一种通用支架系统与零件定位方法

技术领域

本发明属于测量支架技术领域，具体涉及一种通用支架系统与零件定位方法。

背景技术

在生产制造企业中，对于大部分零件，零件定位于测量支架上，保证零件具有正确的测量姿态，再通过三坐标、蓝光扫描等方式，获取零件尺寸信息。可以检测零件孔径尺寸、位置度、间隙、面差、切边等各项尺寸要素。

传统测量支架的设计开发、制造加工、精度检测周期长。同时，测量支架设计一般需要零件3D数模与GDT图纸，用以确定定位基准与检测要素，导致启动时间晚，无法满足项目早期零件检测需求。另外，通常是根据零件的定位基准体系进行开发，基本一个零件对应开发一具测量支架(整体式)，而且左、右零件也需要分别采用不同的支架，尤其是在汽车生产制造领域，存在大量的左、右零件，如左车门板与右车门板，左后视镜与右后视镜等具有镜像对称关系的左右件。需要开发数量庞大的检具，导致了高昂的开发成本、制造成本、空间占用成本以及维护成本。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种通用支架系统，实现不同零件共用同一支架系统，减少支架数量与缩小存放空间。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种通用支架系统，包括底板与若干定位支架；所述底板上设有用于安装定位支架的多孔阵列；所述多孔阵列由基本单元连续重复排列而成，所述基本单元由围成中心对称图形的定位孔组成；所述定位支架包括底座与立柱，立柱上端设有顶板，顶板上设有定位单元；立柱下端连接在所述底座上，底座上设有围绕所述立柱的安装孔，所述安装孔围绕所述立柱形成能够与所述基本单元重合的中心对称图形。

进一步的，所述定位单元包括括中心定位单元；所述中心定位单元的竖向中心线位于底座的基准线上；所述基准线是指经过所述安装孔所围成的中心对称图形的中心点的竖垂线。

进一步的，所述定位单元还包括偏置定位单元；所述偏置定位单元的竖向中心线偏离所述基准线。

进一步的，所述偏置定位单元可拆卸连接在顶板上，所述顶板上关于所述基准线所在平面设有对称的偏置定位单元安装位。

进一步的，所述中心定位单元为定位销或定位面；所述偏置定位单位为定位销或定位面。

进一步的，所述基本单元由围成正方形的定位孔组成；所述安装孔围绕所述立柱形成正方形。

进一步的，底板上相邻定位孔的孔间距为50～100mm。

本发明还提供一种零件定位方法，其特征在于：采用本发明所提供的通用支架系统；

根据所述底板上相邻定位孔的孔距优化零件定位基准体系；

选择定位支架构建支架群：

对于零件上定位基准之间的间距能够调整为安装底板上相邻定位孔的孔距的整数倍的区域，采用具有中心定位单元的定位支架进行定位支撑；对于零件上定位基准之间的间距不能够调整为底板上相邻定位孔的孔距的整数倍的区域，则采用具有偏置定位单元的定位支架进行定位支撑。

进一步的，用于检测具有镜像对称关系的左、右零件；当测量完左、右零件中的任意一个，将各个定位支架组成的支架群调整为镜像支架群，以定位支撑左、右零件中的另一个。

进一步的，将支架群调整为镜像支架群包括以下步骤：180°旋转具有偏置定位单元的测量支架，从原偏置定位单元安装位取下偏置定位单元并安装到顶板上与原偏置定位单元对称的另一偏置定位单元安装位上。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1、本发明摒弃了现有技术中一个零件对应一具整体式的测量支架的设计理念。本发明化整为零进行模块化设计，零件上的各个定位基准分别采用相应的定位支架来进行定位支撑，通过排列成不同形式的支架群实现对各种零件的支撑定位，实现左右件的共用属于通过变换支架群的排列形式之一。

2、定位支架中安装孔围成的中心对称图形能够在旋转180°后与原图形重合，因此旋转180°后底座上的安装孔不会与底板上的定位孔发生错位，提高了底座与底板的适配性。

3、本发明针对左、右零件镜像对称的特性，设计了中心定位单元与偏置定位单元分别满足不同的定位需求，中心定位单元只需平移即可满足镜像对称要求，偏置定位单元旋转180°再安装到对称位置即可满足镜像对称要求。

4、基本单元由围成正方形的定位孔组成，更加方便在底板上平移来调整定位支架的间距以匹配经过优化的零件的定位基准体系。

5、本发明通用性强，极大降低了支架开发与制造成本，缩短了项目开发周期。开发测量支架数量的减少，减少了支架的存放占用空间与维护成本。

6、还能减少底板尺寸，降低了底板的制造成本与占用空间。通过简单切换即可实现支架左右件共用，避免了支架的运输，提高了测量效率。

附图说明

图1为通用支架系统的设计流程图；

图2为底板上的孔间距示意图；

图3为调整零件定位基准体系的示意图；

图4为Y轴方向上设置偏置定位单元的定位支架的结构示意图；

图5为X轴方向上设置偏置定位单元的定位支架的结构示意图；

图6为支架群调整为镜像支架群的效果示意图；

图7为具有偏置定位单元的定位支架的调整原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

一种通用支架系统，包括底板与若干定位支架；所述底板上设有用于安装定位支架的多孔阵列；所述多孔阵列由基本单元连续重复排列而成，所述基本单元由围成中心对称图形的定位孔组成；所述定位支架包括底座与立柱，立柱上端设有顶板，顶板上设有定位单元；立柱下端连接在所述底座上，底座上设有围绕所述立柱的安装孔，所述安装孔围绕所述立柱形成能够与所述基本单元重合或部分重合的中心对称图形。

