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1、哈尔滨研究院车身开发所李艳真 2012.11.18,GD&T、GD&M的设计与应用,第一章 GD&T的设计方法,1.1 定位基准的设计1.1.1 定位基准的基本概念1.1.2 定位基准的设计原则1.1.3 定位基准的设计方法1.2 特征要素的公差设计1.2.1 孔的公差设计方法1.2.2 形面的公差设计方法1.2.3 切边的公差设计方法1.3 GD&T设计规范,1.1 定位基准的设计 定位系统设计是一个不断优化的过程，定位系统是汽车制造的灵魂。定位系统的设计不仅包含我们常用的白车身，而应该包含整车。合理的定位系统可对设计和制造过程产生不可估量的作用。1.1.1 定位基准的基本概念,定位基准的基
2、本概念：基准是指某些特定（参考）点、线、面的组合，借以确定零部件中相关点、线、面的位置。按其用途不同，可分为设计基准和工艺基准。设计基准是指在产品图样上，设计者所选定的参考点、线、面的组合，用以确定零件轮廓、尺寸及形位公差等。工艺基准是指在加工过程中，直接用于测量、定位、安装零部件时的实际点、线、面的组合，它分为定位基准、装配基准和测量基准。定位基准的种类和功能（1）定位基准面定位基准面有主基准和副基准两种。主基准面是为了保证被焊零件的准确定位。辅基准面（过定位）是为了校正零件、辅助焊接过程或辅助焊接设备而设定的，它能约束零件的扭曲和回弹、使零件保持形状不变、校正和约束焊接变形，是焊接工装结构
3、上必要的基准，它设计成可调整的形式。（2）定位基准孔定位基准孔也有主基准和副基准两种。主基准孔的作用是固定被焊零件，它用圆柱销约束零件的两个方向，在保证可靠定位的前提下主基准孔的数量应尽可能少。辅基准孔的作用是防止被焊零件的回转，控制焊接变形，使定位更为有效。,1.1.2 定位基准的设计原则,3-2-1定位原则：任何刚体在空间坐标系中存在6个自由度，即沿XYZ的平动和绕XYZ轴的转动。通过不在同一条直线上的定位基准Z1Z2Z3限制刚体三个自由度（沿Z轴的平动、绕XY轴的转动），通过定位基准Y1Y2限制两个自由度（沿Y轴的平动、绕Z轴的转动），通过定位基准X1限制剩下的一个自由度（沿X轴的平动）
4、，因此刚体的空间六个自由度都得到了控制，叫做3-2-1定位原则。,6点定位,一面两孔定位,3-2-1定位的一般选取原则1.在刚体面积最大的投影面上布置不在同一直线上的三个定位基准；2.在面积次大的投影面上布置两个定位基准；3.在面积最小的投影面上布置一个定位基准；为了保证定位稳定，这些点之间的距离应尽可能大，以占据长度方向2/3至5/6为佳。,1.1.2 定位基准的设计原则,1.1.2 定位基准的设计原则,网格平行性原则：定位基准在选择的过程中，其控制方向尽量与车身坐标系平行。其次还表现在定位孔应尽可能在同一个平面上，定位面应尽可能在同一方向上。,1.1.2 定位基准的设计原则,一致性原则：1
5、.应尽早将基准系统设计引入零件，在零部件设计过程中保证前后基准的一致性。2.定位系统在设计过程中从总成到单件进行设计，从单件到总成进行验证。总成中的定位基准，应体现在其单件的定位基准中，保持基准点的继承性。,1.1.2 定位基准的设计原则,其它参考原则：1.定位基准设计过程中要明确零部件特征要素的功能性，以优先保证重要功能为原则；2.定位系统的设计不仅要考虑单件的加工要求，而且还要考虑以后装配过程中的要求。3.尽量避免基准转换。原则上要求检具、夹具定位基准保持一致，但是有特殊原因无法保持一致时，需在公差设计上着重对涉及转换的基准进行控制。4.需要考虑焊接路线、装配顺序等工艺因素，参考零部件的工
