檢具基礎知識培訓講義課件

25七月2023檢具基礎知識培訓講義培訓對象和目的一、培訓對象：1.檢具設計初學者；2.檢具調試鉗工；3.品保人員（檢具的使用者）；4.SQE（供應商品質管理工程師/使用者）；5.產品工程師（檢具的規(guī)劃者）；6.其他與檢具相關部門或人員；………..二、培訓目的：1.通過培訓能較系統(tǒng)地了解檢具的基本概念；2.把基本概念應用于新產品開發(fā)的具體項目的尺寸控制中去；3.增加了解檢具的使用方法和品質的控制手段；………...2培訓提綱一、檢具的定義；二、檢具的分類；三、檢具的功用；四、檢具的精度；五、檢具設計基礎知識；六、檢具加工和調試基礎知識；七、檢具的輔助要求（操作性、涂色、保養(yǎng)和維護等）；3一、檢具的定義

(CheckingFixture’sdefinition)

廣義上來講，檢具是用于產品檢驗的專用測量工具的總稱。通常把一般用于檢驗的專用工具稱為檢驗夾具（狹義）；把測量精度較高又有一定通用性的檢驗工具稱為測量儀。如：專門檢測軸類零件圓跳動用的頂尖座稱為振擺儀；綜合檢驗齒輪的檢驗工具稱為綜合檢驗儀。測量工具包括：1.通用量具、儀表、三坐標測量機（CMM）等；2.光滑極限量規(guī)（止通規(guī)、塞規(guī)）和樣板；3.檢驗夾具（含測量支架）；4.自動或半自動測量儀、檢驗機等。4二、檢具的分類一、按本體的材質分：1.樹脂類檢具（我司常用汽巴5166/威獅460）；2.鋁制檢具；（鑄鋁ZL107/硬鋁LY12）3.鐵制檢具；（鑄鐵HT250/鋼45）4.木制檢具；（硬木）5.其他類（如玻璃鋼、蜂窩板等）二、按照不同風格分：1.日韓檢具；（本田、豐田、日產的檢具標準也有不同）-------實用性強、更能反映裝車效果！2.歐美檢具；（以通用的檢具為標準）-------理論性強、一般均按自由狀態(tài)、對零件的要求高！……三、按檢具的功能分：1.過程檢具（單品檢具，工序中半成品檢具）；2.總成檢具；四、按產品類型分：1.沖壓件檢具；2.注塑件檢具；3.機加工件檢具；4.車身裝飾件、覆蓋件檢具；5.玻璃檢具；……5二、檢具的分類（續(xù)）樹脂檢具6二、檢具的分類（續(xù)）鋁制檢具（檢具）整體鑄鋁或硬鋁底板+硬鋁本體是鋁制檢具的常用結構形式7二、檢具的分類（續(xù)）鐵制檢具（門框檢具）整體鑄鐵焊接底板+焊接支架8二、檢具的分類（續(xù)）木制檢具（車頂飾條檢具）9三、檢具的功用一、產品的在線檢測；

通過各種測量手段檢測，提供測量數(shù)據(jù)和用于判定產品的尺寸特性。二、調試模、夾具；根據(jù)檢具測量數(shù)據(jù)用于指導模、夾具調試。三、為計算模夾具CMK提供數(shù)據(jù)支持；10四、檢具的精度一、尺寸精度；尺寸精度是指檢具作為測量工具本身的制造精度。一般，檢具的制造精度是產品精度的1/5～1/10左右。比如：產品的公差是±1mm,那么，檢具的制造公差±0.1mm～±0.2mm是可以接受的。通常汽車覆蓋件檢具的精度在±0.2mm就可以滿足要求了?？蛻粲刑厥庖蟮?，按客戶要求。二、穩(wěn)定性；穩(wěn)定性是指檢具在某一持續(xù)時間內測量同一零件單一特性時獲得測量值的總變差。如圖（c）所示。三、重復性和再現(xiàn)性；重復性是指由一個評價人用同一付檢具多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差。如圖（a）所示。再現(xiàn)性是指由不同評價人，采用同一付檢具，測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差。如圖1-2（b）所示。11穩(wěn)定性、重復性和再現(xiàn)性(附圖）12重復性和再現(xiàn)性（MSA分析）檢具的重復性、再現(xiàn)性可接受準則，通用經驗規(guī)則如下：●%R&R＜10%，可接受；●10%＜

