检具基础知识培训x|

检具(CHECKING FIXTURE)

基础知识讲义

-检具部

徐小明编

2007-10-01

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培训对象和目的

一、培训对象：

1 ?检具设计初学者；

2?检具调试钳工；

3?品保人员（检具的使用者）；

4.SQE （供应商品质管理工程师/使用者）；

5?产品工程师（检具的规划者）；

6?其他与检具相关部门或人员；

二、培训目的：

1 ?通过培训能较系统地了解检具的基本概念；

2?把基本概念应用于新产品开发的具体项目的尺寸控制中去;

3 ?增加了解检具的使用方法和品质的控制手段；

培训提纲

?一、检具的定义；

?二、检具的分类；

?三、检具的功用；

?四、检具的精度；

?五、检具设计基础知识；

?六、检具加工和调试基础知识；

?七、检具的辅助要求（操作性、涂色、保养 和维护等）;

一、检具的定义

(Checking Fixture's definition)

?广义上来讲，检具是用于产品检验的专用测量工具的 总称。通常把一般用于检验的专用工具称为检验夹具 （狭义）；把测量精度较高又有一定通用性的检验工

具称为测量仪。女口：专门检测轴类零件圆跳动用的顶

尖座称为振摆仪；综合检验齿轮的检验工具称为综合

检验仪。

?测量工具包括:

1 ?通用量具、仪表、三坐标测量机（CMM）等;

2.光滑极限量规（止通规、塞规）和样板；

3?检验夹具（含测量支架）；

4?自动或半自动测量仪、检验机等。

1

1、检具的分类

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1、检具的分类

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按本体的材质分：

?树脂类检具（我司常用汽巴5166/威狮460）；

?铝制检具；（铸铝ZL107/硬铝LY12）

?铁制检具；（铸铁HT250/钢45）

?木制检具；（硬木）

5.其他类（如玻璃钢、蜂窝板等）

二、 按照不同风格分：

?日勒j检具；（本田、丰田、日产的检具标准也有不同）-实用性强、更能反映装车效果！

2?欧美检具；（以通用的检具为标准） -理论性强.?般均按自由状态.对零件的要求高!

三、 按检具的功能分：

?过程检具（单品检具，工序中半成品检具）；

2.总成检具；

四、 按产品类型分：

1?冲压件检具；

?注塑件检具；

?机加工件检具；

4?车身装饰件、覆盖件检具；

?玻璃检具；

1

1、检具的分类（续）

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1、检具的分类（续）

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树脂检具

、检具的分类（续）

、检具的分类（续）

、检具的分类（续）

、检具的分类（续）

铝制检具（检具）

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1、检具的分类（续）

木

木 PAGE #

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1、检具的分类（续）

木

木 PAGE #

铁制检具（门框检具）

焊接底板

+焊接支

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1、检具的分类（续）

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1、检具的分类（续）

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木制检具（车顶饰条检具）

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1、检具的功用

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1、检具的功用

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?、产品的在线检测；

通过各种测量手段检测，提供测量数据和用于 判定产品的尺寸特性。

1、调试模、夹具；

根据检具测量数据用于指导模、夹具调试。

：、为计算模夹具CMK提供数据支持;

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四、检具的精度

一、 尺寸精度；

尺寸精度是指检具作为测量工具木身的制造精度。一般，检具的制造精度是产品精度的1/5? 1/10左右。比如：产品的公差是±lmm,那么，检具的制造公差±0.1mm?±0.2mm是可以接受 的。通常汽车覆盖件检具的精度在土0.2mm就可以满足要求了。客户有特殊要求的，按客户要 求。

二、 稳定性；

赢性是指检'具在某一持续时间内测量同一零件单一特性时获得测量值的总变差。

　如图(c)所示。

三、 重复性和再现性；

重复性是指由一个评价人用同一付检具多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。

　如图(a)所示。

再现性是指由不同评价人，采用同一付检具，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。

　如图1?2 (b)所示。

稳定性、重复性和再现性（附图）

(a)

(a)

重复性和再现性（MSA分析）

检具的重复性、再现性可接 受准则，通用经验规则如下:

?%R&R<10%,可接受;

