檢具設(shè)計(jì)的基本要求

檢具基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)一、定義：什么是工裝、夾具、治具量具、檢具，即工藝設(shè)備：指制造過程中使用的各種工具的總稱。包括工具/夾具/模具/量具/檢驗(yàn)工具/輔助工具/鉗工工具/工位器具等。Tooling是它的總稱。工裝分為專用工裝/通用工裝/標(biāo)準(zhǔn)工裝（類似于標(biāo)準(zhǔn)件）夾具：顧名思義，用于夾緊工件（或?qū)蚬ぞ撸?。模具，一種用來限制生產(chǎn)物體形狀和尺寸的裝置。刀具，機(jī)械制造中使用的工具，基本上都是用來切割金屬材料的，所以工具這個(gè)詞一般理解為金屬切削輔助工具。一般是指用來連接刀具和機(jī)床的工具。鉗工工具，是各種鉗工工作中使用的工具的總稱。工作站設(shè)備，用于在工作場(chǎng)所或倉庫中存放生產(chǎn)物品或工具的各種設(shè)備。 Fixtures，用于制造電器，有時(shí)也指tooling，有時(shí)也指fixture，一般為臺(tái)灣/韓國/日本公司等電子公司使用。夾具屬于工裝，包括夾具，屬于從屬關(guān)系。測(cè)量工具：用于獲得測(cè)量結(jié)果的任何設(shè)備，包括用于測(cè)量通過/失敗的設(shè)備。檢查工具：生產(chǎn)中用于檢查的工具。檢具用于批量生產(chǎn)，為方便質(zhì)量檢驗(yàn)而設(shè)計(jì)制造的專用檢具。檢測(cè)治具比通用量具更省時(shí)省力。檢具分為子裝配檢具和零件檢具。兩個(gè)零件供應(yīng)商的責(zé)任 A. 零件供應(yīng)商對(duì)檢具采購過程的所有要素都應(yīng)直接負(fù)責(zé)。此外，零部件供應(yīng)商必須保存所有相關(guān)活動(dòng)的檔案。

B.供應(yīng)商應(yīng)確保檢驗(yàn)工具滿足以下條件： 1. 時(shí)間安排必須與整個(gè)項(xiàng)目的時(shí)間節(jié)點(diǎn)一致。 2.與被測(cè)部分的使用功能一致。 3. 按照定位基準(zhǔn)圖，檢具符合被測(cè)零件的幾何尺寸和公差圖（GD&T）。 3.1 注意：供應(yīng)商必須驗(yàn)證檢查工具上是否需要一個(gè)塊。 （例如，在尼龍扣或無尼龍扣的情況下）4. 所有關(guān)鍵產(chǎn)品特性必須包含在檢查工具中（KPC：合理的預(yù)期變化可能足以影響產(chǎn)品安全或符合政府標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)，或可能足以影響顧客對(duì)產(chǎn)品滿意度的產(chǎn)品特性）、產(chǎn)品質(zhì)量特性（PQC：指那些特殊特性：顧客滿意與其整個(gè)公差范圍一致，但一旦超出規(guī)格，顧客損失將急劇上升。在容差范圍內(nèi)變化對(duì)客戶滿意度影響輕微，一旦超過容差，將嚴(yán)重影響客戶滿意度的衡量。5.所有KPC和PQC都應(yīng)使用定量數(shù)據(jù)采集設(shè)備，必須固定在檢查夾具上。這些設(shè)備必須滿足測(cè)量系統(tǒng)分析 (MSA) 的所有要求。6.s應(yīng)有能力區(qū)分被測(cè)部分相對(duì)于標(biāo)稱值的變化。 C. 供應(yīng)商應(yīng)建立并保持形成文件的程序以控制測(cè)量系統(tǒng)。該文件應(yīng)包括檢驗(yàn)工具：1.尺寸測(cè)量報(bào)告，使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）。 2. 項(xiàng)目變更文件。 3. 檢查工具重復(fù)性和再現(xiàn)性分析。

