检具设计的基本要求
检具基础知识培训一、定义：什么是工装、夹具、治具量具、检具，即工艺设备：指制造过程中使用的各种工具的总称。包括工具/夹具/模具/量具/检验工具/辅助工具/钳工工具/工位器具等。Tooling是它的总称。工装分为专用工装/通用工装/标准工装（类似于标准件）夹具：顾名思义，用于夹紧工件（或导向工具）。模具，一种用来限制生产物体形状和尺寸的装置。刀具，机械制造中使用的工具，基本上都是用来切割金属材料的，所以工具这个词一般理解为金属切削辅助工具。一般是指用来连接刀具和机床的工具。钳工工具，是各种钳工工作中使用的工具的总称。工作站设备，用于在工作场所或仓库中存放生产物品或工具的各种设备。 Fixtures，用于制造电器，有时也指tooling，有时也指fixture，一般为台湾/韩国/日本公司等电子公司使用。夹具属于工装，包括夹具，属于从属关系。测量工具：用于获得测量结果的任何设备，包括用于测量通过/失败的设备。检查工具：生产中用于检查的工具。检具用于批量生产，为方便质量检验而设计制造的专用检具。检测治具比通用量具更省时省力。检具分为子装配检具和零件检具。两个零件供应商的责任 A. 零件供应商对检具采购过程的所有要素都应直接负责。此外，零部件供应商必须保存所有相关活动的档案。
B.供应商应确保检验工具满足以下条件： 1. 时间安排必须与整个项目的时间节点一致。 2.与被测部分的使用功能一致。 3. 按照定位基准图，检具符合被测零件的几何尺寸和公差图（GD&T）。 3.1 注意：供应商必须验证检查工具上是否需要一个块。 （例如，在尼龙扣或无尼龙扣的情况下）4. 所有关键产品特性必须包含在检查工具中（KPC：合理的预期变化可能足以影响产品安全或符合政府标准或法规，或可能足以影响顾客对产品满意度的产品特性）、产品质量特性（PQC：指那些特殊特性：顾客满意与其整个公差范围一致，但一旦超出规格，顾客损失将急剧上升。在容差范围内变化对客户满意度影响轻微，一旦超过容差，将严重影响客户满意度的衡量。5.所有KPC和PQC都应使用定量数据采集设备，必须固定在检查夹具上。这些设备必须满足测量系统分析 (MSA) 的所有要求。6.s应有能力区分被测部分相对于标称值的变化。 C. 供应商应建立并保持形成文件的程序以控制测量系统。该文件应包括检验工具：1.尺寸测量报告，使用坐标测量机（CMM）。 2. 项目变更文件。 3. 检查工具重复性和再现性分析。
4.检具设计图。供应商应维护和更新检具设计的记录和检验工具的变更。无论检具是否受到影响，变更记录都应反映产品设计变更的程度。供方应及时解决设计问题。设计者、制造者应及时通知发生问题。原始检测工具成本的任何更改都必须得到 OEM 采购部门的批准。 三、检具设计设计理念是检具设计流程的第一步。设计理念的目的是建立和使用文本来描述检测工具的要求。它确保设计的检验工具包括零件的所有 KPC 和 PQC 要求。 A. 在开始设计之前，应该举行一次设计概念的初步会议。应参加的主要人员有：供应商检具工程师、检具设计和制造商代表、OEM SQE和检具工程师。您还可以邀请：产品工程师、尺寸工程工程师、制造工程师和OEM采购商。 B. 设计概念应包括详细的草图和检查工具的书面说明，以便可以遵循检具设计。设计概念不必像完成的设计那样详细，但应包括以下信息： 1. 被测部件与夹具底座之间的位置关系。最好使用装载位置（被测件在检具中的位置与装配在车辆中的方向和位置一致），但其他位置可能更适合被测件的使用/检具（即第一次使用位置：第一次组装时，被测件在量具中的位置与其在组装模具中的方向和位置一致。例如组装过程中，当支架焊接时到门框，门框可以水平放置）。
