工裝夾具設(shè)計的基本方法和步驟

工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2序言工裝是工藝裝備的簡稱，工藝裝備就是將零件加工至設(shè)計圖樣要求，所必須具有的基本加工條件和手段。工藝裝備涉及加工設(shè)備(原則、專用和非原則設(shè)備)、夾具、模具、量具、刀具和工具等。3目錄1、工裝夾具的設(shè)計和使用目的2、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)3、工裝夾具設(shè)計的規(guī)范化程序41、工裝夾具的設(shè)計和使用目的進(jìn)行工裝夾具的設(shè)計和使用，是能夠使得零件迅速而精確地安裝于夾具中確實定位置，夾具定位安裝于加工設(shè)備確實定位置。所以，使用夾具加工零件時，能使零件迅速而精確地處于加工位置，從而確保零件的加工質(zhì)量滿足要求，這就是夾具在生產(chǎn)中得到廣泛利用的主要原因。51、工裝夾具的設(shè)計和使用目的一般來講，使用工裝夾具的目的能夠歸納為如下四個方面：a)能夠穩(wěn)定地確保零件的加工質(zhì)量，降低廢品率；b)能夠提升零件的生產(chǎn)率；c)能夠擴(kuò)大加工設(shè)備的工藝范圍；d)能夠改善勞動者的勞動條件。61、工裝夾具的設(shè)計和使用目的總之，使用工裝的最根本目的就是在確保產(chǎn)品零件的質(zhì)量穩(wěn)定，滿足技術(shù)要求的前提下，還要達(dá)成提升產(chǎn)品零件的生產(chǎn)率，取得很好經(jīng)濟(jì)效益的目的。所以，設(shè)計工裝夾具也是和其他技術(shù)工作一樣，不但僅是一種技術(shù)問題，而且還是一種經(jīng)濟(jì)問題，每當(dāng)設(shè)計一套工裝時，都要進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，使所設(shè)計的工裝取得更佳的經(jīng)濟(jì)效益。72、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-1熟悉產(chǎn)品零件的技術(shù)要求，擬定工裝夾具的更佳設(shè)計方案在接到設(shè)計任務(wù)書后，要準(zhǔn)備設(shè)計工裝夾具所需要的資料，涉及零件設(shè)計圖樣和技術(shù)要求、工藝規(guī)程及工藝圖、有關(guān)加工設(shè)備等資料。在了解了產(chǎn)品零件的基本構(gòu)造、尺寸精度、形位公差等技術(shù)要求后，還要找出零件的關(guān)鍵和主要尺寸（必須要確保的尺寸），再基本擬定工裝夾具的設(shè)計方案。某些主要的工裝夾具的設(shè)計方案，還需要進(jìn)行充分的討論和修改后再擬定。這么，才干確保此工裝設(shè)計方案能夠適應(yīng)生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求，是更佳的設(shè)計方案。82、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-2-1夾具上的定位基準(zhǔn)確實定每設(shè)計一套工裝，都應(yīng)該將零件的關(guān)鍵和主要尺寸部位，作為工裝夾具上的定位部位（定位設(shè)計），還要擬定理想的定位設(shè)計（精度設(shè)計），擬定主要的定位基準(zhǔn)（第一基準(zhǔn)）和次要的定位基準(zhǔn)（第二基準(zhǔn)）。第一基準(zhǔn)原則上應(yīng)該與設(shè)計圖保持一致。當(dāng)然，若不能確保時，則能夠經(jīng)過計算，將設(shè)計基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為工藝基準(zhǔn)，但最終必須要確保設(shè)計的基準(zhǔn)要求。92、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)該具有二個條件：a）應(yīng)該選擇工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，這么做能夠達(dá)成基準(zhǔn)重疊，基準(zhǔn)重疊能夠降低定位誤差；b)應(yīng)該選擇統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，不但能夠確保零件的加工質(zhì)量，提升加工效率，還能夠簡化工裝夾具的構(gòu)造（一般用孔和軸作為定位基準(zhǔn)為佳）。