%R&R＜30%，基于應用的重要性，檢具的開發(fā)成本，維修成本等可能是可接受的；●%R&R＞30%，不可接受；（應努力改進檢具）13五、檢具設計基礎知識A、車身坐標系概念：車身坐標系是它是以汽車前軸中心或前保險杠中心最前面點為原點X方向指向車的尾部，Y向指向車的右側，Z向指向車頂。+Z+X+Y坐標原點（前保險杠最前點）歐美車GM汽車坐標原點（前軸中心）（日系車、國內一般車廠）14五、檢具設計基礎知識產品圖紙：（以導軌圖紙為例）+Z+Z+X+Y15五、檢具設計基礎知識數(shù)模中的絕對坐標系一般就是車身坐標系車身坐標系車身坐標系車身坐標系車身坐標系16五、檢具設計基礎知識（續(xù)）B、GD&T（Geometricdimensioningandtolerance）概念：指描述產品幾何尺寸及公差的圖紙。此圖明確反映出具體產品的定位基準、需檢測項目的理論尺寸和公差、KPC（KeyProductCharacteristic

）點、定位基準面大小等信息。也是設計檢具的主要依據(jù)之一。里面涉及到基準、尺寸、要素、公差、形位公差等概念。由于公司已經組織培訓過GD&T，這里不詳述。具體可查閱培訓教材。文件名稱：GD&Ttraining.ppt。C、測量樣架概念：為了提取、檢測產品特征數(shù)據(jù)（通過三坐標測量機），一般按車身坐標系專門設計、制造的檢測用支架。其定位基準應符合GD＆T圖要求；同時必須包含用于建立檢測測量支架本身精度的基準面或基準孔。上海大眾經常用到。通俗講，就是檢具的定位、夾緊部分。17五、檢具設計基礎知識（續(xù)）測量樣架示意圖：(L-CAR三角窗測量樣架）只有定位元件，而無檢測元件！18五、檢具設計基礎知識（續(xù)）D、數(shù)模、樣件、對手件概念：數(shù)模是產品設計部門或整車廠按車身坐標系或用戶坐標系而構造的三維數(shù)學模型。它是產品的理論尺寸。樣件是由客戶提供的用于作為后續(xù)開發(fā)標準的合格產品。檢具如果按樣件設計，則要求樣件必須唯一，同時樣件必須貼上標簽，妥善保管。因為合格產品相對與理論產品會有一定的偏差，雖然此偏差符合產品公差要求，但是每個合格產品的偏差均有一定的差異，所以樣件要求唯一也在情理之中。樣件的唯一性更加要求它必須受到妥善保管,避免因為日曬、雨淋、溫差等因素引起產品的變形、老化。對手件是指與產品有裝配關系或匹配關系的零件.19五、檢具設計基礎知識（續(xù)）E、檢具式樣書、檢查基準書概念：檢具仕樣書是指檢具的初步設計概念圖.基本反映了產品的定位基準、檢測方式和檢具的基本結構.一般用于正式檢具設計前,與客戶的檢具設計方案的溝通和確認.檢查基準書是指產品的檢驗規(guī)格.包含產品所有尺寸、性能的檢測.檢具設計必須滿足檢具仕樣書和檢查基準書的要求.（具體可參考附件“238L外水切檢查基準書”）***說明:檢具仕樣書和檢查基準書概念一般只體現(xiàn)在日系車上.20五、檢具設計基礎知識（續(xù)）CIVIC外水切檢具式樣書參考模擬玻璃塊模擬門鈑金21五、檢具設計基礎知識（續(xù)）F、檢具的認證流程：由于檢具直接影響產品品質的特殊原因,正規(guī)車廠都會對檢具的設計和制作進行認證工作.MSA分析；提交”R&R分析報告“檢具精度檢測；提交“CMM檢測報告”制造認可（現(xiàn)場確認）設計認可22五、檢具設計基礎知識（續(xù)）G、檢具設計的五大原則：▲具有并能實現(xiàn)檢具加工和檢測的基準；（包括加工基準和測量基準，可用于檢具的后期修改和定期校驗）▲具有恒定、準確的定位基準以保證最大的重復性和再現(xiàn)性；▲制造成本低，具有耐磨性和穩(wěn)定性?！僮鞯姆奖阈裕òa品的取放和檢測、夾緊器的操作、搬運等）**檢具設計時，除了要考慮以上四條基本原則外，還必須考慮能滿足產品和工藝質量的分析功能。譬如：產品貼合面、密封面、配合區(qū)域、對齊面、孔/槽等等。也就是說檢測功能滿足產品品質控制要求！23五、檢具設計基礎知識（續(xù)）加工基準加工基準檢測基準檢測基準檢測基準24五、檢具設計基礎知識（續(xù)）H、目前我司檢具的開發(fā)流程：25五、檢具設計基礎知識（續(xù)）I、檢具的設計：檢具一般由底座、本體、定位元件、測量元件、夾緊裝置等組成。底座形式：硬鋁或鋼板材（一般適應小檢具），焊接件或鑄件（適宜較大的檢具同時必須去焊接應力和鑄造應力），輕質材料（重量有特殊要求）。底座上必須考慮安裝墊塊、測量基準、起吊裝置（檢具重量超過25Kg）等。底座上表面需劃坐標格線、刻坐標孔的坐標值。本體指具有檢測型面、用于固定定位元件的部件。大型檢具考慮到材料的成本及檢具結構的緊湊、輕巧，采用焊接支架加本體結構。某些檢具為了加工工藝方便，底座與本體是一個整體也是允許的。定位元件包括：定位貼塊、定位銷等。各定位元件應具有較高的精度、耐磨性、強度、和剛度。測量元件：檢測銷、斷面樣板、測量表架、滑動測臺、EDC裝置及輔助測量組件等。最常用的夾緊裝置為快速夾頭。當然還有磁性夾緊、氣動夾緊等。26五、檢具設計基礎知識（續(xù)）定位基準設定必須滿足六點定位原則：(a)一面兩銷（b)三定位面檢具的定位基準一般按主基準（面基準）、副基準（線基準）、次基準（點基準)區(qū)分。主基準一般有三個定位點，分別用A1、A2、A3表示；副基準一般為兩個定位點，分別用B1、B2表示；次基準一般為一個定位點，用C表示（如右圖）。