如果与加载位置有偏差，则应以 90° 为增量进行偏转。 2. 定位基准平面图应与几何尺寸和公差图纸一致。您可以使用附带的基准板。 3. 检查夹具零件和支持被测零件的设备。 4. 建议的夹紧技术。 5.检查用于检测以下特性的零件和设备：关键产品特性（KPC）、产品质量特性（PQC）、过程监控点（PMP）、特性线、功能孔以及过去工艺变化较大的区域6.中使用的材料应根据检验工具的使用和环境，以确保零件在当前生产有效期内的功能性、重复性和再现性。 7.匹配或相邻部分的轮廓形状或线条特征。 C、设计理念应考虑操作者的人机工程学、被测件装拆的方便性、三坐标检测和SPC数据采集的可行性。 D. OEM 的 SQE 和检具工程师将审查和批准产品表面 X、Y、Z 位置的选择，以收集 SPC 数据以监控 KPC 和 PQC 和特性。 四、检具设计Requirement A. 量具图上必须列出以下信息：零件编号、零件名称、零件图编号和零件图更改级别。另外：1.检查工具的所有部分必须在三个视图中绘制，并且必须标记完成的表面和/或车身和/或工作参考线。 2.所有截面图都应标出与量具设计图导数相对应的截面号和页码。
（例如 C-C 部分或 100.0；第 1 页）3. 检具设计 该图必须包括量具上被测部件的轮廓图（虚线）。线条应该足够粗以方便图纸的复制。 4.如果可能的话，检查工具的原材料（如角支架、堆叠块、铰链、导板、螺丝和钥匙等）应尽可能使用可以购买的标准件。 5. 检具设计 必须购买 由客户认可的软件生成。 B、定位参考方案必须适用于检具设计图纸和检具，一般概念是：将被测件定位在第一定位面、第二定位面、第三定位面（注解：6-点定位原理）组成的三维空间。 C、定位基准孔的定位装置：1.不作为定位方向的销不能限制被测件在规定定位基准以外的任何方向的运动。这在这种情况下，可以使用导轨或可移动的检查部件，使被测部件沿非定位方向移动。但仅使用高精度导轨，不会影响指定定位装置的定位精度。 2.对定性型检具的检针应充分利用最大允许公差，即检具上用于检测被检件的定位装置应按最大物理条件制造，且相应的定位销可安装在导向板或活动部件上，以上允许非定位方向移动。 3.无论定量检具的所有参考定位销尺寸如何，被测件都准确定位在指定的定位参考方向。这是实现的一种方法是使用弹簧座锥销，它安装在导轨或可移动部件上，以确保在非定位参考方向上运动。
D.注意靠近点焊、缝焊或分型面的定位基准。如果这些定位基准不能迁移，为了便于检具的重复性和再现性分析，这些检具的基准部分必须与点焊、缝焊或分型面（表面开槽或开槽）有一定的间隙。定位基准）孔）。 E.检具设计应确定用于被测件检验的每个检验工具部件，包括测量针的尺寸。此外，应标识所有可拆卸和可互换的量具零件，并应注明其相关功能。可互换零件的要求是：1.定位销衬套必须由淬火钢制成； 2. 有一个永久句柄。 3. 可互换的零件必须放在固定在检具底板上的储物箱中。 F、使用测高仪对被测件进行评价时，考虑在基面上制作尺寸大于1.2m的定位切割线（如网格线）。 G. 为保证从制造到认证的尺寸测量的一致性，设计应包括坐标测量的指定参考起点。这些点可以是工具球、销、零块或底座上的一些其他清晰可识别的区域。 H.检具设计 图中无需标注重复或左右对称。实际操作时，只指出独特的、单方面的细节，并加上注释“除已指出的部分外，中心轴对称”。 N. 对检具设计 的任何更改应在第一页右上角随附的更改通知栏中按字母数字顺序指示，并应在整个设计中适当地圈出。