4.檢具設(shè)計(jì)圖。供應(yīng)商應(yīng)維護(hù)和更新檢具設(shè)計(jì)的記錄和檢驗(yàn)工具的變更。無論檢具是否受到影響，變更記錄都應(yīng)反映產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更的程度。供方應(yīng)及時(shí)解決設(shè)計(jì)問題。設(shè)計(jì)者、制造者應(yīng)及時(shí)通知發(fā)生問題。原始檢測(cè)工具成本的任何更改都必須得到 OEM 采購部門的批準(zhǔn)。 三、檢具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)理念是檢具設(shè)計(jì)流程的第一步。設(shè)計(jì)理念的目的是建立和使用文本來描述檢測(cè)工具的要求。它確保設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)工具包括零件的所有 KPC 和 PQC 要求。 A. 在開始設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該舉行一次設(shè)計(jì)概念的初步會(huì)議。應(yīng)參加的主要人員有：供應(yīng)商檢具工程師、檢具設(shè)計(jì)和制造商代表、OEM SQE和檢具工程師。您還可以邀請(qǐng)：產(chǎn)品工程師、尺寸工程工程師、制造工程師和OEM采購商。 B. 設(shè)計(jì)概念應(yīng)包括詳細(xì)的草圖和檢查工具的書面說明，以便可以遵循檢具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)概念不必像完成的設(shè)計(jì)那樣詳細(xì)，但應(yīng)包括以下信息： 1. 被測(cè)部件與夾具底座之間的位置關(guān)系。最好使用裝載位置（被測(cè)件在檢具中的位置與裝配在車輛中的方向和位置一致），但其他位置可能更適合被測(cè)件的使用/檢具（即第一次使用位置：第一次組裝時(shí)，被測(cè)件在量具中的位置與其在組裝模具中的方向和位置一致。例如組裝過程中，當(dāng)支架焊接時(shí)到門框，門框可以水平放置）。

如果與加載位置有偏差，則應(yīng)以 90° 為增量進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。 2. 定位基準(zhǔn)平面圖應(yīng)與幾何尺寸和公差圖紙一致。您可以使用附帶的基準(zhǔn)板。 3. 檢查夾具零件和支持被測(cè)零件的設(shè)備。 4. 建議的夾緊技術(shù)。 5.檢查用于檢測(cè)以下特性的零件和設(shè)備：關(guān)鍵產(chǎn)品特性（KPC）、產(chǎn)品質(zhì)量特性（PQC）、過程監(jiān)控點(diǎn)（PMP）、特性線、功能孔以及過去工藝變化較大的區(qū)域6.中使用的材料應(yīng)根據(jù)檢驗(yàn)工具的使用和環(huán)境，以確保零件在當(dāng)前生產(chǎn)有效期內(nèi)的功能性、重復(fù)性和再現(xiàn)性。 7.匹配或相鄰部分的輪廓形狀或線條特征。 C、設(shè)計(jì)理念應(yīng)考慮操作者的人機(jī)工程學(xué)、被測(cè)件裝拆的方便性、三坐標(biāo)檢測(cè)和SPC數(shù)據(jù)采集的可行性。 D. OEM 的 SQE 和檢具工程師將審查和批準(zhǔn)產(chǎn)品表面 X、Y、Z 位置的選擇，以收集 SPC 數(shù)據(jù)以監(jiān)控 KPC 和 PQC 和特性。 四、檢具設(shè)計(jì)Requirement A. 量具圖上必須列出以下信息：零件編號(hào)、零件名稱、零件圖編號(hào)和零件圖更改級(jí)別。另外：1.檢查工具的所有部分必須在三個(gè)視圖中繪制，并且必須標(biāo)記完成的表面和/或車身和/或工作參考線。 2.所有截面圖都應(yīng)標(biāo)出與量具設(shè)計(jì)圖導(dǎo)數(shù)相對(duì)應(yīng)的截面號(hào)和頁碼。