4方位孔（B1、C基準）A基準面A基準面2方位孔（B2基準）4方位孔（B1、C基準）2方位孔（B2基準）27五、檢具設計基礎知識（續(xù)）★常用定位方式：1.面（邊）定位；2.內孔定位；定位貼片定位支承釘固定定位銷活動定位銷錐度定位銷28五、檢具設計基礎知識（續(xù)）3.外圓定位；4.內、外螺紋表面定位；外圓定位與外螺紋定位相似，如右圖所示。內螺紋表面定位與內孔定位相似，要考慮定位銷直徑按螺紋小徑計算！5.組合基準定位；（以外水切為例）模擬鈑金面A、B與模擬玻璃面構成組合基準。模擬鈑金面A模擬玻璃面模擬鈑金面B定位孔29五、檢具設計基礎知識（續(xù)）常用的定位元件有支承釘、定位塊、定位銷、V形塊、心軸等等。定位元件的材料一般采用T8A、T10A等工具鋼，直徑較大（＞12mm）時，采用20#或20Cr(滲碳淬硬至HRC55～65)、45或40Cr(淬硬至HRC45～50)。定位元件的硬度可按被測參數(shù)的精度等級（GB/T1800-1998）確定：精度為IT9～IT11級，硬度為HRC45～50精度為IT7～IT9級，硬度為HRC55～60精度為IT5～IT7級，硬度為HRC60～65。***注意：產品的材料如果是軟性材料（如PVC等），定位塊的材料和硬度可適當降低！30五、檢具設計基礎知識（續(xù)）★產品的夾緊方式：1.快速夾頭夾緊；2.彈性夾緊；3.磁性夾緊；4.氣動夾緊；5.其他夾緊（壓板、C型鉗夾緊、油缸等）；**無論采用何種夾緊方式，盡量保證夾緊裝置對產品的夾緊可靠,夾緊力適當,并且夾緊時不破壞產品在檢具中的定位和產品的外觀。夾緊力方向應盡量垂直于定位面方向！

