车身RPS设计指导书

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Q/IAT‧SJ 29－2008
车身RPS设计指导书
1 范围
本设计指导书描述了阿尔特（中国）汽车技术有限公司车身设计开发中，RPS系统的设 计原理，过程及应用。
本设计指导书适用于车身系统的设计和开发。
2 目的
为了有效的控制因定位系统产生的公差，保证零部件尺寸精度，实现整车装配高品质。
3 术语和定义
图 15 零件上没有与坐标面平行的平面做定位点
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Q/IAT‧SJ 29－2008 这时在不影响功能的基础上应当设计出平行于坐标面的平面作为RPS点，如图16所示。 在零件上压出 与坐标面平行 的平面
图 16 压出与坐标轴平行的平面 5.3 统一性原则 5.3.1 RPS系统的主旨是通过避免基准转变来保证制造工艺过程的可靠性和可以重复利用 的精确性。 5.3.2 RPS系统的统一性规则要求从产品开发阶段直到批量生产，RPS点的使用贯彻始终。 当然不是所有的RPS点都一直使用下去，那样的话在总成零件上 就会有许多点是重复的。 5.3.3 下面从纵梁到地板总成的焊接流程来看RPS点按统一性原则的运用。
图 17 焊接前RPS点分布情况 5.3.3.1 图17是总成焊接前各零件RPS点的分布情况。
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5.3.3.2 图18是第一道焊接工序后RPS点重新确定的情况。可以看到地板总成上有3个RPS 点是沿用合成前零件上已有的：总成上的RPS1点是单件左纵梁上的RPS1点，总成上的RPS3 点是单件前地板上的RPS3点，总成上的RPS4点是单件右纵梁上的RPS点。
5.1 3-2-1原则 5.1.1 一个刚体的平行移动和转动共有6个自由度。限制其6个自由度，刚体才能保持平衡。 按照3-2-1规则，保持刚体平衡状态需要6个定位点，如图4所示，其中：
a) 3个定位点在 Z 方向； b) 2个定位点在 Y 方向； c) 1个定位点在 X 方向。 3-2-1规则由此得来。这些点就是RPS系统的定位点，称为RPS点。
图 18 第一道焊接工序后RPS点重新确定的情况 5.3.3.3 图中各RPS点是完全遵循地板总成的功能要求确定下来的：地板有固定前端框架、 座椅、踏板、后轴、付车架以及与侧围连接的功能。 5.3.3.4 图19是地板总成焊接完成后RPS点再一次重新确定的情况。可以看到总成上的 RPS1、RPS2、RPS3、RPS4以及附加RPS点RPS7、RPS8都是从前一步延续使用的，只不过是重 新排序。
3.1 RPS系统 Reference Points System 是规定一些从开发到制造、检测，直到批量装车各个环节，所有涉及到的人员共同遵
循的定位点及公差要求。 3.2
模板 Template 模板是将结构标准化的具体体现形式。 3.3 名义尺寸 Nominal Dimension 名义尺寸是公称尺寸在标准中的规定，指在零件坐标系中，一个点相对于基准点的距 离。
定位系统1
定位系统2
图 11 两种定位系统 将合格的零件放到两种定位系统中，似乎看不出有什么不同，见图12。
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定位系统1
定位系统2
图 12 将合格的零件，如图13所示，2个零件在X方向存在偏差——它们比合格零件 做短了。
定位系统1
图 19 地板总成焊接完成后RPS点再一次确定的情况
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Q/IAT‧SJ 29－2008 5.3.4 RPS系统的统一性规则还要求所有工艺流程中的输送装置原则上都要使用RPS点作
为支点，如图20所示。
图 20 输送装置使用RPS点作为支点 5.3.5 RPS点的设定是从车身到各大分总成（如下车身、侧围、顶盖）再到各级小总成直 到单件儿进行的。 5.4 尺寸标注原则 5.4.1 在图纸中尺寸一般是从整车坐标线引出和标注的，往往不标注实际尺寸。这种标注 方式会造成推算尺寸公差的增大，如图21所示。 5.4.2 在零件图纸中画出整车坐标是有意义的--这可以确定零件在整车中的位置，这是零 件设计过程中重要的基础。可是对于零件的制造和测量，采用整车坐标会带来很多困难。 RPS系统要求建立起零件自身的坐标系--零件坐标系，并以此作为基础。
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Q/IAT‧SJ 29－2008 3个旋转自由度
3个平移自由度
定位点
图 4 刚体的6个自由度
5.1.2 对于没有孔的零件，6个RPS点是必须的。而有孔的零件往往将孔设定为RPS点。一 个圆孔可以限定2个自由度，如图5所示。图中给出的RPS点限定了3个自由度，因此本例子 中只有4个RPS点。
这个圆孔限定了X，Y方向的平移
图 5 带孔零件RPS点限定的自由度
这个平面作为Z方向的1个定位点，和孔 被定义为一个RPS点
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5.1.3 RPS点的标注，见图6。
