工裝夾具設(shè)計(jì)原理

1、工裝夾具設(shè)計(jì)原理工裝夾具設(shè)計(jì)原理 一：什么是工裝夾具一：什么是工裝夾具 工裝工裝即工藝裝備：即工藝裝備： 指制造過(guò)程中所用的各種工具的總稱.包括刀具/ 夾具/模具/檢 具/工位器具等.工裝為其通用簡(jiǎn)稱.工裝分為專用工裝/通用工裝工裝。 一般來(lái)說(shuō)，工裝都是某種產(chǎn)品專屬的東西。比如說(shuō)沖壓車間內(nèi)部，模具屬于工裝 （模具只能生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的沖壓件），液壓機(jī)、沖床屬于設(shè)備（液壓機(jī)、沖床可以填裝不 同模具生產(chǎn)）；焊裝的焊接夾具屬于工裝（焊接夾具只能特定使用于某種焊接總成）， 焊鉗、焊機(jī)屬于設(shè)備（焊鉗、焊機(jī)只要適合，就都能用得上）。 注意不要把注意不要把“工裝工裝”和和“設(shè)備設(shè)備”混淆了！混淆了！ 夾具：夾具：顧

2、名思義,用以裝夾工件(或引導(dǎo)刀具)的裝置。屬于工裝的一種，不僅僅是焊裝 用，在機(jī)加工方面也有用，許多時(shí)候，需要裝配幾個(gè)部件并保證其定位準(zhǔn)確的時(shí)候就 需要。 模具：模具：用以限定生產(chǎn)對(duì)象的形狀和尺寸的裝置. 刀具：刀具：機(jī)械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料,所以“刀具”一詞一般就理 解為金屬切削刀具。 工位器具工位器具：用以在工作地或倉(cāng)庫(kù)中存放產(chǎn)品或工具的各種裝置. 檢具檢具：生產(chǎn)中檢驗(yàn)所用的器具 工裝夾具：簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是用于工件裝夾的工具。用于在機(jī)械加工中對(duì)工件進(jìn)行夾持 或定位, 以達(dá)到一定工藝要求的特制的裝備或工具. 設(shè)計(jì)工裝夾具要緊扣產(chǎn)品，因?yàn)楣ぱb夾具是專門為某些產(chǎn)品特定的，要保證

3、生產(chǎn)時(shí)無(wú) 時(shí)無(wú)干涉現(xiàn)象、定位準(zhǔn)確、操作工操作便捷等 二：工裝夾具在機(jī)械加工中的作用二：工裝夾具在機(jī)械加工中的作用 1保證工件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量保證工件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量 a.比劃線找正所達(dá)到的加工精度穩(wěn)定、可靠、廢品；(不受劃線質(zhì) 量限制) b.有利裝配，工效，使用性能，壽命； 2提高生產(chǎn)率，降低成本提高生產(chǎn)率，降低成本 a.增大切削用量； b.壓縮輔助時(shí)間。（省去劃線，找正，試切等工作了）氣、液裝置，大 為突出?？焖?，聯(lián)動(dòng)。 3改善工人勞動(dòng)條件；改善工人勞動(dòng)條件； a.方便 b省力 c .安全 4擴(kuò)大設(shè)備工藝范圍、改變機(jī)床用途擴(kuò)大設(shè)備工藝范圍、改變機(jī)床用途 可根據(jù)公司的生產(chǎn)情況,

4、安排空置的設(shè)備加工. 由車床加工改為鉆床加工, 三、工裝夾具的組成：三、工裝夾具的組成： 工裝夾具種類很多，但功用是共同的。工作原理基本相同。為了保證定位 夾緊，順利進(jìn)行，各類夾具中各部分元件，機(jī)構(gòu)都以擔(dān)負(fù)一定的作用。這些元件 既是獨(dú)立的，也是互相聯(lián)系的。 1定位元件：定位元件： 作用：確定工件在工裝中位置的元件。象V型塊，臺(tái)階銷，定位銷等 2夾緊裝置：夾緊裝置： 作用：將工件壓緊固定，克服加工中所受的外力，保證工件受外力后不位移， 降低振動(dòng)。例：螺母，螺栓旋緊，液壓夾緊。 注：若在起定位作用的同時(shí)，又能起工件夾緊的作用的機(jī)構(gòu)稱為定心夾緊機(jī)構(gòu)。 3確定夾具對(duì)設(shè)備相互位置的元件：確定夾具對(duì)設(shè)備相