每个更改项都应简要引用相应的 EWO（工程工作单）工程工作单或工程更改编号更改说明。 五、 检具制造要求 A、所有定位基准、检具、夹头及可互换零件均应在检具上清楚标明。 B. 使用说明书和/或操作顺序应牢固地附在量具上。这些说明必须与检具设计 图中的说明相同。 C、22公斤以上的检查工具建议使用吊环螺栓作为吊耳。 D 所有焊接部件都应进行应力消除。 E. 所有可移动和可互换的部件，如手柄和测量销，都应永久连接到检查工具上。建议使用自固定装置或可伸缩的连接电缆。 F. 将检查工具的所有非检查表面涂成中度蓝色。 G. 检验工具1. 的制造公差，一般准则 a.用于在检具上定位被测件的所有定位基准的位置公差必须限制在±0.10mm。湾用于检查被测零件的检查工具的所有零件包括检查销和衬套，以及用于电子测量装置的零件。检查工具上的位置公差必须限制在±0.10mm。 C。用于测试产品的表面轮廓特性，使用齐平/塞检查的量块位置公差应限制在±0.15mm。 d.为检测产品的外周轮廓特性，采用外周平齐/塞孔检验的量规类型的位置公差应限制在±0.15mm。
e.检具上模板的公差应限制在±0.20mm。 F。用作目检参考的公差应在±0.50mm 以内。 2.当某一产品的特性偏离上述规格时，量具的公差可采用1/10规则。在产品图纸上标记特定产品特性的公差的 1/10 可用作检验工具的制造公差。 H、每件检具应附有金属铭牌，注明以下信息（必要时更新）：被检零件名称。要测试的零件号。工程变更级别。型号、年份和用途。制造商的名称。重量。制造时间。 六、Checker 认可要求 A. 制造商在向被测件供应商申请认可前，应自行检验并出具书面报告证明成品质量。 B、保证书至少应包括以下内容：定位基准、检具的功能特性（如数据采集装置、液位检测、支撑点、检测销、定位销、匹配件的代表性结构球等） 它还包括可互换的定位基准块。 七、Checker 重复性和再现性要求 A.用于定位参考方案重复性的初步评估； 1. 在对检具的重复性和再现性进行研究时，选择足以评估 3 个定位参考平面每个面上的点的数量。被测件上的选定点应尽可能远离定位基准。 2. 可能需要更多的测量点，这取决于被测零件的尺寸和被测零件的刚度。 B.均值极差法是一种可以确定测量系统重复性和再现性的数学方法。
研究检具重复性和再现性标准指南的均值和极差法：1.errora1～a6 在一些专着中称为六个锚点，在一些文献中称为六个支撑点，事实上，这是两个不同的概念。支撑点应是安装在夹具上与工件直接接触的特定定位元件，如支撑钉、支撑板、V形块等，在加工过程中还必须参与平衡切削力、重力、夹紧力等；而定位点应该是一个抽象的概念，就是通过指定位置的方式来限制自由度。限制一个自由度称为锚点，它与支撑点的数量无关。例如，当工件直接定位在一个平面上时，应限制三个自由度，定位点应该只有三个。事实上，此时的支撑点要多得多。而且，在一些特殊情况下，定位工件时没有特定的支撑点。例如，常见的是用四爪卡盘将工件夹在车床上，用千分表进行调整。此时，没有涉及定位的具体支撑点。 , 工件位置由千分表确定。这种定位方式也可以实现无支撑点定位。六点定位法则来源于刚体力学，并不完全符合夹具设计的实际情况。一方面，夹具和工件都是弹性体，定位时容易发生弹性变形，尤其是装夹时；另一方面，定位对之间大多存在差距。传统的六点定位方法忽略了弹性变形和间隙的存在。事实上，弹性变形和间隙的存在对工件的定位有着重要的影响。过度定位是夹具设计和使用中的敏感问题。
在文献和专着中，超定位一般定义为“多个定位支撑点重复限制同一自由度。这种现象称为超定位。……在确定工件定位方案时，一般不可能有过度定位。”但实际上，在夹具设计和应用中，过位的情况并不少见，有些过位的夹具也有很好的效果。如图3a所示，定位方式如图3a所示。平面限制了 X 和 Y 方向的旋转自由度和 Z 方向的运动自由度。心轴限制了X和Y方向的旋转自由度和运动自由度。两种定位方式重复限制X、Y方向的旋转自由度，按照目前过定位的定义是过定位，应避免。但是，这种定位方法在实际加工中经常用于滚齿，如图2所示。因此，必须对过定位有一个准确的解释，以避免在过定位问题上产生混淆。再论六点定位法则。很多人在用传统的六点定位法则来确定工件定位方案，判断是否超定位时，很多人都忽略了定位二次误差的影响。事实上，夹具定位面与工件及定位元件的误差对定位的影响很大。图3a所示的定位方法虽然属于过定位，但只要工件与夹具定位面的尺寸、形状、位置没有误差，心轴和端面就可以与夹具的工件面相匹配。夹具定位元件，彼此之间的自由度限制不会冲突。显然，这种状态下的定位是成功的，可以使用夹具。因此，不应简单地根据重复限制自由度来判断定位方案是过度定位。