? 10% <%R&RV30% , 基于应用的重要性，检具 的开发成木，维修成木等 可能是可接受的；

NoImage?%R&R>30% ,不可接 受；（应努力改进检具）

No

Image

五、检具设计基础知识

五、检具设计基础知识

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五、检具设计基础知识

五、检具设计基础知识

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A、车身坐标系概念：车身坐标系是它是以汽车前轴中心或前保险杠中心最 前而点为原点X方向指向车的尾部，Y向指向车的右侧，Z向指向车顶。

SGM检具/量具认证流程

GM

由事件供应简、检具丿至貝 制造商负贡SGM PE及 SGM 术

?追

由貝匸程J丿帀、 SQE. PE. ME,在项目 启动会议时或者之后?根 据事件的复杂程度，在 SGM或零件供应向夕

行审木

+Y

坐标原点（前 保险杠最前点） 欧美车GM汽

r

检具/虽兵没计槪念

F

检具/虽具设计图纸审阅

检具/鱼具设计虫飞准

由检具/主具制造底员 踪。

检兵丿耳兵检测及审核

+X

貝制造商貝

共应商破踌Q

垂复性和再现性分析

（GAGE R&R）

检具/丘具最终批准

（前轴中心）

由橙具/址具制造商员 责，零件供应商支持 并跟踪。

由SGMt益貝工程师、￡QE员茨?经审核 检具辰貝旳制造、。阳冰古、R&R报 古、OP㈱作指导书^表C后?在检具/ 斗3草商处，进行制造认可。（见衣B）

坐标原点

（日系车.国内一般车厂）

电具的制造在零件供应商处，则 三安排在零件供应商处。

五、检具设计基础知识

五、检具设计基础知识

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五、检具设计基础知识

五、检具设计基础知识

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Y

Y X

五、检具设计基础知识

产品图纸：（以导轨图纸为例）

{5

{5

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五、检具设计基础知识(续)

B、GD&T (Geometric dimensioning and tolerance)概念： 指描述产品几何尺寸及公差的图纸。此图明确反映出具体产品的定位基 准、需检测项目的理论尺寸和公差、KPC (Key Product Characteristic )点、

定位基准面大小等信息。也是设计检具的主要依据之一。里面涉及到基准、尺寸、 要素、公差、形位公差等概念。

由于公司已经组织培训过GD&T,这里不详述。具体可查阅培训教材。

文件名称：GD&T training.ppto

C、测量样架概念：

为了提取、检测产品特征数据(通过三坐标测量机)，一般按车身坐标系专门 设计、制造的检测用支架。其定位基准应符合GD&T图要求；同时必须包 含用于建立检测测量支架本身精度的基准面或基准孔。上海大众经常用 到。通俗讲，就是检具的定位、夹紧部分。

五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

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五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

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测量样架示意图：（L-CAR三角窗测量样架）

D、数模、样件、对手件概念:

数模是产品设计部门或整车厂按车身坐标系或用户坐标系而构造的三维数学模 型。它是产品的理论尺寸。

样件是由客户提供的用于作为后续开发标准的合格产品。检具如果按样件设计，则 要求样件必须唯一，同时样件必须贴上标签，妥善保管。因为合格产品相对与理论 产品会有一定的偏差，虽然此偏差符合产品公差要求，但是每个合格产品的偏差均 有一定的差异，所以样件要求唯一也在情理之中。样件的唯一性更加要求它必须受 到妥善保管，避免因为日晒、雨淋、温差等因素引起产品的变形、老化。

对手件是指与产品有装配关系或匹配关系的零件?

E、检具式样书、检査基准书概念:

检具仕样书是指检具的初步设计概念图?基本反映了产品的定位基 、检测方式和检具的基本结构?一般用于正式检具设计前，与客户的 检具设计方案的沟通和确认?

***检查基准书是指产品的检验规格?包含产品所有尺寸、性能的检测. 检具设计必须满足检具仕样书和检查基准书的要求.（具体可参考 附件“238L外水切检査基准书”）

***

说明:检具仕样书和检查基准书概念一般只体现在日系车上.

模拟玻璃块模拟门飯金

模拟玻

璃块

模拟门

飯金

F、检具的认证流程：

由于检具直接影响产品品质的特殊原因，正规车厂都会对检具的设计和制作进行认证工作.

