GD&T 設計 | 檢具方案設計，定位元件設計，檢測銷尺寸設計(收藏)

檢具介紹

公差的原理與檢測(案例分析）

尺寸公差

幾何公差GD&T/GPS

尺寸公差的三個重要尺寸意義

檢具的組成

模擬基準

測量裝置

檢具底座

夾緊裝置

為什麼GD&T的實現就是檢具？

GD&T圖紙的理解

檢具上的基準方案

與GD&T設計關聯，

CMM的基準方案

基準建立練習

檢具的GD&T/GPS設計

位置度公差帶和相應檢具工裝、測量方案設計

GD&T 的公差控制框的應用

GD&T 圖紙上的主要符號

基準特徵、基準模擬、功能基準

基準是想像的；基準特徵是實際零件上用來建立基準的特徵；

基準的優先順序 （主定位，次定位和第三定位）是按照基準框中的從左到右的順序，不是按照字母表的排序；

功能基準的選擇嚴格的按照它在總成中的功能， 不是按照零件的加工要求。面作為功能基準，經常是由於它在總成中的匹配關係，或者是出於裝配目的；

非功能基準（結構性）經常出於加工因素而選擇的；

模擬基準是檢測中使用的一些輔助工具，如面板、檢具塊、高精度平行板、檢具銷和檢具環等。它們在檢測過程中與零件的基準特徵接觸，建立基準點、基準線或基準面；

基準的設計應確保測量的可重複性，基準尤其是主基準需要形狀公差來約束，如圓度、平面度等。

基準在圖紙中的應用

直線度控制中心線

這個最大包容邊界被稱為實效邊界 （Virtual condition border），也就是裝配邊界。

直線度控制柱面中心線的驗收公差

如果沒有MMC修正呢？

輪廓度控制

輪廓度控制特徵的形狀，定向，大小和位置

線輪廓度

面輪廓度

線輪廓度：

在特徵受控長度上由等距輪廓線建立的的二維公差帶。

面輪廓度：

在特徵受控長度或範圍上由等距輪廓面建立的的三維公差帶。

輪廓度控制應用要點

輪廓度公差是形位公差控制中唯一可以參考基準或獨立應用；

輪廓度公差應用於非規則面形狀控制；

輪廓度公差要求受控的非規則面特徵必須被基本尺寸定位；

如果沒有特殊規定，公差帶取自於受控面的輪廓，且等邊分布於基本輪廓；

非等邊輪廓度公差控制使用一個虛線來表明公差帶向對於基本輪廓的方向和數量；

一個線輪廓度公差帶由兩條等邊分布基本輪廓兩側的線組成，兩線相距規定的公差值。當然如果有特殊規定，如圖上有虛線格外標明公差帶的分布；

定向控制

定向控制

平行度

垂直度

傾斜度

定位控制

位置度

同心度(同軸度)

對稱度

位置度控制補償公差的計算分析

孔：

補償公差 = 實際尺寸 – 尺寸@MMC

結果公差 = 補償公差 + 幾何公差@MMC

軸：

補償公差 =尺寸@MMC–實際尺寸

結果公差 =補償公差 +幾何公差@MMC

跳動控制

圓跳動

全跳動

檢具定位元件的設計原則

工件咋檢具中要想獲得正確的定位，首先要正確的找到定位基準，其次則是選擇合適的定位元件，工件定位時，工件的定位基準和檢具的定位元件接觸形成定位副。

對定位元件的基本要求

1） 限位基面應有足夠的精度，定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精度

2） 限位基面應有良好的耐磨性 由於定位元件的工作表面經常與工件接觸和摩擦，容易產生磨損，為此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保證檢具的使用壽命和定位精度

3） 支撐元件應有足夠的強度和剛度 定位元件在使用的過程中，受工件重力，夾緊力的作用，因此要求定位元件有足夠的強度和剛度，避免使用中的變形和損壞

4） 定位元件應有較好的工藝性，定位元件應力求結構簡單，合理，便於製造，裝配和更換

5） 定位元件應便於清楚鐵屑和雜質 定位元件的結構和工作表面形狀有利於清除鐵屑和雜質，大型的焊接件，產生的焊渣，車間的粉塵極易混入定位元件中，影響定位精度

常用定位元件可按產品的典型定位基準分為以下幾類

1） 用於平面定位的定位元件，包括固定支撐，可調支撐和輔助支撐

2） 用於外圓和內圓定位的定位元件 包括V形架，定位套和半圓定位座等

3） 用於孔定位的定位元件，包括定位銷（圓柱定位銷和圓錐定位銷），圓柱心軸和小錐度心軸

注意事項： 定位元件的工作表面常用產品接觸摩擦，所以定位元件必須耐磨，以保持定位精度，通常硬度在40-65HRC之間，可通過選擇材料及熱處理方法獲得，磨損和損壞後應易於修復和更換