本具体实施方式中，所述基本单元由围成正方形的定位孔组成；所述安装孔围绕所述立柱形成正方形。当然，基本单元也由围成菱形、矩形或平行四边形的定位孔组成。

参考图1所示，本具体实施方式的通用支架系统的设计流程，包括以下步骤：

1)零件定位基准间距距离，结合底板定位孔孔距整数倍设计。

综合考虑底板设计与零件定位基准体系策略，根底板设计规范，将同一方向上定位点的相对距离，设计为底板安装孔孔距整数倍，满足整体移动需求。

参考图2所示，底板综合支架移动便利性与开孔成本考虑，设计定位孔、安装孔孔距50～100mm。

定义零件定位基准体系设计规则。在满足零件6自由度定位原则与零件结构需求的前提下，优化基准位置。在同一方向上，定位点相对距离按照底板孔距整数倍设计，方便平移调整。

参考图3所示，以某车型内板的定位基准体系开发为例，该内板主定位面采用4处基准，定位零件Y向。采用主、副定位销，定位零件X、Z向。例如，A3基准Z坐标为725，为便于支架移动，调整为730，与A4保持同一Z向高度。A2基准X坐标为1300，为便于定位支架移动，调整为1320，与其余基准X向相对距离为100mm的整数倍。其余零件均可参照该设计规则优化基准。

2)以对称原则为前提，规范测量支架上的定位单元设计要求，定位单元包括中心定位单元与偏置定位单元。所述中心定位单元为定位销或定位面；所述偏置定位单位为定位销或定位面。

中心定位单元的竖向中心线位于底座的基准线上；所述基准线是指经过所述安装孔所围成的中心对称图形的中心点的竖垂线。中心定位单元只需平移即可满足镜像对称要求。

参考图4所示，偏置定位单元的竖向中心线偏离所述基准线。所述偏置定位单元可拆卸连接在顶板2上，所述顶板2上关于所述基准线所在平面设有对称的偏置定位单元安装位201。

偏置定位单元可以设置在Y轴方向上，也可以设置在X轴方向上，根据零件的定位基准进行设置即可，而且定位支架旋转90°后可实现偏置单元在Y轴到X轴方向的切换。

参考图4所示，在Y轴方向上设置偏置定位单元，定位单元为定位面202，规范定位支架上的定位单元设计要求，定位单元尽量设计位于底座1安装孔101的X轴方向的连线的中线上，使安装孔相对于定位单元对称。X轴方向上定位单元距离两侧安装孔101的距离相等，即距离A＝B，可保证该定位支架与另一定位支架在X轴方向的间距为底板孔距的整数倍。此种情况下，由于X轴方向没有定位需求以及定位单元，平移后即可实现镜像，无需旋转。

参考图5所示，在X轴方向上设置偏置定位单元，具体指定位面202，定位销203仅在Y轴方向偏置，未在X轴偏置。预先设计相应对称结构单元，使之与原单元相对于支架对称，保证平移后，在对应镜像位置有定位单元。参考图5所示，定位单元202相对于基准线所在平面对称，距离C＝D。

一种零件定位方法，采用本具体实施方式中的通用支架系统，通过排列成不同形式的支架群实现对各种零件的支撑定位，具体如下：

根据所述底板上相邻定位孔的孔距优化零件定位基准体系；

选择定位支架构建支架群：

对于零件上定位基准之间的间距能够调整为安装底板上相邻定位孔的孔距的整数倍的区域，采用具有中心定位单元的定位支架进行定位支撑；对于零件上定位基准之间的间距不能够调整为底板上相邻定位孔的孔距的整数倍的区域，则采用具有偏置定位单元的定位支架进行定位支撑。

本具体实施方式的通用支架系统还可以用于具有镜像对称关系的左、右零件的定位，具体的，当测量完左、右零件中的任意一个，将各个定位支架组成的支架群调整为镜像支架群，以定位支撑左、右零件中的另一个。

参考图6所示，按如下方式将支架群调整为镜像支架群：在支架安装底板上选择对称轴，按照距离对称轴等距的方式将各个测量支架对应平移至对称轴的另一侧；180°旋转具有偏置定位单元的测量支架，取下偏置定位单元并安装到顶板上关于所述基准线对称的偏置定位单元安装位。

偏置定位单元的调整步骤，参考图7所示，图7中定位销在X轴负方向偏置，平移后180°旋转定位支架，定位销旋转至X轴负方向，形成镜像对称，但是原本在Y轴正方向偏置的定位面，随之定位支架的旋转到达了Y轴负方向，为了满足镜像对称，将定位面取下安装至Y轴正方向的偏置单元安装位上。

当底板尺寸较小时，还可以按如下方式将支架群调整为镜像支架群：互换支架群中左右两侧的测量支架的位置，180°旋转具有偏置定位单元的测量支架，取下偏置定位单元并安装到顶板上关于所述基准线对称的偏置定位单元安装位。

本发明综合考虑零件定位基准与支架结构模块化，通过优化零件定位基准体系与定位支架结构，实现了支架能够在底板上的位置调整及自身柔性调整，左、右零件在同一套测量支架上进行测量。依据该设计管理方法，解决了目前测量支架开发数量大，开发成本及维护成本较高，占用存放空间较多，共用率低等生产应用实际问题。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的技术方案，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。