（例如 C-C 部分或 100.0；第 1 頁）3. 檢具設(shè)計(jì) 該圖必須包括量具上被測(cè)部件的輪廓圖（虛線）。線條應(yīng)該足夠粗以方便圖紙的復(fù)制。 4.如果可能的話，檢查工具的原材料（如角支架、堆疊塊、鉸鏈、導(dǎo)板、螺絲和鑰匙等）應(yīng)盡可能使用可以購買的標(biāo)準(zhǔn)件。 5. 檢具設(shè)計(jì) 必須購買 由客戶認(rèn)可的軟件生成。 B、定位參考方案必須適用于檢具設(shè)計(jì)圖紙和檢具，一般概念是：將被測(cè)件定位在第一定位面、第二定位面、第三定位面（注解：6-點(diǎn)定位原理）組成的三維空間。 C、定位基準(zhǔn)孔的定位裝置：1.不作為定位方向的銷不能限制被測(cè)件在規(guī)定定位基準(zhǔn)以外的任何方向的運(yùn)動(dòng)。這在這種情況下，可以使用導(dǎo)軌或可移動(dòng)的檢查部件，使被測(cè)部件沿非定位方向移動(dòng)。但僅使用高精度導(dǎo)軌，不會(huì)影響指定定位裝置的定位精度。 2.對(duì)定性型檢具的檢針應(yīng)充分利用最大允許公差，即檢具上用于檢測(cè)被檢件的定位裝置應(yīng)按最大物理?xiàng)l件制造，且相應(yīng)的定位銷可安裝在導(dǎo)向板或活動(dòng)部件上，以上允許非定位方向移動(dòng)。 3.無論定量檢具的所有參考定位銷尺寸如何，被測(cè)件都準(zhǔn)確定位在指定的定位參考方向。這是實(shí)現(xiàn)的一種方法是使用彈簧座錐銷，它安裝在導(dǎo)軌或可移動(dòng)部件上，以確保在非定位參考方向上運(yùn)動(dòng)。

D.注意靠近點(diǎn)焊、縫焊或分型面的定位基準(zhǔn)。如果這些定位基準(zhǔn)不能遷移，為了便于檢具的重復(fù)性和再現(xiàn)性分析，這些檢具的基準(zhǔn)部分必須與點(diǎn)焊、縫焊或分型面（表面開槽或開槽）有一定的間隙。定位基準(zhǔn)）孔）。 E.檢具設(shè)計(jì)應(yīng)確定用于被測(cè)件檢驗(yàn)的每個(gè)檢驗(yàn)工具部件，包括測(cè)量針的尺寸。此外，應(yīng)標(biāo)識(shí)所有可拆卸和可互換的量具零件，并應(yīng)注明其相關(guān)功能?？苫Q零件的要求是：1.定位銷襯套必須由淬火鋼制成； 2. 有一個(gè)永久句柄。 3. 可互換的零件必須放在固定在檢具底板上的儲(chǔ)物箱中。 F、使用測(cè)高儀對(duì)被測(cè)件進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，考慮在基面上制作尺寸大于1.2m的定位切割線（如網(wǎng)格線）。 G. 為保證從制造到認(rèn)證的尺寸測(cè)量的一致性，設(shè)計(jì)應(yīng)包括坐標(biāo)測(cè)量的指定參考起點(diǎn)。這些點(diǎn)可以是工具球、銷、零塊或底座上的一些其他清晰可識(shí)別的區(qū)域。 H.檢具設(shè)計(jì) 圖中無需標(biāo)注重復(fù)或左右對(duì)稱。實(shí)際操作時(shí)，只指出獨(dú)特的、單方面的細(xì)節(jié)，并加上注釋“除已指出的部分外，中心軸對(duì)稱”。 N. 對(duì)檢具設(shè)計(jì) 的任何更改應(yīng)在第一頁右上角隨附的更改通知欄中按字母數(shù)字順序指示，并應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)中適當(dāng)?shù)厝Τ觥?/p>

