工裝夾具設(shè)計(jì)基本知識(shí)

　　工裝夾具設(shè)計(jì)一般是在零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程制訂之后按照某一工序的具體要求進(jìn)行的。制訂工藝過(guò)程，應(yīng)充分考慮夾具實(shí)現(xiàn)的可能性，而設(shè)計(jì)工裝夾具時(shí)，如確有必要也可以對(duì)工藝過(guò)程提出修改意見(jiàn)。工裝夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低，應(yīng)以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護(hù)容易等為其衡量指標(biāo)。

　　工裝夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低，應(yīng)以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護(hù)容易等為其衡量指標(biāo)。

　　一、工裝夾具設(shè)計(jì)的基本原則

　　1、滿足使用過(guò)程中工件定位的穩(wěn)定性和可靠性;

　　2、有足夠的承載或夾持力度以保證工件在工裝夾具上進(jìn)行的加工過(guò)程;

　　3、滿足裝夾過(guò)程中簡(jiǎn)單與快速操作;

　　4、易損零件必須是可以快速更換的結(jié)構(gòu)，條件充分時(shí)不需要使用其它工具進(jìn)行;

　　5、滿足夾具在調(diào)整或更換過(guò)程中重復(fù)定位的可靠性;

　　6、盡可能的避免結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴;

　　7、盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)件作為組成零件;

　　8、形成公司內(nèi)部產(chǎn)品的系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化。

　　二、工裝夾具設(shè)計(jì)基本知識(shí)

　　一個(gè)優(yōu)良的機(jī)床夾具必須滿足下列基本要求：

　　1、保證工件的加工精度。保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確地選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件，必要時(shí)還需進(jìn)行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零部件的結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。

　　2、提高生產(chǎn)效率。專(zhuān)用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與產(chǎn)能情況相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機(jī)構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

　　3、工藝性能好。專(zhuān)用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、維修等。

　　4、使用性能好。工裝夾具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度，操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟(jì)適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。工裝夾具還應(yīng)排屑方便。必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來(lái)大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。

　　5、經(jīng)濟(jì)性好。專(zhuān)用夾具應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)訂單及產(chǎn)能情況對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。

　　三、工裝夾具設(shè)計(jì)規(guī)范化概述

　　1、工裝夾具設(shè)計(jì)的基本方法與步驟

　　設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工裝夾具設(shè)計(jì)的原始資料包括以下內(nèi)容：

　　(1)設(shè)計(jì)通知單，零件成品圖，毛坯圖和工藝路線等技術(shù)資料，了解各工序的加工技術(shù)要求，定位和夾緊方案，前工序的加工內(nèi)容，毛坯情況，加工中所使用的機(jī)床、刀具、檢驗(yàn)量具，加工余量和切削用量等;

　　(2)了解生產(chǎn)批量和對(duì)夾具的需用情況;

　　(3)了解所使用機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)、性能、規(guī)格、精度以及與夾具連接部分結(jié)構(gòu)的聯(lián)系尺寸等;

　　(4)夾具的標(biāo)準(zhǔn)料庫(kù)存情況。

　　2、工裝夾具設(shè)計(jì)考慮的問(wèn)題

　　夾具設(shè)計(jì)一般結(jié)構(gòu)單一，給人的感覺(jué)結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，尤其現(xiàn)在液壓夾具的大行其道，使其原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，但是如果設(shè)計(jì)過(guò)程中不加以詳細(xì)考慮必然會(huì)出現(xiàn)不必要的麻煩：

　　(1)被加工件的毛坯余量。造成毛坯尺寸過(guò)大，產(chǎn)生干涉。所以在設(shè)計(jì)之前一定要準(zhǔn)備毛坯圖。留出足夠的空間。

　　(2)夾具的排屑暢通性。設(shè)計(jì)時(shí)由于機(jī)床的加工空間的有限性，夾具往往被設(shè)計(jì)的空間比較緊湊，這時(shí)往往就會(huì)忽略在加工過(guò)程產(chǎn)生的鐵屑在夾具死角處存積，包括切屑液的流出不暢，給以后加工帶來(lái)很多麻煩。所以在實(shí)際之初就應(yīng)考慮加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，畢竟夾具是以提高效率，方便操作為本的。

　　(3)夾具的整體敞開(kāi)性。忽略敞開(kāi)性，造成操作者裝卡困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，設(shè)計(jì)大忌。

　　(4)夾具設(shè)計(jì)的基本理論原則。每套夾具都要經(jīng)歷無(wú)數(shù)次的夾緊，松開(kāi)動(dòng)作，所以可能在開(kāi)始都能達(dá)到用戶要求，但是加具應(yīng)該有它的精度保持性，所以不要設(shè)計(jì)一些有悖原理的東西。即使僥幸當(dāng)下可以，也不會(huì)有長(zhǎng)久的持續(xù)性。一個(gè)好的設(shè)計(jì)應(yīng)該經(jīng)的起時(shí)間的錘煉的。

　　(5)定位元件的可更換性。定位元件磨損嚴(yán)重，所以應(yīng)考慮更換快捷和方便。不要設(shè)計(jì)成較大的零件。

　　夾具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累很重要，有時(shí)設(shè)計(jì)是一回事，在實(shí)際應(yīng)用中又是一回事，所以好的設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷積累和總結(jié)的過(guò)程。

　　常用的工裝夾具按照功能性主要分為以下幾種：①夾模;②鉆孔、銑面工裝;③數(shù)控、儀表夾頭;④試氣、試水工裝;⑤切邊、沖孔工裝;⑥焊接工裝;⑦拋光治具;⑧裝配工裝;⑨移印，激光刻字工裝。