6、艺流程进行设计。5.考虑冲焊件在夹具和检具上的状态差异，如在夹具上可以利用其它零部件型面进行定位，而在检具上则没有。6.在定位系统的选择过程中，基准优先选择孔，其次选择面，再次选择棱边。,1.1.3 定位基准的设计方法,一、定位孔的设计要求：1.定位孔规格定位孔控制两个方向，次定位孔控制一个方向，原则上主定位孔为圆孔，次定位孔为长孔，如图。对应尺寸规格见下表。,定位孔尺寸规格见下表,1.1.3 定位基准的设计方法,一般情况下，尽量不选取螺母孔作为定位孔。如需选取螺母孔作为定位孔，规格见下表：,1.1.3 定位基准的设计方法,2.定位孔距离要求,定位孔之间的距离要求尽量大，一般情况定位孔之间的距
7、离处于零件总长度的2/3至5/6之间。,3.定位孔位置要求,1）定位孔的位置尽量选在刚性好、制造过程稳定、不易变形的区域。尽量避免选择在冲焊件翻边位、拉延等区域。2）定位孔优先选择有重要功能的孔，避免选择工艺过孔、漏水孔、涂装孔等作为定位孔。3）当两个冲焊件重叠时，优先选择相同主、次定位孔作为定位系统，避免多套定位系统，图5所示定位方案优于图6方案。4）主次定位孔的中心连线原则上在同一直线上，当不在同一直线时，中心线的夹角A应小于15，如图：,1.1.3 定位基准的设计方法,2.定位孔的方向要求,1）定位孔所在型面，原则上要求是平面，优先选择冲压方向上的平面或所在平面与车身坐标系平行的平面。2
8、）定位孔选取方向尽量与装件和取件方向一致；3）主、次定位孔的轴线方向原则上要求平行。,二、定位面的设计要求,1.定位面上的基准目标表示在检测和焊接过程中需要支撑或夹持的部位。2.优先选择零部件最大投影面作为主定位面。3.原则上定位面选择3个基准目标，当定位面强度不够时可依据实际情况增加基准目标。4.定位面尽量选在容易保证精度、不易变形的区域。优先选择冲压过程中在同一工序中成型的面。,1.2 特征要素的公差设计 1.基于功能要求 2.基于制造能力 3.考虑成本1.2.1 孔的公差设计方法,基础公差表：（钣金件为例),1.2.2 形面的公差设计方法,基础公差表：（钣金件为例),1.2.3 切边、棱
9、边的公差设计方法,基础公差表：（钣金件为例),例：翼子板与前门匹配区域公差设计1.间隙、断差设计（DTS）公差分解2.工装方案设定3.公差验证,公差分解:,平行度的公差分解:,第二章 GD&M的设计方法,2.1 GD&M的设计方法2.1.1 GD&M的编号规则2.1.2 GD&M设计规范,GD&M的主要的应用范围有哪些？,白车身精度测点公差全部是+/-1.5合理吗？,2.1 GD&M的设计方法,GD&M的主要的应用范围:1.模具设计2.检具设计3.零件验收（检测成绩表）4.工装调节5.过程控制,GD&M的公差设计依据：1.单件GD&T对应的特征要素公差2.公差积累计算,2.1.1 GD&M的编
10、号规则,特性识别码：BBCCP,即工艺过程控制点（Body Construction Control Piont)CCTQ，即功能控制点（Critical To Quality）GGCP，即一般控制点（General Control Piont）其中CTQ 和BCCP控制点为关重控制点 特征识别码：S面SurfaceH孔Hole、slot、squre holeW螺母、螺柱Weld nut、weld studE包边、切边线Edge,2.1.1 GD&M的编号规则,测点编码：00000999 外DTS 功能控制点（CTQ）10001999 内DTS 功能控制点（CTQ）20002999 车身功能控
11、制点（CTQ）30003999 工艺过程控制点（BCCP）40009999 一般控制点（GCP）注：功能控制点（CTQ）统一编号，整车、总成、零件CTQ点的编号保持一致，其编号是唯一的；工艺过程控制点（BCCP）和一般控制点（GCP）是针对产品状态进行编号，其编号不是唯一的，不同的产品状态其编号可以重复。位置识别码：R右侧RHL左侧LHU唯一的Unique注：R与L互为对称点，在图纸中通常只标识单侧。,注：此命名规则仅作参考，以车身所后续制定的测点规范为准,2.1.2 GD&M设计规范,3 规范内容3.1 测点设计总原则3.1.1测点必须反应产品尺寸要求，能够代表产品尺寸特征。3.1.2 测点