102、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)一般來講，當(dāng)工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不一致時，在工裝設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)該按照工藝規(guī)程已擬定的工藝基準(zhǔn)作為工裝的設(shè)計基準(zhǔn)，因為零件的加工是按照工藝規(guī)程的流程進(jìn)行，若不按照這個工藝流程進(jìn)行夾具設(shè)計，零件最終是無法滿足設(shè)計圖樣的要求的，因為零件根本就無法加工下去。112、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-2-3定位基準(zhǔn)選擇后應(yīng)選擇合適的定位元件a)零件的六點定位措施零件的定位基準(zhǔn)和工裝的定位元件接觸形成定位面，以實現(xiàn)零件的六點定位（自由剛體的六個運動自由度）。當(dāng)然在大多數(shù)工裝設(shè)計時，我們都不會采納六點定位（三個沿坐標(biāo)軸移動，三個撓坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動），往往采用六點如下不小于二點以上的定位設(shè)計，這種定位設(shè)計不但允許，而且還經(jīng)常被采用。另外在定位設(shè)計時，要注意不要因定位點太多（超出六點）而造成過定位（反復(fù)定位），過定位會出現(xiàn)定位不穩(wěn)定的現(xiàn)象，將起反作用。根據(jù)經(jīng)驗，有兩個以上的定位就能夠起到定位作用了。122、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)b)常用的定位元件常用的定位元件有支承釘、支承板、定位銷、錐面定位銷、V形塊、定位套、錐度芯軸等，而本單位常用的定位元件有支承板、定位銷、定位套等。支承板多用于精基準(zhǔn)平面定位；定位銷則用于以零件上的孔為基按時最常用的定位元件，與零件的基準(zhǔn)孔之間留有一定的間隙，大小按零件孔精度而定；定位套則用于以零件上的軸為基按時最常用的定位元件，與零件的基準(zhǔn)軸之間留有一定的間隙，大小按零件軸的精度而定。132、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)c)對定位元件的基本要求在設(shè)計定位元件時，其基本技術(shù)要求為：精度合適、耐磨性好、有足夠的強(qiáng)度和剛度、工藝加工性好、便于拆裝等。142、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-3零件的夾緊及工裝的夾緊構(gòu)造設(shè)計零件在工裝中定位后，一般要夾緊，使得零件在加工過程中，保持已取得的定位不被破壞。零件在加工過程中，會產(chǎn)生位移、變形和振動，這些都將影響零件的加工質(zhì)量。所以，零件的夾緊也是確保加工精度的一種十分主要的問題。為了取得良好的加工效果，一定要把零件在加工過程中的位移、變形和振動控制在加工精度的范圍內(nèi)。所以，工裝夾具的夾緊問題的處理，有時比定位設(shè)計愈加困難，絕不能忽視這個問題。152、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-3-1零件在夾具中定位后的夾緊三原則：a)零件在工裝夾具中定位后的不移動原則選擇夾緊力的方向指向定位基準(zhǔn)（第一基準(zhǔn)），且夾緊力的大小應(yīng)足以平衡其他力的影響，不使零件在加工過程中產(chǎn)生移動。b)零件在工裝夾具中定位后的不變形原則在夾緊力的作用下，不使零件在加工過程中產(chǎn)生精度所不允許的變形，必須選擇合適的夾緊部位及壓塊和零件的接觸形狀，同步壓緊力應(yīng)合適。c)零件在工裝夾具中定位后的不振動原則提升支承和夾緊剛性，使得夾緊部位接近零件的加工表面，防止零件和夾緊系統(tǒng)的振動。