特殊工裝夾具的設計要點(diǎn)

最近幾年機械加工行業(yè)中對產(chǎn)品以及零件需求量呈現爆炸式增長(cháng)，這些工件往往都需要大批量的鉆攻中心機床來(lái)完成，與此同時(shí)工裝夾具設計的好與壞直接關(guān)系到加工效率和加工效果。本次我們就為您介紹一些非常實(shí)用的工裝夾具設計方案。工裝夾具設計一般是在零件的機械加工工藝過(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，應充分考慮夾具實(shí)現的可能性，而設計工裝夾具時(shí)，如確有必要也可以對工藝過(guò)程提出修改意見(jiàn)。工裝夾具的設計質(zhì)量的高低，應以能否穩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、維護容易等為其衡量指標。

一、工裝夾具設計的基本原則

1、滿(mǎn)足使用過(guò)程中工件定位的穩定性和可靠性；

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(mǎn)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構，條件充分時(shí)最好不需要使用其它工具進(jìn)行；

5、滿(mǎn)足夾具在調整或更換過(guò)程中重復定位的可靠性；

6、盡可能的避免結構復雜、成本昂貴；

7、盡可能選用標準件作為組成零件；

8、形成公司內部產(chǎn)品的系統化和標準化。

二、工裝夾具設計基本知識

一個(gè)優(yōu)良的機床夾具必須滿(mǎn)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、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構對加工精度的影響，確保夾具能滿(mǎn)足工件的加工精度要求。

2、提高生產(chǎn)效率專(zhuān)用夾具的復雜程度應與產(chǎn)能情況相適應，應盡量采用各種快速高效的裝夾機構，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)用夾具的結構應力求簡(jiǎn)單、合理，便于制造、裝配、調整、檢驗、維修等。

4、使用性能好工裝夾具應具備足夠的強度和剛度，操作應簡(jiǎn)便、省力、安全可靠。在客觀(guān)條件允許且又經(jīng)濟適用的前提下，應盡可能采用氣動(dòng)、液壓等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強度。工裝夾具還應排屑方便。必要時(shí)可設置排屑結構，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變形。

5、經(jīng)濟性好專(zhuān)用夾具應盡可能采用標準元件和標準結構，力求結構簡(jiǎn)單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設計時(shí)應根據訂單及產(chǎn)能情況對夾具方案進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。

三、工裝夾具設計規范化概述

1、工裝夾具設計的基本方法與步驟

設計前的準備工裝夾具設計的原始資料包括以下內容：

a)設計通知單，零件成品圖，毛坯圖和工藝路線(xiàn)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，前工序的加工內容，毛坯情況，加工中所使用的機床、刀具、檢驗量具，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)了解所使用機床的主要技術(shù)參數、性能、規格、精度以及與夾具連接部分結構的聯(lián)系尺寸等；

d)夾具的標準料庫存情況。

2、工裝夾具設計考慮的問(wèn)題

夾具設計一般結構單一，給人的感覺(jué)結構不是很復雜，尤其現在液壓夾具的大行其道，使其原有的機械結構大大簡(jiǎn)化，但是如果設計過(guò)程中不加以詳細考慮必然會(huì )出現不必要的麻煩：

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

b)夾具的排屑暢通性。設計時(shí)由于機床的加工空間的有限性，夾具往往被設計的空間比較緊湊，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)際之初就應考慮加工過(guò)程中出現的問(wèn)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(kāi)性。忽略敞開(kāi)性，造成操作者裝卡困難，費時(shí)費力，設計大忌。

d)夾具設計的基本理論原則。每套夾具都要經(jīng)歷無(wú)數次的夾緊，松開(kāi)動(dòng)作，所以可能在開(kāi)始都能達到用戶(hù)要求，但是加具應該有它的精度保持性，所以不要設計一些有悖原理的東西。即使僥幸當下可以，也不會(huì )有長(cháng)久的持續性。一個(gè)好的設計應該經(jīng)的起時(shí)間的錘煉的。

e)定位元件的可更換性。定位元件磨損嚴重，所以應考慮更換快捷和方便。最好不要設計成較大的零件。夾具設計經(jīng)驗的積累很重要，有時(shí)設計是一回事，在實(shí)際應用中又是一回事，所以好的設計是一個(gè)不斷積累和總結的過(guò)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

設計要點(diǎn)：

1、此類(lèi)夾模主要用于虎鉗上，其長(cháng)度可以根據需要截??；

2、夾模上可以設計其他輔助定位裝置，一般采用焊接方式連接夾模；

3、上圖為簡(jiǎn)圖，模腔結構尺寸由具體情況確定；

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

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

02鉆孔、銑面工裝

設計要點(diǎn)：

1、如有必要，可在固定芯及其固定板上設計一些輔助定位裝置；

2、上圖為結構簡(jiǎn)圖，實(shí)際情況需根據產(chǎn)品結構做相應設計；

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

03數控、儀表夾頭

A數控夾頭

內束夾頭

設計要點(diǎn)：

1、上圖未標識尺寸依據實(shí)際產(chǎn)品的內孔尺寸結構而定；

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

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，可根據實(shí)際情況調整該螺紋

儀表內束夾頭

設計要點(diǎn)：

1、上圖為參考圖示，裝配尺寸和結構依據實(shí)際產(chǎn)品的外形尺寸結構而定；

2、材料使用45#，淬火處理。

儀表外束夾頭

設計要點(diǎn)：

1、上圖為參考圖示，實(shí)際尺寸依據產(chǎn)品的內孔尺寸結構而定；

2、與產(chǎn)品內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(chē)床上在精車(chē)到尺寸，防止淬火過(guò)程導致的變形和偏心；

3、材料使用45#，淬火處理。

04試氣工裝

設計要點(diǎn)：

1、上圖是試氣工裝的參考圖，具體結構需依據產(chǎn)品的實(shí)際結構來(lái)設計，思路就是用盡可能簡(jiǎn)單的方式密封產(chǎn)品，讓需檢測密封的部分充滿(mǎn)氣體來(lái)確認其密封性；

2、汽缸的大小可根據產(chǎn)品的實(shí)際大小來(lái)調整，同時(shí)也需考慮汽缸的行程是否能滿(mǎn)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(guān)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(guān)；

4、設計時(shí)需考慮產(chǎn)品的定位方向，防止內漏的氣體憋在產(chǎn)品型腔內部而誤檢的情況出現。

05沖孔工裝

設計要點(diǎn)：上圖為沖孔工裝的常用結構。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，具體結構按產(chǎn)品的實(shí)際情況而設計，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)際情況設計。

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，其結構主要是定位塊，需根據產(chǎn)品的實(shí)際結構來(lái)設計。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)程中導致密封空間壓力過(guò)大影響零部件焊接后的尺寸。

07拋光治具

08裝配工裝

裝配工裝主要應用在組件的裝配過(guò)程中輔助定位的裝置。其設計思路為根據組件裝配的結構能便捷的取放產(chǎn)品，在裝配過(guò)程中不能損壞產(chǎn)品的外觀(guān)表面，在使用過(guò)程中能蓋上棉布來(lái)保護產(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

設計要點(diǎn)：根據產(chǎn)品實(shí)際情況的刻字要求來(lái)設計工裝的定位結構，需注意產(chǎn)品取放的便捷性，和產(chǎn)品外觀(guān)的保護，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。

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