5、互位置的元件： 作用：與設(shè)備安裝面（工作面，主軸錐孔）連接。例：定向鍵。 4確定夾具，刀具間位置的元件：確定夾具，刀具間位置的元件： a.導(dǎo)向元件：確定刀具位置引導(dǎo)刀具加工，鉆套等。 b.對(duì)刀元件：確定刀具在加工前的正確位置，對(duì)刀塊 5其它裝置或元件：其它裝置或元件： a.分度裝置：為使工作在一次安裝中多次轉(zhuǎn)位而加工不同位置上的表面而設(shè)。 b.頂出器：為便于卸下工件而設(shè)置的頂出器。 6夾具體：使夾具成為一整體，上面安裝定位裝置，夾緊機(jī)構(gòu)及其它元件。夾具體：使夾具成為一整體，上面安裝定位裝置，夾緊機(jī)構(gòu)及其它元件。 注：夾具基本組成部分：定位裝置，夾緊機(jī)構(gòu)，夾具體等。 四：工裝夾具設(shè)計(jì)的基本要求工

6、裝夾具設(shè)計(jì)的基本要求 1：工裝夾具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度：工裝夾具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度 工裝夾具的零部件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，特別是對(duì)于加工精度要求 較高，力較大時(shí)更應(yīng)注意。若強(qiáng)度和剛度不夠，工裝夾具在使用中會(huì)產(chǎn) 生較大的變形或損壞，從而影響產(chǎn)品的加工精度。 2：夾緊的可靠性：夾緊的可靠性 產(chǎn)品夾緊必須可靠穩(wěn)定，但夾緊力不可過(guò)大。以免產(chǎn)品或工裝產(chǎn)生過(guò)大 變形。為防止變形，可采用多點(diǎn)夾緊或?qū)捵A緊，以降低單位面積的夾 緊力，或在產(chǎn)品剛性薄弱的部位，增加適當(dāng)?shù)妮o助到承。 在選擇夾緊方式時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 夾緊力應(yīng)通過(guò)或靠近主要支承點(diǎn)，或支承點(diǎn)所組成的平面內(nèi)。 夾緊力應(yīng)靠近受力部位，并在產(chǎn)品剛性

7、較好的部位。 夾緊力應(yīng)垂直主要定位基準(zhǔn)，以免因夾緊而損壞產(chǎn)品原有的定位狀態(tài)。 3：定位精度：定位精度 產(chǎn)品在工裝中的定位精度，主要與定位基準(zhǔn)是否與（產(chǎn)品）工序基準(zhǔn) 重合；定位基準(zhǔn)的形式與精度；定位元件的形式與精度；定位元件的布 置；定位元件的與定位基準(zhǔn)的配合狀況等有關(guān)。這些因素所造成的誤差， 可通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算求得。 在采取提高定位精度的措施時(shí)，要注意到工裝制造上的可能性，在總 的定位精度滿足加工條件下，不要過(guò)高的提高產(chǎn)品在工裝中定位精度。 一個(gè)自由的物體，它對(duì)于三個(gè)互相的座標(biāo)面來(lái)說(shuō)，有六種活動(dòng)的可能 性。三種移動(dòng)，三種轉(zhuǎn)動(dòng)（我們規(guī)定正，反方向的移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)只各算一 處活動(dòng)）。如果說(shuō)自由物體在空間有

8、任意不同的位置，那就是這六種活 動(dòng)綜合結(jié)果。習(xí)慣上把這種活動(dòng)的可能性稱為自由度。要使物體在某一 方向有確定的位置，就須限制某個(gè)方向的自由度。當(dāng)物體的六個(gè)自由度 均被限制，那么物體在空間的位置也就完全確定了。 在工裝夾具中，工件定位基面與定位元件接觸，就能限制自由度。兩 者脫離，就表示定位元件（支承點(diǎn)）失去了限制工件自由度的作用，即 也失去定位作用。 （1）完全定位：完全定位： 六個(gè)支承點(diǎn)限制了工件的全部自由度稱完全定位。 適用：當(dāng)工件在X，Y，Z三個(gè)坐標(biāo)方向都有尺寸，或位置要求時(shí)。 （2）不完全定位，欠定位。不完全定位，欠定位。 A：不完全定位：在加工中有些零件，根據(jù)加工要求 ，并不是要限制