每個(gè)更改項(xiàng)都應(yīng)簡要引用相應(yīng)的 EWO（工程工作單）工程工作單或工程更改編號(hào)更改說明。 五、 檢具制造要求 A、所有定位基準(zhǔn)、檢具、夾頭及可互換零件均應(yīng)在檢具上清楚標(biāo)明。 B. 使用說明書和/或操作順序應(yīng)牢固地附在量具上。這些說明必須與檢具設(shè)計(jì) 圖中的說明相同。 C、22公斤以上的檢查工具建議使用吊環(huán)螺栓作為吊耳。 D 所有焊接部件都應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力消除。 E. 所有可移動(dòng)和可互換的部件，如手柄和測(cè)量銷，都應(yīng)永久連接到檢查工具上。建議使用自固定裝置或可伸縮的連接電纜。 F. 將檢查工具的所有非檢查表面涂成中度藍(lán)色。 G. 檢驗(yàn)工具1. 的制造公差，一般準(zhǔn)則 a.用于在檢具上定位被測(cè)件的所有定位基準(zhǔn)的位置公差必須限制在±0.10mm。灣用于檢查被測(cè)零件的檢查工具的所有零件包括檢查銷和襯套，以及用于電子測(cè)量裝置的零件。檢查工具上的位置公差必須限制在±0.10mm。 C。用于測(cè)試產(chǎn)品的表面輪廓特性，使用齊平/塞檢查的量塊位置公差應(yīng)限制在±0.15mm。 d.為檢測(cè)產(chǎn)品的外周輪廓特性，采用外周平齊/塞孔檢驗(yàn)的量規(guī)類型的位置公差應(yīng)限制在±0.15mm。

e.檢具上模板的公差應(yīng)限制在±0.20mm。 F。用作目檢參考的公差應(yīng)在±0.50mm 以內(nèi)。 2.當(dāng)某一產(chǎn)品的特性偏離上述規(guī)格時(shí)，量具的公差可采用1/10規(guī)則。在產(chǎn)品圖紙上標(biāo)記特定產(chǎn)品特性的公差的 1/10 可用作檢驗(yàn)工具的制造公差。 H、每件檢具應(yīng)附有金屬銘牌，注明以下信息（必要時(shí)更新）：被檢零件名稱。要測(cè)試的零件號(hào)。工程變更級(jí)別。型號(hào)、年份和用途。制造商的名稱。重量。制造時(shí)間。 六、Checker 認(rèn)可要求 A. 制造商在向被測(cè)件供應(yīng)商申請(qǐng)認(rèn)可前，應(yīng)自行檢驗(yàn)并出具書面報(bào)告證明成品質(zhì)量。 B、保證書至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：定位基準(zhǔn)、檢具的功能特性（如數(shù)據(jù)采集裝置、液位檢測(cè)、支撐點(diǎn)、檢測(cè)銷、定位銷、匹配件的代表性結(jié)構(gòu)球等） 它還包括可互換的定位基準(zhǔn)塊。 七、Checker 重復(fù)性和再現(xiàn)性要求 A.用于定位參考方案重復(fù)性的初步評(píng)估； 1. 在對(duì)檢具的重復(fù)性和再現(xiàn)性進(jìn)行研究時(shí)，選擇足以評(píng)估 3 個(gè)定位參考平面每個(gè)面上的點(diǎn)的數(shù)量。被測(cè)件上的選定點(diǎn)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離定位基準(zhǔn)。 2. 可能需要更多的測(cè)量點(diǎn)，這取決于被測(cè)零件的尺寸和被測(cè)零件的剛度。 B.均值極差法是一種可以確定測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性的數(shù)學(xué)方法。

