC加工可行性；活动部件打开状态必须在底板区域内）5.出总装图、零件图。（总装图必须反映出定位基准、GD&T图要求的检测特征的检测方式、配合尺寸、总尺寸、零件材料及热处理要求等）30五、检具设计基础知识（续）31五、检具设计基础知识（续）练习一：如图如果要检测φ8.5孔的位置度，检测销尺寸及公差应该设计为多大？Ø8.5+/-0.110.510.5ABCAØ1.4ABCM32五、检具设计基础知识（续）练习二：如图如果要检测2-φ6孔的位置度，检测销尺寸及公差应该设计为多大？33六、检具加工和调试基础知识一般，检具本体、底座都需要NC加工；定位元件、测量元件、夹紧装置通常由常规加工完成。检具零件的加工设备要求：加工中心；（主要用于型面、刻线加工）车床；磨床（外圆磨、平磨）；铣床；常规加工线切割、电脉冲；钻床；铝焊机；（主要用于铝管支架、铁管支架焊接用）***注意：焊接支架必须去应力处理（退火、振动时效等）；焊接支架在退火前必须在每根型材上打排气孔，以免在退火过程中型材内部气体由于在封闭区域内温度上升后爆裂！34六、检具加工和调试基础知识本体结构的设计需根据设备NC加工情况而定。一般3轴的加工中心加工倒沟面困难，一般就需要在刀具上想办法（用T形刀或万能铣削头或用方箱两次装夹加工）；另外，在设计时，考虑分