9、全部自由度。 例：軸上銑一個(gè)單鍵槽 Y可不限制。 這種在滿足加工要求的前提下，釆用少于六點(diǎn)的定位，稱不完全定位， 也是允許的，但必須限制的自由度一定要限制，一個(gè)也不能少。 B：欠定位：工件實(shí)際定位所限制的自由度數(shù)目，少于按其加工要求所 必須限制的自由度數(shù)目。 注：注：欠定位的結(jié)果，將導(dǎo)致產(chǎn)生應(yīng)予限制的自由度，而未予限制的不 合理現(xiàn)象，所以是無(wú)法保證工序所規(guī)定的加工要求，欠定位是不允許存 在的，在定位方案確定時(shí)要避免這種原則性的錯(cuò)誤。 例 軸上銑雙鍵，要求對(duì)稱，若不用防轉(zhuǎn)銷，就無(wú)法保證。 （3）過(guò)定位過(guò)定位 工裝中，當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上定位元件限制同一自由度時(shí)，將產(chǎn)生過(guò)度 定位，當(dāng)定位基準(zhǔn)制造誤差較

10、大，產(chǎn)品誤差較大時(shí)，過(guò)定位產(chǎn)生的不良 后果： A：工件定位發(fā)生干涉，不穩(wěn)定；降低加工精度。 B：工件夾緊后，工件或定位元件產(chǎn)生變形。 C：嚴(yán)重時(shí)無(wú)法安裝工件。 當(dāng)工裝中出現(xiàn)過(guò)度定位時(shí)，可通過(guò)撤消多余定位元件或做成浮動(dòng)定位 來(lái)解決。 （4）定位誤差定位誤差 為了保證加工精度的要求，我們加工時(shí)應(yīng)滿足如下關(guān)系式： E定WT W-除定位誤差以外，其他因素所引起的誤差總和 。 E定- 定位誤差的總和； T-工件被加工尺寸的公差。 定位誤差定位誤差-是指由于工件定位造成的加工面相對(duì)工序基準(zhǔn)的位置誤差， 即工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。 定位誤差的組成及產(chǎn)生原因有以下兩個(gè)方面： A: 定位基準(zhǔn)與工序

11、基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)不重合誤差， 即工序相對(duì)定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上最大變動(dòng)量以 E不 表示。 B: 定位基準(zhǔn)面和定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)位 置誤差，即定位基準(zhǔn)的相對(duì)位置在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以 E基表示。 故有: E定 E不 E基 4：結(jié)構(gòu)的合理性：結(jié)構(gòu)的合理性 工裝夾具結(jié)構(gòu)既要可靠，以要適應(yīng)生產(chǎn)工藝，這樣才能符合簡(jiǎn)單、 好用、安全的原則。大批生產(chǎn)與試制所用的工裝，在結(jié)構(gòu)上有所區(qū)別。 在大批生產(chǎn)中，既要解決產(chǎn)品的加工質(zhì)量問(wèn)題，又要解決產(chǎn)品的產(chǎn) 量問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用高效、省力的結(jié)構(gòu)，（如氣動(dòng)、液壓、 電動(dòng)等）來(lái)實(shí)現(xiàn)壓緊動(dòng)作，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，使加

12、工時(shí)間與輔助時(shí)間重 合，提高生產(chǎn)效率。 在試制產(chǎn)品時(shí)，主要是為了保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量，不考慮生產(chǎn)效率。 所以力求簡(jiǎn)單、實(shí)用，以滿足生產(chǎn)工藝要求為主。 5：良好的工藝性：良好的工藝性 （1）對(duì)工裝夾具良好工藝性的基本要求 A:整體夾具結(jié)構(gòu)的組成，應(yīng)盡量采用各種標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，制造專用 件的比例應(yīng)盡量少，減少制造勞動(dòng)量和降低費(fèi)用。 B:各種專用零件和部件結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)容易制造和測(cè)量，裝配和調(diào)試方便。 C:便于夾具的維護(hù)和修理。 （2）合理選擇工裝基準(zhǔn) 工裝基準(zhǔn)應(yīng)該是夾具上一個(gè)獨(dú)立的基準(zhǔn)表面或線，其它元件的位置只 對(duì)此表面或線進(jìn)行調(diào)整和修配。工裝基準(zhǔn)一經(jīng)加工完畢，其位置和尺寸 就不應(yīng)再變動(dòng)。因此，那些在工