研究檢具重復(fù)性和再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)指南的均值和極差法：1.errora1～a6 在一些專著中稱為六個(gè)錨點(diǎn)，在一些文獻(xiàn)中稱為六個(gè)支撐點(diǎn)，事實(shí)上，這是兩個(gè)不同的概念。支撐點(diǎn)應(yīng)是安裝在夾具上與工件直接接觸的特定定位元件，如支撐釘、支撐板、V形塊等，在加工過程中還必須參與平衡切削力、重力、夾緊力等；而定位點(diǎn)應(yīng)該是一個(gè)抽象的概念，就是通過指定位置的方式來限制自由度。限制一個(gè)自由度稱為錨點(diǎn)，它與支撐點(diǎn)的數(shù)量無關(guān)。例如，當(dāng)工件直接定位在一個(gè)平面上時(shí)，應(yīng)限制三個(gè)自由度，定位點(diǎn)應(yīng)該只有三個(gè)。事實(shí)上，此時(shí)的支撐點(diǎn)要多得多。而且，在一些特殊情況下，定位工件時(shí)沒有特定的支撐點(diǎn)。例如，常見的是用四爪卡盤將工件夾在車床上，用千分表進(jìn)行調(diào)整。此時(shí)，沒有涉及定位的具體支撐點(diǎn)。 , 工件位置由千分表確定。這種定位方式也可以實(shí)現(xiàn)無支撐點(diǎn)定位。六點(diǎn)定位法則來源于剛體力學(xué)，并不完全符合夾具設(shè)計(jì)的實(shí)際情況。一方面，夾具和工件都是彈性體，定位時(shí)容易發(fā)生彈性變形，尤其是裝夾時(shí)；另一方面，定位對(duì)之間大多存在差距。傳統(tǒng)的六點(diǎn)定位方法忽略了彈性變形和間隙的存在。事實(shí)上，彈性變形和間隙的存在對(duì)工件的定位有著重要的影響。過度定位是夾具設(shè)計(jì)和使用中的敏感問題。

在文獻(xiàn)和專著中，超定位一般定義為“多個(gè)定位支撐點(diǎn)重復(fù)限制同一自由度。這種現(xiàn)象稱為超定位。……在確定工件定位方案時(shí)，一般不可能有過度定位?！钡珜?shí)際上，在夾具設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，過位的情況并不少見，有些過位的夾具也有很好的效果。如圖3a所示，定位方式如圖3a所示。平面限制了 X 和 Y 方向的旋轉(zhuǎn)自由度和 Z 方向的運(yùn)動(dòng)自由度。心軸限制了X和Y方向的旋轉(zhuǎn)自由度和運(yùn)動(dòng)自由度。兩種定位方式重復(fù)限制X、Y方向的旋轉(zhuǎn)自由度，按照目前過定位的定義是過定位，應(yīng)避免。但是，這種定位方法在實(shí)際加工中經(jīng)常用于滾齒，如圖2所示。因此，必須對(duì)過定位有一個(gè)準(zhǔn)確的解釋，以避免在過定位問題上產(chǎn)生混淆。再論六點(diǎn)定位法則。很多人在用傳統(tǒng)的六點(diǎn)定位法則來確定工件定位方案，判斷是否超定位時(shí)，很多人都忽略了定位二次誤差的影響。事實(shí)上，夾具定位面與工件及定位元件的誤差對(duì)定位的影響很大。圖3a所示的定位方法雖然屬于過定位，但只要工件與夾具定位面的尺寸、形狀、位置沒有誤差，心軸和端面就可以與夾具的工件面相匹配。夾具定位元件，彼此之間的自由度限制不會(huì)沖突。顯然，這種狀態(tài)下的定位是成功的，可以使用夾具。因此，不應(yīng)簡單地根據(jù)重復(fù)限制自由度來判斷定位方案是過度定位。

如圖3b所示，當(dāng)工件定位面存在垂直度誤差時(shí)，端面與心軸對(duì)X、Y方向旋轉(zhuǎn)自由度的限制會(huì)產(chǎn)生矛盾。如果放置在平面上，工件應(yīng)平放；如果放置在心軸上，工件應(yīng)垂直。改變一批工件的內(nèi)孔與芯軸之間的實(shí)際間隙。當(dāng)間隙發(fā)生變化時(shí)，會(huì)形成如圖3b和3c所示的兩種定位情況，使工件在夾具中的位置不確定，造成過定位。如果夾具定位面與芯軸之間存在垂直度誤差，也會(huì)出現(xiàn)類似情況。顯然，重復(fù)限制自由度并不一定會(huì)導(dǎo)致過度定位，二次定位誤差是導(dǎo)致過度定位的主要原因。兩種定位方法因誤差而產(chǎn)生的矛盾稱為干擾。在干涉范圍內(nèi)，如果存在重復(fù)限制一定自由度的兩種定位方式A和B，則在設(shè)計(jì)時(shí)必須確定其中一種定位方式。如果模式A是主要方法，模式B會(huì)干擾模式A。應(yīng)該通過合理的設(shè)計(jì)，盡量減少模式B的干擾，確保模式A是主要的定位方法，反之亦然。對(duì)于圖3a所示的定位方法，一些夾具設(shè)計(jì)專著提出采用大端面和短芯軸的組合或小端面和長芯軸的組合來提高定位性能。認(rèn)為這種組合沒有過度定位。我們認(rèn)為這種解釋并不嚴(yán)謹(jǐn)。大端面與短芯軸的組合或小端面與長芯軸的組合能提高定位性能的根本原因是采用了一種定位方式，減少了另一種定位方式的干擾。本質(zhì)上，這與大端面和長芯棒的組合相比，改進(jìn)的組合方式夾具定位面之間的垂直度誤差更小，可以滿足工件的定位要求，不會(huì)造成過定位。