定位元件一般不應作為受力構件，以免損傷其精度，但是在特殊情況下，因產品的放置狀態，產品的型面變化，定位元件會受到產品重力的影響，因此，凡是受力的定位元件一般要進行強度和剛度的計算。

定位元件應有良好的加工性能，結構簡單，易於製造和安裝

定位元件上的限位基準應具有足夠的精度，為此，必須保證加工誤差，表面粗糙度，定位銷的工作直徑的公差帶一般取f7,表面粗糙度Ra<=0.4um,與檢具配合直徑公差取r6,表面粗糙度Ra<=0.8um.

定位方式

定位方式：通常採用孔定位，面定位，輪廓定位或以上方式的組合。優先等級依次為孔定位，孔+面定位，孔+輪廓定位，面定位，面+輪廓定位，輪廓定位。定位系統的選擇與車型系統必須一致（包括定位孔和定位面）。

孔定位：即採用兩孔定位，孔+面定位或孔+輪廓定位。主定位（H）為圓錐形定位銷（簡稱圓錐銷），副定位（h）為菱形定位銷（簡稱菱形銷）。單獨採用定位銷做定位時至少使用2支定位銷來定位，定位銷方式選擇按照下圖所示。

若使用1支定位銷時，必須採用其他輔助定位方式，如擋塊等。當定位孔植入定位時，定位銷直徑為定位孔直徑D-0.02mm,當定位銷為錐形定位銷定位時，定位錐度應保證在理想狀態下定位銷中部直徑與定位孔直徑相同。

定位銷置入方式：內外飾檢具多採用插入式置入方式

在零件夾緊和檢測開始之前，首先將零件定位，因此定位銷用於將零件精確地定位在檢具上

定位孔的位置根據零件圖紙基準確定（通常每個零件設置兩個定位孔）

定位銷由導向，定位及手柄三部分組成，保證銷子導向部分能夠在定位孔內進出自由。根據零件基準點特性和基準孔形狀，定位銷相應設置成錐型銷和柱銷，匹配件可以參考實際裝車方式而有所不同。

在定位孔內，為保證定位銷定位準確，必須安裝導向襯套，導向襯套和檢具固定

導向襯套的中心相對於車身坐標線的定位精度控制在正負0.05內

定位銷和相應導向襯套的結構根據孔的形狀有不同的要求，分防轉結構和不防轉結構。

圓柱銷

圖 為常用的圓柱定位銷，當工件直徑小於10MM時，為避免銷子因撞擊而折斷，或熱處理淬裂，通常將根部導出R角，應用時在檢具上體上做出沉孔，使定位圓銷圓角部分沉入孔內而不影響定位。如 圖 所示 ，大批量生產時，為了便於更換定位銷可採用圖 所示帶襯套結構，圓柱定位銷的工作部分直徑通常根據加工要求按g5/g6 /f6/f6製造，定位銷與檢具體配合可參考標準。

圓錐定位銷

圖 所示 為工件以圓孔在圓錐銷上的定位示意圖，它限制了工件的 三個自由度，錐銷與圓孔沿孔口接觸，孔口的形狀直接影響接觸情況，從而影響定位精度。圖 為整體圓錐銷適應於加工過的圓孔，若圓孔為毛坯孔，由於孔誤差大，為保證二者接觸均勻，採用 圖所示結構。