13、裝裝配過(guò)程中自身的位置和尺寸尚須調(diào) 整或修配的表面或線不能作為裝配基準(zhǔn)。所以選擇工裝基準(zhǔn)應(yīng)考慮： A:工裝基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，降低因基準(zhǔn)不符產(chǎn)生誤差； B:盡量用精基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以保證足夠精度；（若用表面，只用 一次） C: 使工件安裝穩(wěn)定，變形小。 D: 基準(zhǔn)統(tǒng)一，降低設(shè)計(jì)制造夾具費(fèi)用； E: 定位方便，夾緊可靠，便于操作。 （3）結(jié)構(gòu)的可調(diào)性 經(jīng)常采用的是依靠螺栓緊固、銷釘定位的方式，調(diào)整和裝配夾具時(shí)， 可對(duì)某一元件尺寸較方便地修磨。還可采用在元件與部件之間設(shè)置調(diào)整 墊圈、調(diào)整墊片或調(diào)整套等來(lái)控制裝配尺寸，補(bǔ)償其它元件的誤差，提 高夾具精度。 （4）維修工藝性 進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到

14、維修方便的問(wèn)題。 特別是易損件的更換. （5）制造工裝夾具的材料 6：操作的靈活性：操作的靈活性 、安全性、安全性 工裝應(yīng)保證操作方便、使用安全。產(chǎn)品取放容易，夾緊穩(wěn)定可靠；旋轉(zhuǎn) 部分應(yīng)注意平衡和防護(hù)裝置；對(duì)于排屑和冷卻液的流向確定都應(yīng)注意。 五：五： 工裝夾具設(shè)計(jì)的基本方法與步驟工裝夾具設(shè)計(jì)的基本方法與步驟 工裝設(shè)計(jì)是工藝人員工作的一個(gè)極其重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量 和提高主產(chǎn)效率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)深入生產(chǎn)實(shí)際 進(jìn)行產(chǎn)品及流程的研究，并吸取前人的經(jīng)驗(yàn)及先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的 設(shè)計(jì)方案。 1：設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備：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）工裝夾具設(shè)

15、計(jì)任務(wù)單； 在設(shè)計(jì)任務(wù)單中，不僅提出定位、夾緊、生產(chǎn)率等一般設(shè)計(jì)要求，而且 對(duì)設(shè)計(jì)中的一些特殊問(wèn)題也作了說(shuō)明。 （2）工件圖紙及技術(shù)條件； 詳細(xì)閱讀產(chǎn)品圖紙，了解產(chǎn)品被加工表面的技術(shù)要求，產(chǎn)品在整機(jī)中位 置和作用，以及裝配中的特殊要求。 （3）工件的裝配工藝規(guī)程； 了解產(chǎn)品的工藝過(guò)程及本工序的加工內(nèi)容，產(chǎn)品已加工面及待加工面的 狀況，基準(zhǔn)面的選擇情況，可用加工設(shè)備的主要參數(shù)，產(chǎn)品與工裝、工 裝與設(shè)備連接部分的尺寸。（工藝過(guò)程控制有時(shí)與產(chǎn)品圖紙不一樣。象工藝過(guò)程控制有時(shí)與產(chǎn)品圖紙不一樣。象 氬弧焊點(diǎn)焊工裝氬弧焊點(diǎn)焊工裝） （4）工裝夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化資料，包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、工廠標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格 化結(jié)構(gòu)圖

16、冊(cè)等。 2：設(shè)計(jì)的步驟：設(shè)計(jì)的步驟 （1）確定夾具結(jié)構(gòu)方案確定夾具結(jié)構(gòu)方案 設(shè)計(jì)上以簡(jiǎn)單、好用和安全為原則，體現(xiàn)在工裝結(jié)構(gòu)上也體現(xiàn)在產(chǎn)品 加工上。設(shè)計(jì)構(gòu)思考慮最多的，往往不是機(jī)械本身，而是產(chǎn)品或制造過(guò) 程方面，誰(shuí)都知道工裝簡(jiǎn)單，可是要構(gòu)思出一套好的工裝，還是要費(fèi)不 少頭腦的，涉及的東西很多。我自認(rèn)為精髓的，歸納為一句話：定位準(zhǔn)，定位準(zhǔn)， 限位穩(wěn)，取放易，加工少，結(jié)構(gòu)巧限位穩(wěn)，取放易，加工少，結(jié)構(gòu)巧。別看就這幾個(gè)字，可綜合了成本、 人機(jī)、機(jī)構(gòu)等相關(guān)內(nèi)容了的，每個(gè)人可能掌握和應(yīng)用的層次不一樣，但 絕對(duì)在應(yīng)用著。而具體到實(shí)際設(shè)計(jì)中，用的東西就更多了，凸輪、連桿、 彈簧、氣缸、馬達(dá)、軸承等等。需要考慮