由于定位副誤差會(huì)發(fā)生變化并影響定位性能，因此定位副誤差應(yīng)盡量減小，但夾具制造精度的提高存在一定的限制，定位副間隙與定位副的彈性變形定位對(duì)可以在一定的限度內(nèi)。為了在一定程度上補(bǔ)償定位誤差，可以客觀地降低干擾程度。如圖 3c 和 3d 所示，在干涉的情況下，工件仍然可以定位在一個(gè)大平面上。當(dāng)然，配合面的間隙必須滿足工件加工精度的要求，不能隨意擴(kuò)大。對(duì)于彈性變形，變形量在合理范圍內(nèi)的波動(dòng)不會(huì)造成過度定位?？梢哉J(rèn)為，在定位誤差的影響下，反復(fù)限制自由度的兩種定位方式之間的矛盾在量變階段表現(xiàn)為干擾，在質(zhì)變階段表現(xiàn)為過度定位。過盈量是否會(huì)轉(zhuǎn)化為過定位取決于定位副的誤差、定位副之間的間隙、夾緊后芯軸的彈性變形等多種因素。圖2所示的滾齒定位屬于過盈定位，不屬于過定位。避免過定位的措施提高夾具定位面和工件定位基準(zhǔn)面的加工精度是避免過定位的根本方法。由于夾具加工精度的提高有一定的限度，當(dāng)采用兩種定位方式進(jìn)行組合定位時(shí)，應(yīng)以一種定位方式為主，以減少另一種定位方式的干擾，如使用一種定位方式。長芯軸與小端面組合或短芯軸與大端面組合時(shí)，或工件在一側(cè)定位有兩個(gè)孔時(shí)，一個(gè)銷使用金剛石銷。本質(zhì)上，這是提高夾具定位面精度的另一種方式。

利用工件定位面與夾具定位面的間隙和定位元件的彈性變形來補(bǔ)償誤差，減少干涉。在分析判斷兩種定位方式是在誤差影響下是干涉還是過定位時(shí)，必須綜合計(jì)算誤差、間隙和彈性變形，并根據(jù)工件的加工精度要求做出正確判斷。廣義上講檢具設(shè)計(jì)，只要采用的定位方法能使工件定位準(zhǔn)確，保證加工精度檢具設(shè)計(jì)，這種定位方法就不會(huì)過位，可以使用。結(jié)論六點(diǎn)定位規(guī)則中的支撐點(diǎn)是指夾具上與工件直接接觸的特定定位元件，定位點(diǎn)是對(duì)指定定位方法自由度的限制。這是一個(gè)抽象的概念。兩者不可混淆，更不可代用。 不能以反復(fù)限制自由度來判斷為過度定位。二次定位誤差是過度定位的根本原因。誤差的存在使得自由度的重復(fù)限制表現(xiàn)為干涉和定位過度。干擾是量變階段，過度定位是質(zhì)變階段。可以使用干涉夾，但使用定位夾會(huì)破壞定位，不能使用。在判斷是否屬于過定位時(shí)，要綜合計(jì)算誤差、游隙和彈性變形，根據(jù)工件加工精度的要求，才能做出正確判斷。