　　1、夾模

　　定義：用產(chǎn)品外形定位裝夾的工具。

　　設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

　　1、此類(lèi)夾模主要用于虎鉗上，其長(zhǎng)度可以根據(jù)需要截取;

　　2、夾模上可以設(shè)計(jì)其他輔助定位裝置，一般采用焊接方式連接夾模;

　　3、上圖為簡(jiǎn)圖，模腔結(jié)構(gòu)尺寸由具體情況確定;

　　4、在動(dòng)模上的適當(dāng)位置緊配直徑12的定位銷(xiāo)，定模相應(yīng)位置的定位孔滑動(dòng)配合定位銷(xiāo);

　　5、裝配型腔在設(shè)計(jì)時(shí)需在無(wú)收縮的毛坯圖檔的外形面基礎(chǔ)上偏移放大0.1mm。

　　2、鉆孔、銑面工裝

　　設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

　　1、如有必要，可在固定芯及其固定板上設(shè)計(jì)一些輔助定位裝置;

　　2、上圖為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，實(shí)際情況需根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)做相應(yīng)設(shè)計(jì);

　　3、汽缸根據(jù)產(chǎn)品大小和加工時(shí)受力情況而定，常用SDA50X50。

　　3、數(shù)控、儀表夾頭、A數(shù)控夾頭、內(nèi)束夾頭

　　設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

　　1、上圖未標(biāo)識(shí)尺寸依據(jù)實(shí)際產(chǎn)品的內(nèi)孔尺寸結(jié)構(gòu)而定;

　　2、與產(chǎn)品內(nèi)孔定位接觸的外圓在制作時(shí)需留單邊0.5mm的余量，裝到數(shù)控機(jī)床上在精車(chē)到尺寸，防止淬火過(guò)程導(dǎo)致的變形和偏心;

　　3、裝配部分的材料推薦使用彈簧鋼，拉桿部分45#;

　　4、拉桿部分的螺紋M20為常用螺紋，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整該螺紋。

　　儀表內(nèi)束夾頭

　　設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

　　1、上圖為參考圖示，裝配尺寸和結(jié)構(gòu)依據(jù)實(shí)際產(chǎn)品的外形尺寸結(jié)構(gòu)而定;

　　2、材料使用45#，淬火處理。

　　儀表外束夾頭

　　設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

　　1、上圖為參考圖示，實(shí)際尺寸依據(jù)產(chǎn)品的內(nèi)孔尺寸結(jié)構(gòu)而定;

　　2、與產(chǎn)品內(nèi)孔定位接觸的外圓在制作時(shí)需留單邊0.5mm的余量，裝到儀表車(chē)床上在精車(chē)到尺寸，防止淬火過(guò)程導(dǎo)致的變形和偏心;

　　3、材料使用45#，淬火處理。

　　4、試氣工裝

　　設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

　　1、上圖是試氣工裝的參考圖，具體結(jié)構(gòu)需依據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)，思路就是用盡可能簡(jiǎn)單的方式密封產(chǎn)品，讓需檢測(cè)密封的部分充滿氣體來(lái)確認(rèn)其密封性;

　　2、汽缸的大小可根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際大小來(lái)調(diào)整，同時(shí)也需考慮汽缸的行程是否能滿足取放產(chǎn)品的便捷;

　　3、與產(chǎn)品接觸的密封面一般采用優(yōu)力膠，NBR膠圈之類(lèi)具有良好壓縮量的材料，同時(shí)注意如有與產(chǎn)品外觀面接觸的定位塊盡量使用白膠類(lèi)的塑料塊并且在使用過(guò)程中蓋上棉布防止碰傷產(chǎn)品外觀;

　　4、設(shè)計(jì)時(shí)需考慮產(chǎn)品的定位方向，防止內(nèi)漏的氣體憋在產(chǎn)品型腔內(nèi)部而誤檢的情況出現(xiàn)。

　　5、沖孔工裝

　　設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

　　上圖為沖孔工裝的常用結(jié)構(gòu)。底板作用為方便固定在沖床的工作臺(tái);定位塊作用為固定產(chǎn)品，具體結(jié)構(gòu)按產(chǎn)品的實(shí)際情況而設(shè)計(jì)，中心點(diǎn)圍繞能方便安全的取放產(chǎn)品;擋板作用在方便產(chǎn)品從沖刀上脫離;支柱起固定擋板的作用。上述幾個(gè)部位的裝配位置和尺寸可按產(chǎn)品的實(shí)際情況設(shè)計(jì)。

　　6、焊接工裝

　　焊接工裝主要起固定焊接組件中各零部件的位置，控制焊接組件中各零部件的相對(duì)尺寸，其結(jié)構(gòu)主要是定位塊，需根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)。值得注意的情況在產(chǎn)品放置在焊接工裝上不得用工裝之間產(chǎn)生密封空間，防止焊接加熱過(guò)程中導(dǎo)致密封空間壓力過(guò)大影響零部件焊接后的尺寸。

　　7、拋光治具8

　　8、裝配工裝

　　裝配工裝主要應(yīng)用在組件的裝配過(guò)程中輔助定位的裝置。其設(shè)計(jì)思路為根據(jù)組件裝配的結(jié)構(gòu)能便捷的取放產(chǎn)品，在裝配過(guò)程中不能損壞產(chǎn)品的外觀表面，在使用過(guò)程中能蓋上棉布來(lái)保護(hù)產(chǎn)品。在材料的選用上面盡量用白膠等非金屬材料。

　　9、移印，激光刻字工裝

　　設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

　　根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際情況的刻字要求來(lái)設(shè)計(jì)工裝的定位結(jié)構(gòu)，需注意產(chǎn)品取放的便捷性，和產(chǎn)品外觀的保護(hù)，定位塊和與產(chǎn)品接觸的輔助定位裝置盡量采用白膠等非金屬材料。