162、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)這三項原則是相互制約的，所以，夾緊力設(shè)計時應(yīng)綜合考慮，選擇更佳的加緊方案，也可用計算機(jī)輔助設(shè)計。一般來講，對粗加工用的夾具，選用較大的夾緊力，主要考慮零件的不移動原則，對精加工用的夾具，選用較小的夾緊力，主要考慮零件的不變形和不振動原則。燃油分配管組件的裝配焊接夾具，應(yīng)該屬于精加工夾具，不能選用太大的夾緊力。172、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-3-2夾緊點的選擇夾緊點的選擇是達(dá)成最佳夾緊狀態(tài)的首要原因，正確選擇夾緊點后，才干估算出所需要的夾緊力，選的不當(dāng)不但增大夾具變形，甚至不能夾緊零件。182、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)夾緊點的選用原則：a)盡量使夾緊點和支承點相應(yīng)，使夾緊力作用在支承上，可降低變形；b)夾緊點選擇應(yīng)盡量接近加工表面，不致引起過大的夾緊變形。能夠采用降低夾緊變形的措施：如增長輔助支承和輔助夾緊點、分散著力點和增長壓緊件的接觸面積、利用對稱變形等等。192、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-3-3夾緊力確實定力有大小、方向和作用點三要素。當(dāng)零件上有幾種方向的夾緊力作用時，應(yīng)考慮夾緊力作用的先后順序。對于僅為了使零件與支承可靠接觸，夾緊力應(yīng)先作用，而且不能太大；對于以平衡作用力的主要夾緊力，應(yīng)在最終作用。所以，為了操作簡便，常采用使夾緊力同步作用或自動地按大小順序的聯(lián)動機(jī)構(gòu)，如本單位的氣缸聯(lián)動機(jī)構(gòu)就是如此。202、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-3-4夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計和擬定

在選定夾緊點和擬定夾緊力之后，就要進(jìn)行夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計和擬定，經(jīng)過詳細(xì)的機(jī)構(gòu)實現(xiàn)以擬定的夾緊力夾緊于夾緊點處。一般零件的夾緊是由動力源、傳動機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)所構(gòu)成的夾緊系統(tǒng)來實現(xiàn)的。夾緊機(jī)構(gòu)是指能實現(xiàn)以一定的夾緊力夾緊零件選定的夾緊點的功能的完整構(gòu)造，主要涉及與零件接觸的壓板、支承件和施力機(jī)構(gòu)。212、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)夾緊施力機(jī)構(gòu)可采用可浮動、可聯(lián)動、可增力和可自鎖的構(gòu)造形式，詳細(xì)有如下四種形式：螺栓螺母施力機(jī)構(gòu)：構(gòu)造簡樸，制造以便，夾緊范圍大，自鎖性能好，已取得最廣泛的應(yīng)用；斜面施力機(jī)構(gòu)：合用于夾緊力大而行程小，以氣動和液壓為動力源的為主；偏心施力機(jī)構(gòu)：構(gòu)造簡樸，動作迅速，但壓緊力較小，多用于小型零件的夾具中；鉸鏈?zhǔn)┝C(jī)構(gòu)：構(gòu)造簡樸，增力比大，在氣動夾具中用以降低氣缸或氣室的作用力，取得廣泛的應(yīng)用。222、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-4工裝夾具的經(jīng)濟(jì)精度及常用配合使用夾具的首要目的是確保零件的加工質(zhì)量，詳細(xì)來講就是使用夾具加工時，必須確保零件的尺寸（形狀）精度和位置精度.零件的加工誤差是工藝系統(tǒng)誤差的綜合反應(yīng)，其中夾具的誤差是加工誤差直接的主要的誤差成份。夾具的誤差分靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差兩部分，其中靜態(tài)誤差占主要的百分比。所謂夾具的精度是指夾具的靜態(tài)誤差，或稱靜態(tài)精度，過程誤差則被覺得是動態(tài)誤差。