设计认可MSA分 析；提 交"R&R

设计认可

MSA分 析；提 交"R&R 分析报告

检具精度 检测；提 交 UCMM 以側ii 生”

制造认可 现场确认

G、检具设计的五大原则:

▲具有并能实现检具加工和检测的基准；（包括加工基准和测量基准，可用于 检具的后期修改和定期校验）

▲具有恒定、准确的定位基准以保证最大的重复性和再现性；

▲制造成本低，具有耐磨性和稳定性。

▲操作的方便性（包含产品的取放和检测、夹紧器的操作、搬运等）

籽检具设计时，除了要考虑以上四条基本原则外，还必须考虑能满 足产品和工艺质量的分析功能。譬如：产品贴合面、密封面、配 合区域、对齐面、孔/槽等等。

也就是说检测功能满足产品品质控制要求!

检测基准

加工基准

加工基准

H、目前我司检具的开发流程:

五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

3.0MMFLR PAGE

3.0MMFLR

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五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

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检具一般由底座、本体、定位元件、测量元件、夹紧装置等组成。

底座形式：硬铝或钢板材（一般适应小检具），焊接件或铸件（适宜较大的检具同 时必须去焊接应力和铸造应力），轻质材料（重量有特殊要求）。底座上必须 考虑安装垫块、测量基准、起吊装置（检具重量超过25Kg）等。底座上表面需划坐 标格线、刻坐标孔的坐标值。

本体指具有检测型而、用于固定定位元件的部件。大型检具考虑到材料的成本及检 具结构的紧凑、轻巧，采用焊接支架加本体结构。某些检具为了加工工艺方便，底 座与本体是一个整体也是允许的。

定气袒竹翎濡L定位贴块、定位销等。各定位元件应具有较高的精度、耐磨性、强 测量元件：检测销、断面样板、测量表架、滑动测台、EDC装置及辅助测量组件等。

最常用的夹紧装置为快速夹头。当然还有磁性夹紧、气动夹紧等。

定位基准设定必须满足六点定位原则:

（b）三定位面

检具的定位基准一般按主基准（面基准） 、副基准（线基准）、次基准（点基准） 区分。主基准一般有三个定位点，分别 用Al、A2. A3表示；副基准一般为两 个定位点,分别用Bl、B2表示；次基准 一般为一个定位点，用C表示（如右图）。

★常用定位方式:

1 ?面（边）定位;

五、

五、 丄人B丄FL2_I

模拟金而

模拟

金而

3 ?外圆定位； 4?内、外螺纹1 外圆定位与外 如右图所示。

　与内孔定位木 销直径按螺.

5 ?组合基准定

（以外水切'

模拟饭金面A

面构成组合亠

五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

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五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

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常用的定位元件有支承钉、定位块、定位销、V形块、心轴等 等。定位元件的材料一般采用T8A、T10A等工具钢，直径较大

（＞12mm）时，采用20#或20Cr（渗碳淬硬至HRC55?65）、45 或40Cr（淬硬至H RC45?50）。

定位元件的硬度可按被测参数的精度等级

（GB/T1800-1998）确定：

精度为IT9?IT11级，硬度为HRC45?50

精度为IT7?IT9级，硬度为HRC55?60

精度为IT5?IT7级，硬度为HRC60?65。

***注意：产品的材料如果是软性材料（如PVC等）,定位块的材 料和硬度可适当降低！

★产品的夹紧方式:弹簧1?快速夹头夹紧；

★产品的夹紧方式:

弹簧

2?訥性夹紧;

?磁性夹紧；

4

5「其他夹豪（压板、C型钳夹紧、油缸等）；

**无论采用何种夹紧方式，尽量保证夹紧装置对产品的夹紧可靠 ，夹紧力适当，并且夹紧时不破坏产品在检具中的定位和产品的 外观。夹紧力方向应尽量垂直于定位面方向！

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五、检具设计基础知识(续)

★尺寸公差与形位公差概念:

尺寸公差(简称公差)指允许尺寸的变动量。等于上偏差与下偏差代数差的绝对值。

　例：“(pl2±0.02”,(pl2是基本尺寸，+0.02是上偏差，?0.02是下偏差，该尺寸的 公差范围为:1+0.02?(-0.02) 1=0.04,上极限尺寸为(pl2.02,下极限尺寸为 (pll.98o

形位公差指形状和位置误差允许的变动量。

呈具迓复性和再现性数据表

3.05

□ 102

8

9

孚件号和名偽9幼劭2衿Car左四门三#!窗

vT

理解每个形位 公差的意义是 检具设计的前 .提！

%AV = 1CO ( AVZTV

总变差(TV)

IV =，/(R&R^PV2)

日躺 2(017.23 拯作曲融国、怎艳佛

?件舷(PV)

帙列多救* PO1NT6? (K尘荷：) 刃厦方法；用三尘标和破

陕 R&R ?100 (R&R/TV)

100k( | 0.144 |~~ 1.'

