工裝夾具設(shè)計(jì)的基本原則及規(guī)范化概述

工裝夾具設(shè)計(jì)一般是在零件的機(jī)械加工工藝過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工藝過程提出修改意見。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)行的加工過程；

3、滿足裝夾過程中簡單與快速操作；

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)最好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

一個優(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、工藝性能好專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、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、液壓等機(jī)械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強(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大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。

5、經(jīng)濟(jì)性好專用夾具應(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：

a)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；

b)了解生產(chǎn)批量和對夾具的需用情況；

c)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；

d)夾具的標(biāo)準(zhǔn)料庫存情況。

2、工裝夾具設(shè)計(jì)考慮的問題

夾具設(shè)計(jì)一般結(jié)構(gòu)單一，給人的感覺結(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)大大簡化，但是如果設(shè)計(jì)過程中不加以詳細(xì)考慮必然會出現(xiàn)不必要的麻煩：

a)被加工件的毛坯余量。造成毛坯尺寸過大，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。

b)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)往往就會忽略在加工過程產(chǎn)生的鐵屑在夾具死角處存積，包括切屑液的流出不暢，給以后加工帶來很多麻煩。所以在實(shí)際之初就應(yīng)考慮加工過程中出現(xiàn)的問題，畢竟夾具是以提高效率，方便操作為本的。

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

d)夾具設(shè)計(jì)的基本理論原則。每套夾具都要經(jīng)歷無數(shù)次的夾緊，松開動作，所以可能在開始都能達(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，也不會有長久的持續(xù)性。一個好的設(shè)計(jì)應(yīng)該經(jīng)的起時(shí)間的錘煉的。

e)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。最好不要設(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)是一個不斷積累和總結(jié)的過程。

常用的工裝夾具按照功能性主要分為以下幾種：

01夾模

02鉆孔、銑面工裝

03數(shù)控、儀表夾頭

04試氣、試水工裝

05切邊、沖孔工裝

06焊接工裝

07拋光治具

08裝配工裝

09移印，激光刻字工裝

01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、此類夾模主要用于虎鉗上，其長度可以根據(jù)需要截?。?/p>

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、上圖為簡圖，模腔結(jié)構(gòu)尺寸由具體情況確定；

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

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

02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；

03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，最后裝到數(shù)控機(jī)床上在精車到尺寸，防止淬火過程導(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，最后裝到儀表車床上在精車到尺寸，防止淬火過程導(dǎo)致的變形和偏心；

3、材料使用45#，淬火處理。

04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)來設(shè)計(jì)，思路就是用盡可能簡單的方式密封產(chǎn)品，讓需檢測密封的部分充滿氣體來確認(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的塑料塊并且在使用過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)。

05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；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)。

06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，防止焊接加熱過程中導(dǎo)致密封空間壓力過大影響零部件焊接后的尺寸。

07拋光治具

08裝配工裝

裝配工裝主要應(yīng)用在組件的裝配過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，在裝配過程中不能損壞產(chǎn)品的外觀表面，在使用過程中能蓋上棉布來保護(hù)產(chǎn)品。在材料的選用上面盡量用白膠等非金屬材料。

09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。