17、的也很多，刀具是否有較強(qiáng) 互換性，機(jī)架是否能撐得住，定位槽的間隙留得是否合適，萬(wàn)一卡料了 怎么處理.綜上，其實(shí)，這一步可以說(shuō)是最費(fèi)頭腦的，也就是通常所說(shuō) 的，有實(shí)質(zhì)意義的設(shè)計(jì)。 要構(gòu)思出一套好的工裝要做好以下幾點(diǎn)：了解產(chǎn)品熟悉工序加工要構(gòu)思出一套好的工裝要做好以下幾點(diǎn)：了解產(chǎn)品熟悉工序加工 內(nèi)容了解公司的加工能力思路廣、多借鑒經(jīng)驗(yàn)善于總結(jié)歸納內(nèi)容了解公司的加工能力思路廣、多借鑒經(jīng)驗(yàn)善于總結(jié)歸納 （2）繪制工裝總裝配圖繪制工裝總裝配圖 在繪制總裝圖時(shí)，主視圖尺可能選取面對(duì)操作者的工作位置。并先用雙點(diǎn)劃線 畫出產(chǎn)品的輪廓各主要表面，（如定位面、夾緊表面、待加工面等）產(chǎn)品在工裝 上可看作一個(gè)假想的透

18、明體，按定位元件、導(dǎo)向元件、傳動(dòng)壓緊裝置等順序，畫 出具體結(jié)構(gòu)，最后畫夾具體。 在總裝圖上要標(biāo)注各部件的主要尺寸、公差配合和技術(shù)要求；并編制零件編號(hào) 和零件明細(xì)表。 （3）繪制工裝夾具零件圖）繪制工裝夾具零件圖 （4）必要時(shí)，還需要編寫裝配工裝夾具使用說(shuō)明書，包括夾具的性能、）必要時(shí)，還需要編寫裝配工裝夾具使用說(shuō)明書，包括夾具的性能、 使用注意事項(xiàng)等內(nèi)容。使用注意事項(xiàng)等內(nèi)容。 （5）改進(jìn)提高改進(jìn)提高 再接下來(lái)，等工裝加工完就裝上產(chǎn)品試試，有問(wèn)題趕緊趁早改好，免得到時(shí)來(lái) 不及，然后就是做樣品階段了，可能會(huì)很順暢也可能有麻煩，要費(fèi)點(diǎn)心思琢磨下， 最好不要事不關(guān)己高高掛起，把問(wèn)題解決把樣品送出去，設(shè)

19、計(jì)基本完成了70%， （至少說(shuō)明沒(méi)有致命錯(cuò)誤：）還有20%則要留待正式生產(chǎn)時(shí)才能發(fā)現(xiàn)和解決。也 只有經(jīng)過(guò)量產(chǎn)確認(rèn)OK的工裝才是成功的，設(shè)計(jì)到此也就基本結(jié)束。那么還有10% 呢，請(qǐng)注意，絕對(duì)不會(huì)有完美的工裝，這10%留給產(chǎn)線去改善，直到產(chǎn)品結(jié)束了， 設(shè)計(jì)宣告徹底完成。-注意哦，以上是一個(gè)成功的設(shè)計(jì)過(guò)程，如果是失敗的呢？ 其過(guò)程有時(shí)是讓很多人痛苦的，越往后惹上的人越倒霉痛苦，甚至客戶：）說(shuō)到 這，大家也許可以體會(huì)到，真正搞一個(gè)設(shè)計(jì)是多么不容易，哪怕是個(gè)簡(jiǎn)單的工裝。 六：工裝夾具制造精度的要求六：工裝夾具制造精度的要求 1：制定工裝夾具公差與技術(shù)要求的依據(jù)：制定工裝夾具公差與技術(shù)要求的依據(jù) 產(chǎn)品圖紙產(chǎn)品圖紙 一般情況下。被加工零件的尺寸、公差和技術(shù)要求，都標(biāo)