彈簧31五、檢具設計基礎知識（續(xù)）★尺寸公差與形位公差概念：尺寸公差（簡稱公差）指允許尺寸的變動量。等于上偏差與下偏差代數(shù)差的絕對值。例：“φ12±0.02”,φ12是基本尺寸，+0.02是上偏差，-0.02是下偏差，該尺寸的公差范圍為：|+0.02-（-0.02）|=0.04，上極限尺寸為φ12.02，下極限尺寸為φ11.98。形位公差指形狀和位置誤差允許的變動量。理解每個形位公差的意義是檢具設計的前提！32五、檢具設計基礎知識（續(xù)）★產品的檢測方式：產品檢測方式的設定必須根據(jù)產品各檢測要素的要求和檢具使用者的檢測習慣而定！比如：KPC點就必須設置百分表檢測，如果產品公差≤0.3mm,就不能用尖角塞尺檢驗?。ㄒ驗榧饨侨叩臏y量誤差是0.1mm)；在多種檢測方式都能用的情況下，就必須按照常用的檢測習慣方式而定！產品各特征的常用檢測方式有以下幾種：1.孔位置檢測；（檢測銷、刻線目測、劃線銷等）2.銷位置檢測；（檢測內孔銷、直角檢測塊、十字滑塊+百分表、目測等）3.輪廓面檢測；（偏移面+尖角塞尺或卡尺或止通規(guī)、切齊面、樣板、百分表等）4.KPC點檢測；（百分表、EDC等）具體見附圖：33五、檢具設計基礎知識（續(xù)）1.孔位置檢測：2.銷位置檢測：檢測內孔銷形式與上圖檢測銷一致！襯套引導。檢測銷檢測銷刻十字線和負3線，目測刻線銷檢測直角檢測塊十字滑臺4方位檢測34五、檢具設計基礎知識（續(xù)）3.型面輪廓度的檢測：劃線的檢測：切齊面檢測：刻產品公差帶刻產品0、3位參考線目測或手感檢測（量產狀態(tài)時）借助3mm檢測塊測量35五、檢具設計基礎知識（續(xù)）輪廓面/KPC點檢測：尖角塞尺/游標卡尺/止通規(guī)

