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总有一种引擎盖坐上去让你泪流满面 – 德系汽车RPS基准点系统分析

活动时间:2019/4/24 0:00:00     来源:http://www.fifmgauge.com/news166808.html

梅赛德斯.奔驰,光这个名字,拉风又洋气。楼下理发店来自铁岭小伙子的泥古拉丝.牛的梦想,就是拥有奔驰2019最新款CLS全自动漏油型轿跑车(只在西安首发)。德系汽车引擎盖的RPS设计缺陷是导致女性客户久坐不适甚至哭泣的根本原因,今天我们深入探讨如何理解德系RPS参考点定位系统的作用。

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1. 什么叫RPS

RPS即汽车设计制造过程中贯穿前后的基准点系统,是目前在大众汽车中应用的一种的定位体系,它被利用来保证汽车零部件尺寸稳定性和零部件功能,保证产品质量稳定性方面。

 

汽车超过85%的问题是由制造过程中的尺寸问题引发地。如何使产品从开始设计到制造过程中的各个环节,尽可能的减少尺寸偏差累积,是提高最终产品质量的一个关键要素。在这一点上,各大汽车厂商走出了相近,但又有所不同的路,即引入GD&T或RPS基准一致性原则,但应用上有所差异。

 

北美和欧洲的厂商定位倾向与实际保持一致,日本厂家的定位是用来研究如何保证零件的质量,而韩国厂家则是通过定位来压迫零件变形,使之达到要求。大众汽车则最终发展成了所要讲的RPS系统。

 

 RPS简单的讲,就是指基准一致性。它是指一种统一的和通用的,并带有相应公差范围的,在空间固定部件的基准体系,要求产品设计,制造和质量保证中使用一样的、共同适用的定位。RPS根据一系列原则,制定一些从开发到制造,检测直至批量装车各环节所有涉及到的人员共同遵循的定位点及其公差要求


2. RPS理论原则 

1. 汽车总体坐标系


一辆汽车是借助于总坐标系(数学汽车坐标系)来确立的,坐标系的原点建立在汽车轿轴上的中心;而对于基准点系统来说,同时又在总坐标系中建立相对坐标系即部件型坐标系,其原点是那个部件的某个定位点即主要基准点,再将部件型坐标系附加到总坐标系。部件型坐标系的原点相对于总坐标系原点本身无公差,但在处理相应基准点的加工尺寸时,相对尺寸自然是带公差的.由此,任意一个零件都坐落在自身的坐标系中。


2. 自由度


汽车零部件在汽车总坐标系中的明确放置必须约束六个自由度。

RPS定位要素(Element,比如孔、销、面)选择基于功能,并保持相互之间最大距离,通常通过快速夹(Clamping)固定在测量仪器上,基于零件、生产和检测并和制造和测量设备一致。

3. 3-2-1原则

刚性体(Rigid Body)在空间有六个自由度:三个沿坐标轴的平移自由度(translational motions)和三个绕坐标轴的旋转自由度 (rotational motions)。


3-2-1 的原则,它规定了支撑位置的分配:

Z 方向 3 个支撑位(约束 Z 平动,X 旋转和 Y 旋转);

Y 方向 2 个支撑位(约束 X 平动和 Y 平动);

X 方向 1 个支撑点(约束 Z 旋转)


注:RPS1必须是约束最多自由度的点

4. RPS图纸表达

1.    RSP 标识 (Designation)


举例:


当有两个零件组装时,将标出两个零件相互间的公差,在组装之后,两个坐标系中的一个零件的原点失去其功能,这样新的部件重新只用一个部件型基准坐标来描述,两个参照系中的一个被取消。

5. RPS尺寸和公差

RPS尺寸和公差可直接在图纸上表达或填在RPS表格



解释:

a.     RPS要素应以基准系统作为零起点。

b.    主基准(Main Location Points)位于汽车总坐标的某个位置,但没有公差
理由是:因为名字霸气


RPS1:基准圆孔中心,相对坐标值为0, 0, 0, 约束XY方向


RPS2:基准长圆孔中心,相对坐标值为5, 90, 0, 约束X方向


RPS3-5:基准面,相对坐标值为Z=0, 约束Z方向


RPS101:辅助基准面,约束Z方向


a1: 被测要素, 位置度要求0.4


基准点还要求选择功能性最强的稳定区。基准点系统的重要作用是减少公差的累积,这可以通过在制造过程中避免基准变换实现。基准点的确定可以通过同步工程小组的协作,在开发的前阶段加以考虑,甚至也可以在概念设计阶段。因为在这一阶段几乎不发生更改成本;在样车试制阶段,基准点定位的变更,就已经可能造成工夹具的变更,从而带来较高成本的浪费。


而由同步工程小组的协同工作,提供了这样的机会,摆脱过时的传统,即每个人只设计他所负责的零件。事实上,汽车是由许多子系统共同作用的结果。这就是说,一个部件的更改和不确定性又将影响许多相关的零件。在同步工程小组中,给汽车的整体性考虑以高度的重视,以此保证部件,子总成和总成能在所有的工序上,按制造汽车的顺序精确定位,加工和测量。相对于目前的处理方法,该系统的优点就是必须建立跨专业的协作。由此实现从开发直至加工,以及外购件的一个贯穿性的基准点确定方法,以达到最大程度地避免直到系列生产前的重复工作和返修。   

 

RPS也存在一些问题。简单的讲,它的一些原则,如:确保尺寸稳定性、相对整车坐标等,会引起以下问题:检测不合格的零件装车合格;检测合格的零件,装车不合格。而坐标平行规则,在结构空间设计日趋多样化的今天,会对产品结构、工装结构、工艺工序的设计和优化产生阻碍。


6. 美国基准目标系统和德国RPS系统对比达


美标基准目标系统和德国RPS系统对比:

  1. 馒头和馍馍的区别

  2. 美标的基准永远从实际零件的某个要素得到,没有歧义,尤其是长圆孔作为基准C,把长圆孔中点作为基准和中面作为基准,是两回事哟!

  3. 美标对基准要素的本身的公差标注清晰,尤其是基准C

  4. 当存在多基准体系的时候(A/B/C和D/E/F),美标容易清晰建立基准体系之间的关系

  5. RPS强调设计、制造和检测的基准一致性,美标以功能作为优先(尽可能去保持一致)

  6. 到底选用德国RPS系统还是选择美国基准目标系统,取决于你的客户要求。如果不理解,你试试给通用汽车画RPS试试!?

  7. 如果非汽车行业,比如家电,不建议采用RPS,基准目标系统依然是最佳选择(无论美标还是欧标)
     注:RPS并非国际标准的要求

本文转自Michael XU微信公众号


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