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平面定位方向 平面定位点标记字 孔限位方向 孔定位点标记字母 带有序号的RPS点名称 图 6 RPS点的标注
对定位方式标记字母的含义说明如下： H,h = 孔/销定位 F,f = 平面/棱边/球面/顶点定位 T,t = 理论点
用 RPS点作定位
图 3 加工时不用模板
4.3 RPS点是模具、工装、检具的定位点 为了实现统一的定位技术规则，必须保证模具、工装、检测工具都按照RPS点来制造。
5 RPS系统的五大原则 为了使RPS系统在实际当中发挥作用，必须遵守下面五条原则： a) 3-2-1原则； b) 坐标平行原则； c) 统一性原则； d) 尺寸标注原则； e) RPS尺寸图。
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尺寸AB的公差是+/-0.4，因 为点A和点B从坐标线引出的尺寸 都有+/-0.2的公差
图 21 从整车坐标线引出尺寸线 5.4.3 零件坐标系是以整车坐标系为基础建立起来的，有下面两种建立方式：
a) 通过在整车坐标系中平移建立，这是通常的情况，如图 22 描述了通过在整车坐标 系中平移建立零件坐标系的情形；
图 22 在整车坐标系中平移建立零件坐标 b) 通过在整车坐标系中旋转建立，这是特殊的情况，如图 23，则描述了通过在整车
坐标系中旋转建立零件坐标系的情况。
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图 23 通过在整车坐标系旋转建立零件坐标系 5.5 通过平移建立零件坐标系的尺寸标注规则 5.5.1 按照零件特性选择三个与整车坐标轴平行的平面并求其交点，这个交点定义为 RPS 系统的基准点。基准点相对于整车坐标没有公差，零件尺寸以基准点为起点标注。 5.5.2 尺寸标注必须符合零件功能要求，对于重要尺寸要给出直接尺寸。例如安装在翼子 板上的转向灯罩的装配要求准确的孔距，如图 24，不仅尺寸要准确，尺寸公差也要满足功 能的要求。两个固定孔在翼子板上的位置并不很重要（转向灯在翼子板上位置公差在 1mm 时是不易被察觉的），因此它们的位置公差可以较大而对功能没有影响。
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图 7 大面积的刚度不足零件需要附加定位点
5.1.5 3-2-1规则适用于任何形状的零件。但是特殊形状的刚体，会使此规则产生例外。
例 1：球体，只需要3个定位点即达到平衡，旋转对轮廓没有改变，如图8所示。 例 2：旋转体，需要5个定位点即达到平衡，绕中心轴的旋转，外形不发生改变，如图9所示。 例 3：铰接零件需要达到平衡时，将其中一个设为固定件进行RPS设定，另外的铰接件，根据需要增 加RPS定位点。因此此部件需要的定位点多于6个，必须有附加的定位才能达到平衡状态，如图10所示。
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图 8 球体只需要3个定位点
图 9 旋转体需要5个定位点
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图 10 铰接零件需要的定位点多于6个 5.2 坐标平行原则 5.2.1 在测量和加工时，零件的放置必须保证能够获得精确的结果。下面通过两种定位系 统的对比来分析坐标平行规则的重要性。图11所示为两种定位系统。
a) 加工时基准点发生变换
步骤1）：用孔A定位钻出孔B和孔D
公差 A…B = +/-0.1
A…D = +/-0.1
步骤2）：用孔D定位钻孔C (这时基准由孔A变为孔D)
公差 D…C = +/-0.1
孔B、孔C距离公差结果
A…B = +/-0.1
A…D = +/-0.1
D…C = +/-0.1
B…C = +/-0.3
上面例子给我们的提示是：为避免基准变换，必须事先规定好在制造和测量过程中的
基准点。而且不允许各部门自作主张随意确定基准点进行加工。
4.2 避免了模板的使用
模板的使用有很大的局限性，并且增加了加工时间。规定工装用RPS点调准，那么加工
就变成是直接的了，模板不再作为辅助定位工具，参见图3。
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大写字母表示主RPS点的定位方式，小写字母表示附加定位点的定位方式。 小写字母x,y,z表示RPS点的限位方向。 5.1.4 但对于大面积的刚度不足的零件，在保障了3-2-1规则的前提下，还需要附加的定 位点来保证零件的平衡状态，如图7所示。 图中RPS5fz是附加定位点，它的命名与主RPS点相似，但定位方式用小写字母表示。
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前言
本设计指导书是充分借鉴国内外汽车设计行业对车身设计中RPS系统建立过程的技术 要求，和本公司已经开发各车型的宝贵经验，结合公司现有的实际情况及未来发展的需要 编写而成的。
本设计指导书由阿尔特（中国）汽车技术有限公司技术委员会提出。 本设计指导书由阿尔特（中国）汽车技术有限公司技术委员会批准。 本设计指导书由阿尔特（中国）汽车技术有限公司技术管理部归口管理。 本设计指导书由阿尔特（中国）汽车技术有限公司白车身设计部起草。 本设计指导书主要起草人：孟晓光。
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