232、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-4-1工裝夾具的精度概念工裝夾具的精度是指靜態(tài)精度，即非受力狀態(tài)下的精度詳細(xì)涉及如下內(nèi)容：a)定位及定位支承元件的工作表面對夾具底面的位置度（平行度、垂直度等）誤差（精度）；b)導(dǎo)向元件的工作表面或軸線（中心線）對夾具底面和定向中心平面或側(cè)面的尺寸及位置誤差；c)定位元件工作面或軸線（中心線）之間、導(dǎo)向元件工作表面或軸線（中心線）之間的尺寸及位置誤差；d)定位元件及導(dǎo)向元件本身的尺寸誤差；e)對于有分度或轉(zhuǎn)位的夾具，還有分度或轉(zhuǎn)位誤差。242、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-4-2工裝夾具制造的平均精度

為了使夾具制造盡量達(dá)成成本低、精度高的目的，需要研究夾具制造的平均經(jīng)濟(jì)精度（費用低而加工精度高的合理加工精度）。一般來講，零件的加工精度和加工費用成反比關(guān)系，加工精度越高，誤差就越小而費用也就越高。252、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)所以，我們在設(shè)計夾具時，應(yīng)該仔細(xì)地考慮這個問題，不要人為地提升夾具的精度，一般來講，夾具上的定位件的尺寸精度應(yīng)該收嚴(yán)，其他尺寸不必都收嚴(yán)，應(yīng)該根據(jù)需要合理地擬定精度要求，只要能確保加工后的零件最終滿足技術(shù)要求即可。

262、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)根據(jù)經(jīng)驗，夾具上需收嚴(yán)的尺寸和位置精度，應(yīng)是產(chǎn)品零件圖上標(biāo)注的公差帶三分之一左右，其他尺寸不必都收嚴(yán)。對于夾具上與設(shè)計圖樣無關(guān)的某些尺寸，就不一定要將公差帶收得太嚴(yán)，除非是作為加工過程中需確保的工藝基準(zhǔn)（最終與設(shè)計基準(zhǔn)重疊），是能夠收嚴(yán)的（應(yīng)該查有關(guān)標(biāo)精擬定其公差帶）。

272、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)其他的尺寸（夾具上與設(shè)計圖樣無關(guān)的），若需要確保其配合精度要求，是能夠采用配作加工的加工手段，一樣能夠達(dá)成夾具的使用精度要求，從而確保用該夾具裝焊的零件，其最終尺寸和位置精度都滿足設(shè)計要求。282、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)這么做，既能達(dá)成設(shè)計出合理有效的工裝夾具（加工精度高且又合理），又能達(dá)成降低夾具的制造成本（平均經(jīng)濟(jì)精度降低了）的目的。夾具的加工精度提升了，而加工費用又降低了，這兩個目的都達(dá)成了，何樂而不為，我覺得，這也是每個工藝技術(shù)人員的應(yīng)有職責(zé)。292、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-4-3工裝夾具常用的配合種類及精度夾具的配合精度要求高，配合種類也不同于一般的機(jī)器，在選擇配合時，精度確實定應(yīng)以夾具零件制造的平均經(jīng)濟(jì)精度為根據(jù)，這么才干確保夾具制造成本低。

302、工裝夾具設(shè)計的基本措施和環(huán)節(jié)2-4-4工裝夾具設(shè)計中原則件的應(yīng)用在工裝夾具的設(shè)計中，我們經(jīng)常要用到螺母、螺栓、墊圈、圓柱銷、圓錐銷，彈簧等緊固件。像此類的緊固件，國家都有專用原則。所以在設(shè)計時一定要采用（應(yīng)該在總圖上表達(dá)出），做到能夠用原則件的，必須100%地用，只要學(xué)會查原則就能夠了。實在用不上的，只能設(shè)計非原則的，出零件圖加工，對非標(biāo)零件的設(shè)計和制造，不但需要一定的周期，而且加工費用也高得多。因為，原則件是大批量生產(chǎn)制造的，價格便宜，質(zhì)量可靠，在五金商店很輕易買到的，而且對設(shè)計人員來講，還不需要