12、必须反应工艺过程控制点状态，能够监控定位点位置及零部件轮廓变化，满足质量控制与分析需要。3.1.3各类测点的布置都要保证测点的测量可靠性，尽量降低测量带来的误差。3.1.4所有测点按照BCCP、CTQ、GCP的顺序确定，如果测点已在上级类别中定义，则不必重复定义。3.1.5零部件、分总成、整车的测点尽量保持一致，实现统一性和唯一性。3.1.6 先布置大件的测点，再对应布置与其装配的中小件的测点。3.1.7 搭接、贴合的两零部件测点位置尽量保持一致，实现匹配性检查。3.1.8 相邻配合的两零部件测点位置尽量保持在同一断面上，实现配合性检查。,以下部分引用重庆长安汽车零部件测点布置设计规范,3.1
13、.9 考虑零件在检具上测量时，测点检测的可操作性，测点如果位于车身网格线附近，优先在车身网格线上取点，或在两条网格线之间中点取点。3.1.10 充分考虑零件检测的实际情况，不在棱线、尖角处、焊点处布置测点（测量数据可靠性差），扣合总成除外。3.1.11 如果零件特征面较小，不足100mm，或车身网格线位于其特征面边缘，可根据实际情况，根据其特征面的重要控制性，选取具有代表性测点或调整测点位置，特殊处理。3.1.12对于零件周边与网格线不相交，或交点在零件边缘，可根据情况，调整测点位置或适当增加特殊测点。3.1.13 3.1.11与3.1.12中特殊处理的测点尽量考虑选取零件及附近测量边、型面特
14、征较明显处，避免测点检测时布点的争议。3.1.14对于所有布置测点的孔，其孔径也同时默认为测量元素。3.1.15 对于左右对称件或同一件上左右对称点只标识左件或左侧测点。,2.1.2 GD&M设计规范,3.2 测点布置及数量确定原则3.2.1 BCCP点的布置3.2.1.1 BCCP点包括主次定位孔、主基准面、辅助定位孔、安装定位孔、定位孔过孔、安装孔过孔、焊接螺母/螺柱的过孔、装配定位螺母/螺柱、基准转换孔等。3.2.1.2将零件的主次定位孔圆心作为测点，如果次定位孔为腰形孔，在其短径处布置尺寸测点。3.1.2.3将零件的MLP、MCP点作为测点。3.1.2.4将零件及总成上的辅助定位孔、安
15、装定位孔、定位孔过孔、安装孔过孔、焊接螺母/螺柱的过孔、装配定位螺母/螺柱的圆心作为测点。3.2.1.5如果在装配中存在基准转换，增加转换基准孔圆心作为测点。3.2.2 CTQ点的布置3.2.2.1 CTQ测点在重要安装孔、重要安装面、贴合面、焊接搭接边、焊接翻边、关重切边、密封面、配合面、关重棱边、重要型面、特征线上选取。3.2.2.2将重要安装孔圆心作为测点，如内饰卡扣安装孔、铰链安装孔、翼子板安装孔等。,2.1.2 GD&M设计规范,第三章 GD&T、GD&M在项目中的应用,3.1 GD&T、GD&M在模具中的应用3.2 GD&T、GD&M在检具中的应用3.3 GD&T、GD&M在夹具中
16、的应用,3.1 GD&T、GD&M在模具中的应用,1.指导模具工序设计2.指导模具过程基准的设计3.指导关重控制要素的成型设计1）关重孔、面的成型要求2）零件特殊公差的控制，主要表现在单边公差，复合公差等要求,3.2 GD&T、GD&M在检具中的应用,1.指导检具基准设计2.指导关键特征要素的检测方式1）孔的检测方式插销（销的大小、销的设计方式）画线（何时可采用画线检测？）2）面、线的检测方式0-3mm线样板刀3.指导零部件检查成绩表的制定,3.2 GD&T、GD&M在检具中的应用,检具方案评审主要内容：,检具基准与GD&T一致性测量系统是否满足GD&T所控制要素的要求测点位置的一致性（零件与总成之间，相邻零件之间）检测销直径是否与GD&T公差一致,3.3 GD&T、GD&M在夹具中的应用,1.指导夹具基准设计，基准一致性检查，夹持面、支撑面的选择2.关重要素的变形、回弹控制,