=1 181

所育计曲基千茯计5.15。征杰廿布曲姓下旳0%的皿训.

5

0.334 测命设各分析

102 W-A

K2 门

芒件敛

%PV = ICO (PWZ ) 価刈 | 1.172 | ,

%EV = ICO ( EVHV 100x(

8323?

isa和再現性皿小

R&R = ￡封七辭\

= 0.144

重具号* P2393527-J01

SA2!^；计虫

Xpiff= 0.02E?

0.102

車灶性一设Z芒(EV)

E7 = RmKI

=

00334

k3 05

=l

0.102

再现性一评价人变茎

No

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AV―如果干方报符号下为负fnisS?评价人交差(AV)诙占为孕(0) o

K2=5 1引d才■廿中d2趣决干祥价人数莖(m)和[g).g=lE] *只有单桜差计算。

K3=5 157d^.rt中42?取决干g件歎知m)和?円因为只有豐极左计篦。

dT拓澡干妄2步见衣8?质复控制和工业统计虫J. Duncan.

五、检具设计基础知识（续）

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五、检具设计基础知识（续）

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★产品的检测方式:

青盘席嗨飆勰巖鶉酱的需脊總麴测习 橫芳我市定！

产品各特征的常用检测方式有以下几种:

?孔位置检测;

?销位置检测; 等）

?轮廓面检测; 百分表等）

4.KPC点检测;

（检测销、刻线目测、划线销等）

（检测内孔销、直角检测块.十字滑块+百分表、目测

（偏移面+尖角塞尺或卡尺或止通规、切齐面、样板、

（百分表、EDC等）

具体见附图:

五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

2 ?销位置检测:

检测内孔销形式与上图检测销一致! 衬套引导。

五、检具设计基础知识（续）

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五、检具设计基础知识（续）

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轮廓面/KPC点检测:

检具的设计步骤：

1 ?前期消化，明确产品要求。（非常重要！）

消化资料包括：产品图纸、GD&T图、检具式样书、检查基准书、工程A 表、工装设计任务书、样件、数模、对手件数模等等。

要获取的信息是：定位基准位置及大小；检测特征、测量位置及公差大小; 产品的装配关系和装配要求；产品的工艺流程（半成品检具设计时必须 了解）；KPC点、对手件模拟面等客户特殊要求等。

2?根据产品要求，确定检具结构类型和检具底板面的放置方式。（确定平 行于车身坐标系的3个坐标平面的哪个还是按用户坐标系设计）

3?根据客户要求和检测习惯，确定测量方式，形成检具设计概念图，或者 称检具方案图。（注意开发初期，某些特征可能需要对产品的全尺寸 检验、并能量化检测，而在量产状态时就不需要了，检具设计时必须考 虑）

4?结构设计、三维造型。（注意零件的加工工艺和调试的方便性，特别要 注意检具本体NC加工可行性；活动部件打开状态必须在底板区域内）

5?岀总装图、零件图。（总装图必须反映出定位基准、GD&T图要求的检 测特征的检测方式、配合尺寸、总尺寸、零件材料及热处理要求等）

检具设计实例:

（以Xll J导轨检具为例）

ZC

五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

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五、检具设计基础知识（续）

五、检具设计基础知识（续）

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Sym 1><> Is

Type of

Tole rance 公卷姿型

Characteristic 牛夺咗 and Symbol ^^号

For Individual Features

单——娶崇

—

Straighitnes.s

Form 馬4^

/ /

Flatness

O

Circularity (Roundness)

Q

Cyl indri city

For Individual Features or JSLelated F eatxires

单一象羨或共跌枣羨

Profile

X~-X

Profile of a Line

/ 、

Rrofile of a Surface 面牝厚

Angularity

Orientation

1

Perpendicularity

For Kelated Features

定向

〃

Parallelism

平行度

Position

Location

斡/

CZo rw^ntpfcity^

y

/ /

定位

/

Runout

/

Oirculeir Runout

*翊修百动

砂匕耳力

Toted Runout *

全跳动

0 8.5+/-O.101.4 ?

0 8.5+/-O.1

01.4 ?