如图3b所示，当工件定位面存在垂直度误差时，端面与心轴对X、Y方向旋转自由度的限制会产生矛盾。如果放置在平面上，工件应平放；如果放置在心轴上，工件应垂直。改变一批工件的内孔与芯轴之间的实际间隙。当间隙发生变化时，会形成如图3b和3c所示的两种定位情况，使工件在夹具中的位置不确定，造成过定位。如果夹具定位面与芯轴之间存在垂直度误差，也会出现类似情况。显然，重复限制自由度并不一定会导致过度定位，二次定位误差是导致过度定位的主要原因。两种定位方法因误差而产生的矛盾称为干扰。在干涉范围内，如果存在重复限制一定自由度的两种定位方式A和B，则在设计时必须确定其中一种定位方式。如果模式A是主要方法，模式B会干扰模式A。应该通过合理的设计，尽量减少模式B的干扰，确保模式A是主要的定位方法，反之亦然。对于图3a所示的定位方法，一些夹具设计专着提出采用大端面和短芯轴的组合或小端面和长芯轴的组合来提高定位性能。认为这种组合没有过度定位。我们认为这种解释并不严谨。大端面与短芯轴的组合或小端面与长芯轴的组合能提高定位性能的根本原因是采用了一种定位方式，减少了另一种定位方式的干扰。本质上，这与大端面和长芯棒的组合相比，改进的组合方式夹具定位面之间的垂直度误差更小，可以满足工件的定位要求，不会造成过定位。
由于定位副误差会发生变化并影响定位性能，因此定位副误差应尽量减小，但夹具制造精度的提高存在一定的限制，定位副间隙与定位副的弹性变形定位对可以在一定的限度内。为了在一定程度上补偿定位误差，可以客观地降低干扰程度。如图 3c 和 3d 所示，在干涉的情况下，工件仍然可以定位在一个大平面上。当然，配合面的间隙必须满足工件加工精度的要求，不能随意扩大。对于弹性变形，变形量在合理范围内的波动不会造成过度定位。可以认为，在定位误差的影响下，反复限制自由度的两种定位方式之间的矛盾在量变阶段表现为干扰，在质变阶段表现为过度定位。过盈量是否会转化为过定位取决于定位副的误差、定位副之间的间隙、夹紧后芯轴的弹性变形等多种因素。图2所示的滚齿定位属于过盈定位，不属于过定位。避免过定位的措施提高夹具定位面和工件定位基准面的加工精度是避免过定位的根本方法。由于夹具加工精度的提高有一定的限度，当采用两种定位方式进行组合定位时，应以一种定位方式为主，以减少另一种定位方式的干扰，如使用一种定位方式。长芯轴与小端面组合或短芯轴与大端面组合时，或工件在一侧定位有两个孔时，一个销使用金刚石销。本质上，这是提高夹具定位面精度的另一种方式。
利用工件定位面与夹具定位面的间隙和定位元件的弹性变形来补偿误差，减少干涉。在分析判断两种定位方式是在误差影响下是干涉还是过定位时，必须综合计算误差、间隙和弹性变形，并根据工件的加工精度要求做出正确判断。广义上讲检具设计，只要采用的定位方法能使工件定位准确，保证加工精度检具设计，这种定位方法就不会过位，可以使用。结论六点定位规则中的支撑点是指夹具上与工件直接接触的特定定位元件，定位点是对指定定位方法自由度的限制。这是一个抽象的概念。两者不可混淆，更不可代用。 不能以反复限制自由度来判断为过度定位。二次定位误差是过度定位的根本原因。误差的存在使得自由度的重复限制表现为干涉和定位过度。干扰是量变阶段，过度定位是质变阶段。可以使用干涉夹，但使用定位夹会破坏定位，不能使用。在判断是否属于过定位时，要综合计算误差、游隙和弹性变形，根据工件加工精度的要求，才能做出正确判断。