大眾定位銷計算方法（摘自大眾檢具設計標準）

零件在檢具上的定位通常採用2個定位孔，定位的的方式和位置根據圖紙中的RPS的說明來規定。

通常採用以下兩種定位方式

四方位定位銷---圖紙上一般定義為RPS:Hxy,Hxz或Hyz

兩方位定位銷---圖紙上一般定義為RPS:Hx,Hy或Hz

定位銷A1(四方位定位銷)在檢具和測量支架上通常採用相同的結構

定位銷A2(兩方位定位銷)根據檢具和測量支架不同的形式，需採用不同的結構形式，對於檢具，定位銷A2結構為兩頭銷，一端定位，一端檢測。

對於測量支架，定位銷A2結構為單頭銷，僅做定位作用。

圓柱定位銷的計算方法

對於圓形孔，採用圓柱定位銷的，圓柱銷的直徑D根據經驗公式推出：

D2=額定孔徑最大值-0.1mm

例如：額定圓孔直徑為∅17 +0.2/0 ，則相應的圓柱銷直徑D2=17.2-0.1=17.1mm，考慮到製造公差0-0.02，推出D2=18.1-0.02mm

對於長形孔，且採用圓柱定位銷的，圓柱定位銷的直徑D2，根據如下經驗公式推出：

D2=額定孔徑最大值-0.1

例如：額定長形孔徑為18.0+0.2/0 X 9.0+0.2/0

則相應的圓柱銷直徑：

D2長度方向=18.2-0.1=18.1mm,推出D2長度方向=18.1-0.02

D2寬度方向=9.2-0.1=9.1mm,推出D2長度方向=9.1-0.02

定位銷為錐形銷的情況

錐形銷定位適用於下列情況：

1） 根據RPS要求，零件定位孔附件有定位面

2） 零件料厚B>1.2mm

錐形定位銷的計算方法

對於圓形孔，採用錐形定位銷的，錐形定位銷最大圓錐直徑D2,根據經驗公式推出：

D2=額定孔徑最大值+附加餘量0.5mm

例如：額定圓孔徑為∅17.0+0.2/0，則相應的圓錐銷直徑D2=17.2+0.5=17.7mm, 考慮到製造公差0/+0.1, 推出D2=17.7+0.1/0 mm

對於長形孔，且採用圓錐銷，圓錐銷的直徑D2,根據如下經驗公式推出：

D2=額定孔徑最大值+附加餘量0.5mm

例如：額定長形孔徑為 18.0+0.2/0 X 9.0+0.2/0

則相應的圓錐銷直徑：

D2長度方向=18.2+0.5=18.7mm,考慮到製造公差+0.1/0，推出D2長度方向=18.7+0.1

D2寬度方向=9.2+0.5=9.7mm, 考慮到製造公差+0.1/0，推出D2長度方向=9.7+0.1

定位錐銷（兩方位定位銷）兩頭銷的結構形式

在檢具上，當RPS2作為定位孔時，通常該孔同時具有檢測的功能要求，因此，定位銷通常設置為兩頭銷，其工作順心為：1)先檢測孔位置度 2）在完成定位

柱形定位定位銷

錐形定位銷

錐形銷的結構取決於D2,D2=孔徑最大直徑+附件餘量0.5

錐形定位銷A2的計算

圓孔柱形銷A2的計算方法（兩頭銷）

定位部分- D2的計算根據下列公式計算 D2=孔徑的最大尺寸-0.1

例如 定位孔∅17.0 +0.2/0 孔的位置度為：X=±0.2 Y=0 ,計算其定位尺寸和檢測尺寸

定位尺寸 D2=17.2-0.1=17.1 製造時考慮到製造公差0.02 ，得出D2=17.1-0.02

檢測尺寸 D3=孔徑最小尺寸-垂直與定位方向的位置公差=17-0.4=16.6 製造時考慮到製造公差，得出D3=16.6-0.02

長形孔錐形銷A2的計算方法（兩頭銷）

例如 18+0.2X9+0.2 ,其位置公差為X=±0.2 Y=0 ,計算其定位尺寸和檢測尺寸

定位尺寸 D2=9.2-0.1=9.1製造時考慮到製造公差0.02 ，得出D2=9.1-0.02

檢測尺寸 B=孔徑的最小尺寸-0.1mm 例如 B=9.0-0.1=8.9製造時考慮到製造公差0.02 ，得出D2=8.9-0.02

L=孔徑的最小尺寸-長度方向位置公差 L=18-0.4=17.6 製造時考慮到製造公差0.02得出D2=17.6-0.02

檢具的檢測裝置設計

衝壓產品的檢測一般有輪廓檢測，孔徑檢測，孔位置度檢測，翻邊高度的檢測，根據圖紙要求設計檢測結構和裝置，

汽車大型飾件一般都是採用化工原料或者紡織面料製成，其相對於車身零件具有許多不同的特點，它一般具有體型大，型面和結構複雜，零件剛性差，多為空間尺寸的特點，一般的檢測方式多為型面檢測。一般有匹配要求的塑料件，卡扣和卡腳，定位凸台較多，大部分會檢測與其他零件相匹配的面輪廓。