A

B

r

练习一：

如图如果要检测申8?5孔的 位置度，检测销尺寸及公差 应该设计为多大？

No

Image

练习二：

如图如果要检测2呷6孔的 位置度，检测销尺寸及公差 应该设计为多大？

练习三：

如图：A-A截面上轮廓度检测该如何设计？

No

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六、检具加工和调试基础知识

六、检具加工和调试基础知识

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六、检具加工和调试基础知识

六、检具加工和调试基础知识

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一般，检具本体、底座都需要NC加工； 定位元件、测量元件、夹紧装置通常由常规加工完成。

检具零件的加工设备要求： 加工中心；（主要用于型面、刻线加工） 车床； =

磨床（外圆磨、平磨）； 铳床； 卜常规加工

线切割、电脉冲； 钻床； 」

铝焊机；（主要用于铝管支架、铁管支架焊接用）

***注意：焊接支架必须去应力处理（退火、振动时效等）；焊接 支架在退火前必须在每根型材上打排气孔，以免在退火过程中 型材内部气体由于在封闭区域内温度上升后爆裂！

本体结构的设计需根据设备NC加工情况而定。一般3轴的加工中心 加工倒沟面困难，一般就需要在刀具上想办法（用T形刀或万能铳 削头或用方箱两次装夹加工）；另外，在设计时，考虑分块设计加

检具的调试和标定：

检具一般均要进行调试和标定；调试和标定前, 必须建立检具的检测坐标系。

调试目的是将检具的精度调整到符合设计要求; 比如其他定位块或检测块的位置确定等。

标定的目的是检测检具的精度。

一般检具的精度：

定位面位置度

±0.1mm；

定位销（孔）位置度

±0.1mm；

形状测量面位置度

±0.15mm；

外轮廓测量面位置度

+ 0.2mm;

刻线测量位置度

+ 0.2mm;

形状规及断面样板

+ 0.25mm;

测量销（孔）位置度

±0.15mm;

划线孔位置度

± 0.25mm;

轮廓划线位置度

±0.3mm;

测量基准面平面度

0.05/1000mm;

基准坐标孔位置

土 0.05 mm;

***说明：1?客户有特殊要求的，按客户要求;

2 ?精度特高的按产品精度的1/5-1/10；

3.CMM测量检具时,

一般需要设计人员提供检测示意图O

匚具CMM测量报告:

Term

Symbol

Maximum Material Condition(MMC)最大实体原则

?

Least Material Condition(LMC)

最小实体原则

?

Regardless of Feature^iz|[R^S) A

独立原则

Default 缺省

Free State Condition ▲

自由状态

?

Projected Tolerance Zone

延伸公差带

Unilateral Modifier

单边公差带

AX NOMINAL

+TOL

-TOL

MEAS

DEV

OUTTOL

X 822.730

0.200

0.200

822.789

0.059

0.000

Y -669.912

0.200

0.200

-669.898

0.014

0.000

Z 1045.235

0.200

0.200

1045.239

0.005

0.000

DIM D2l= LOCATION OF POINT F24

AXNOMINAL+TOL-TOLMEASDEV

AX

NOMINAL

+TOL

-TOL

MEAS

DEV

OUTTOL

X

998.572

0.200

0.200

998.613

0.041

0.000

Y

-633.770

0.200

0.200

-633.736

0.034

0.000

Z

1131.883

0.200

0.200

1131.904

0.021

0.000

DIM D23= LOCATION OF POINT F26

测量点均可在上图中找到

AX

NOMINAL

+TOL

-TOL

MEAS

DEV

OUTTOL

X

901.760

0.200

0.200

901.822

0.062

0.000

Y

-653.822

0.200

0.200

-653.820

0.003

0.000

Z

1088.799

0.200

0.200

1088.796

-0.003

0.000

DIM D24= LOCATION OF POINT F27

AX

NOMINAL

+TOL

-TOL

MEAS

DEV

OUTTOL

X

1085.762

0.200

0.200

1085.779

0.016

0.000

Y

-619.402

0.200

0.200

-619.330

0.072

0.000

Z

1162.924

0.200

0.200

1162.971

0.047

0.000

AX

NOMINAL

+TOL

-TOL

MEAS

DEV

OUTTOL

X

120&105

0.200

0.200

120&112

0.007

0.000

Y

-603.310

0.200

0.200

-603.208

0」02

0.000

Z

1192.386

0.200

0.200

1192.454

0.068

0.000

DIM D25= LOCATION OF POINT I;28

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