直尺百分表KPC點檢測3mm檢測36五、檢具設計基礎知識（續(xù)）檢具的設計步驟：1.前期消化，明確產品要求。（非常重要?。┫Y料包括：產品圖紙、GD&T圖、檢具式樣書、檢查基準書、工程A表、工裝設計任務書、樣件、數(shù)模、對手件數(shù)模等等。要獲取的信息是：定位基準位置及大小；檢測特征、測量位置及公差大小；產品的裝配關系和裝配要求；產品的工藝流程（半成品檢具設計時必須了解）；KPC點、對手件模擬面等客戶特殊要求等。2.根據(jù)產品要求，確定檢具結構類型和檢具底板面的放置方式。（確定平行于車身坐標系的3個坐標平面的哪個還是按用戶坐標系設計）3.根據(jù)客戶要求和檢測習慣，確定測量方式，形成檢具設計概念圖，或者稱檢具方案圖。（注意開發(fā)初期，某些特征可能需要對產品的全尺寸檢驗、并能量化檢測，而在量產狀態(tài)時就不需要了，檢具設計時必須考慮）4.結構設計、三維造型。（注意零件的加工工藝和調試的方便性，特別要注意檢具本體NC加工可行性；活動部件打開狀態(tài)必須在底板區(qū)域內）5.出總裝圖、零件圖。（總裝圖必須反映出定位基準、GD&T圖要求的檢測特征的檢測方式、配合尺寸、總尺寸、零件材料及熱處理要求等）37五、檢具設計基礎知識（續(xù)）檢具設計實例：（以X11J導軌檢具為例）38五、檢具設計基礎知識（續(xù)）檢具裝配圖紙：39五、檢具設計基礎知識（續(xù)）40五、檢具設計基礎知識（續(xù)）練習一：如圖如果要檢測φ8.5孔的位置度，檢測銷尺寸及公差應該設計為多大？?8.5+/-0.110.510.5ABCA?1.4 ABCM41五、檢具設計基礎知識（續(xù)）練習二：如圖如果要檢測2-φ6孔的位置度，檢測銷尺寸及公差應該設計為多大？42五、檢具設計基礎知識（續(xù)）練習三：如圖：A-A截面上輪廓度檢測該如何設計？43六、檢具加工和調試基礎知識一般，檢具本體、底座都需要NC加工；定位元件、測量元件、夾緊裝置通常由常規(guī)加工完成。檢具零件的加工設備要求：加工中心；（主要用于型面、刻線加工）車床；磨床（外圓磨、平磨）；銑床；常規(guī)加工線切割、電脈沖；鉆床；鋁焊機；（主要用于鋁管支架、鐵管支架焊接用）***注意：焊接支架必須去應力處理（退火、振動時效等）；焊接支架在退火前必須在每根型材上打排氣孔，以免在退火過程中型材內部氣體由于在封閉區(qū)域內溫度上升后爆裂！44六、檢具加工和調試基礎知識本體結構的設計需根據(jù)設備NC加工情況而定。一般3軸的加工中心加工倒溝面困難，一般就需要在刀具上想辦法（用T形刀或萬能銑削頭或用方箱兩次裝夾加工）；另外，在設計時，考慮分塊設計加工制造、通過安裝完成。萬能銑削頭45六、檢具加工和調試基礎知識檢具的調試和標定：檢具一般均要進行調試和標定；調試和標定前，必須建立檢具的檢測坐標系。調試目的是將檢具的精度調整到符合設計要求；比如其他定位塊或檢測塊的位置確定等。標定的目的是檢測檢具的精度。CMM測量機柔性測量機刻線位置的CMM檢測46六、檢具加工和調試基礎知識一般檢具的精度：定位面位置度±0.1mm；定位銷(孔)位置度±0.1mm；形狀測量面位置度±0.15mm；外輪廓測量面位置度±0.2mm;刻線測量位置度±0.2mm;形狀規(guī)及斷面樣板±0.25mm;測量銷(孔)位置度±0.15mm;劃線孔位置度±0.25mm;輪廓劃線位置度±0.3mm;測量基準面平面度0.05/1000mm;基準坐標孔位置±0.05mm;***說明：1.客戶有特殊要求的，按客戶要求；2.精度特高的按產品精度的1/5～1/10；3.CMM測量檢具時，一般需要設計人員提供檢測示意圖。47六、檢具加工和調試基礎知識檢測示意圖測量點的理論坐標（我司CMM可按數(shù)模上取點，自動給出X、Y、Z值48六、檢具加工和調試基礎知識檢具CMM測量報告：49六、檢具加工和調試基礎知識……..DIMD21=LOCATIONOFPOINTF24AXNOMINAL+TOL-TOLMEASDEVOUTTOLX822.7300.2000.200822.7890.0590.000Y-669.9120.2000.200-669.8980.0140.000Z1045.2350.2000.2001045.2390.0050.000

DIMD22=LOCATIONOFPOINTF25AXNOMINAL+TOL-TOLMEASDEVOUTTOLX901.7600.2000.200901.8220.0620.000Y-653.8220.2000.200-653.8200.0030.000Z1088.7990.2000.2001088.796-0.0030.000

DIMD23=LOCATIONOFPOINTF26

AXNOMINAL+TOL-TOLMEASDEVOUTTOL測量點均可在上圖中找到X998.5720.2000.200998.6130.0410.000Y-633.7700.2000.200-633.7360.0340.000Z1131.8830.2000.2001131.9040.0210.000

DIMD24=LOCATIONOFPOINTF27

AXNOMINAL+TOL-TOLMEASDEVOUTTOLX1085.7620.2000.2001085.7790.0160.000Y-619.4020.2000.200-619.3300.0720.000Z1162.9240.2000.2001162.9710.0470.000

DIMD25=