汽車檢具的核心部分為檢測 ，檢具在使用的過程中，主要由下面幾大檢測內容組成。

1.孔位和槽檢測，孔位和槽檢測一般檢測方式分為，活動檢測銷，目視刻線，劃線銷

2.螺柱和螺栓的檢測，內徑檢測銷，直角檢測塊，十字滑塊+百分表，目測等

3.輪廓面檢測，偏移面+尖角塞尺或卡尺或通止規，平齊面+樣板，百分表等

4.KPC點檢測，百分表，EDC等

檢測銷檢測

檢測銷由導向，檢測及手柄三部分組成

在檢測孔內，為保證檢測銷順利進行檢測，必須安裝導向軸套，導向軸套和檢具型體固定，同時軸套上平面必須低於衝壓件下表面8正負1MM, 如果零件通過模具在同一工序加工出一組相同技術要求的孔，如果用檢測銷檢測，通常只對間距最大的兩個孔檢測，其他不作檢測,為保證檢測銷定位準確，必須安裝導向軸套,導向軸套的中心相對於車身坐標線的定位精度控制在正負0.05MM內,檢測銷和相應導向軸套的結構根據待檢測孔形狀的不同，分防轉結構和不防轉結構。每個檢測銷配置 3毫米尼龍繩，並將其固定與檢具型體的適當部位

銷盒 的安置：定位銷和檢測銷用後應安放與銷盒內，並且用夾頭夾住，銷盒安放與檢具型體側面，底板上部的適當位置中

如果檢具多於3個檢測銷，則在檢具適當的位置用數值標註，以示區別

歐美系檢測銷製作標準

對於檢測銷檢驗的孔，為了便於檢具作為測量支架使用，測量機測量探針能夠順暢地測量孔徑，缺口等特徵，為此在型體相應部位必須加工（或安裝）作夠大的自由面，由此探針能夠藉此實現進給，後退等編程動作，具體方法：自由面直徑大小：孔徑直徑+7MM，深度；從零件下表面向下8MM的沉孔，沉孔底部和周邊塗黑色

對於劃線檢測孔，如裝配孔，其公差要求大於等於0.5mm,並小於等於1MM，通常採用劃線目測的方法，其方法 在型體相應部位加工離零件下表面2MM 的凸台，凸台表面塗紅色，按孔徑形狀刻注白色曲線和十字架

對於目測檢測孔，如串線孔，工藝孔，其公差要求大於等於1 通常採用目視檢查，其方法，在型體相應部位加工離零件下表面8MM（6MM）沉孔，沉孔底部和周邊塗黑色

非功能孔劃線檢測結構示意圖

圓孔的劃線一般刻0,3線及中心線，對於小於6MM孔一般只刻0線及中心線，異性孔只作0.3線，刻線若無特殊要求在3位面上。

檢測銷計算方法

檢測銷設計

上海大眾汽車檢測銷計算方法

線性尺寸下的檢測銷計算方法：

上海通用汽車檢測銷計算方法：

歐美汽車零部件廠檢具檢測銷計算方法：

例如：一個孔徑為∅6.0+0.1/-0.1的產品，主基準下的位置度為0.3，按最大實體原則，算出該檢測銷的設計尺寸？

解：該產品孔徑為圓孔，空徑下限值為∅5.9，可按表 查出檢測銷的磨損量

∅D= 產品尺寸+下偏差-位置度+1/10位置度+磨損量

=∅5.9-0.3+0.03+0.01

=∅5.64

按檢測銷的製造公差+0.02/0，最終檢測銷的設計尺寸為∅5.64+0.02/0

例如：產品為柱子，直徑為∅6.0+0.1/-0.1的產品，主基準下的位置度為0.3，按最大實體原則，算出該檢測銷的設計尺寸？

解：該產品孔徑為圓孔，空徑下限值為∅5.9，可按表 查出檢測銷的磨損量

∅D= 產品尺寸+下偏差+-位置度-1/10位置度-磨損量

=∅5.9+0.3-0.03-0.01

=∅6.16

按檢測銷的製造公差-0.02/0，最終檢測銷的設計尺寸為∅6.16-0.02/0