治具設(shè)計(jì)規(guī)范-

1、治具設(shè)計(jì)規(guī)范治具設(shè)計(jì)規(guī)范就機(jī)械設(shè)備行業(yè)而言,廣義的夾具可包括機(jī)器夾具(Machine Fixture,沖壓夾具(press Fixture,熱處理夾具(Heat Treatment Fixture,焊接夾具(Welding Fixture,裝配夾具(A關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)方面的讀物和文章,網(wǎng)上或書店流行且比較實(shí)用有效的,95%是所謂的機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)或者精巧機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例之類。然而,即便是標(biāo)榜“經(jīng)驗(yàn)”或分析,個(gè)人覺得,還是停留在教材階段,對(duì)初學(xué)者或者基礎(chǔ)不夠扎實(shí)的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō),能夠應(yīng)用和受益的范圍和層次都比較有限。相反,倒是論壇有些“菜鳥”(其實(shí)大部分都有相當(dāng)經(jīng)驗(yàn)了:提出某某問(wèn)題,引來(lái)多人競(jìng)答而帶有“專題性”

2、的內(nèi)容,和實(shí)際工作貼合較緊,有用可用也。有鑒于此,我有意結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)、感受和認(rèn)識(shí),給想了解或進(jìn)入機(jī)械行業(yè)的朋友作一些介紹和分享,可能陸陸續(xù)續(xù)會(huì)有,不求理論如何正確觀點(diǎn)如何新穎,但求對(duì)大家有啟發(fā)有幫助。(注意,絕不是在賣弄哦,純粹無(wú)私分享個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)和感受罷了,希望大家也都不要太閉塞和吝嗇:由于機(jī)械是一個(gè)很寬泛的行業(yè),而個(gè)人往往只是從事其中一個(gè)分支或部分,不可能面面俱到,因此我揀廣為人知相對(duì)簡(jiǎn)單的夾治具談起。當(dāng)然,不管分得多細(xì)多深,都只是實(shí)踐性操作和行業(yè)特性有些區(qū)別,所涉及的機(jī)械理論是通用的,都能被大家接受。關(guān)于夾治具的確切定義,沒有找到(也沒必要追究,知道是什么就足夠了,我認(rèn)為是:為解

3、決實(shí)際問(wèn)題或?qū)崿F(xiàn)某個(gè)功能而針對(duì)性制作的輔助性裝置。特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用廣泛,種類繁多,可以是一塊鐵片,也可以是一臺(tái)設(shè)備。比如,磨床用擋塊,可以叫它夾治具;比如,Hi-pot測(cè)試機(jī),可以叫它治具。(注:名詞來(lái)源日本,我們叫工具電子行業(yè)的夾治具,大致有壓入、折彎、切斷、鉚合、熔接、測(cè)試、固定等分類,當(dāng)然,也可以分為普通和特殊兩類,看個(gè)人喜好或等專業(yè)書記去整理規(guī)定了?；旧?除了電測(cè)和熔接,一般工廠都有自己的設(shè)計(jì)部門或干脆自己制作?？梢詳嘌?有電子廠的地方,就會(huì)有夾治具;沒有電子廠的地方,夾治具也比比皆是。相應(yīng)地,這類工作需求是比較大的,由于入門相對(duì)容易,也比較適合學(xué)歷層次不夠高(工廠一般要求不高

4、或者作為轉(zhuǎn)機(jī)械行業(yè)的一個(gè)突破口。從某種意義上講,夾治具設(shè)計(jì)更能鍛煉一個(gè)人的異常分析和問(wèn)題解決的能力,而設(shè)計(jì)能力相對(duì)比較復(fù)雜設(shè)備如自動(dòng)機(jī)之類而言,會(huì)比較淡薄和次要些。為什么這么說(shuō)呢?理由有二:1. 治具在設(shè)計(jì)上以簡(jiǎn)單、好用和安全為原則,體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上也體現(xiàn)在工件上。所以,知道怎么做了,從畫圖到組裝到調(diào)試成功,幾乎不用費(fèi)多大勁。然而,治具服務(wù)的對(duì)象,往往有些是不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化而手工作業(yè)困難的棘手產(chǎn)品,這時(shí),會(huì)經(jīng)常頭痛,如果有問(wèn)題不是機(jī)械本身問(wèn)題,但如缺乏異常分析和甄別解決問(wèn)題的能力,就會(huì)被混淆欺騙,就會(huì)被搞到寢食不安,每天頭發(fā)像刺猬:大多數(shù)工廠(尤其大陸生產(chǎn)基本工序大都仍是人在主導(dǎo),治具發(fā)揮的是輔助性

5、作用。由于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,有時(shí)要實(shí)現(xiàn)某個(gè)“復(fù)雜”功能或解決某些疑難問(wèn)題,確實(shí)很傷腦筋,而主管或別部門的人才不管這些,他們通常會(huì)說(shuō),某某,產(chǎn)線XX產(chǎn)品不良多,你弄個(gè)治具或把已有治具改善下。簡(jiǎn)單解決簡(jiǎn)單,當(dāng)然沒問(wèn)題了,遇到麻煩的,可能就要考驗(yàn)下分析和解決問(wèn)題的能力了,而一旦你找到原因和對(duì)策,設(shè)計(jì)個(gè)夾治具要不了兩三天,因?yàn)楹?jiǎn)單。有時(shí),產(chǎn)線會(huì)拿一大堆不良品來(lái)找你算帳,如果你不能找出“反證據(jù)”,那么你要么可能稀里糊涂做了替罪羊,要么可能費(fèi)老大一番工夫才找到原因,然后吐血30兩。2.通常設(shè)計(jì)夾治具,考慮最多的,往往不是機(jī)械本身,而是產(chǎn)品或制程方面,無(wú)論怎么做,每套治具的成本差別不大(專案費(fèi)用也限死了,就算多

6、花個(gè)三五萬(wàn),企業(yè)也能接受;如具備豐富的產(chǎn)品和制程經(jīng)驗(yàn),往往能洞悉先機(jī),在未生產(chǎn)時(shí)就對(duì)產(chǎn)品可能問(wèn)題提出改進(jìn),同時(shí)擬出一套合理高效的生產(chǎn)方案,然后再細(xì)化到各工站夾治具制作,也就長(zhǎng)遠(yuǎn)性地保障成本控制和效率提升,這部分是企業(yè)最在乎的。同工站的治具,會(huì)有很多方案,有時(shí)需要綜合考慮產(chǎn)品特性、產(chǎn)能要求、成本控制等因素才能定稿,這個(gè)過(guò)程其實(shí)更多是一種機(jī)械以外的分析能力,而不單純是所謂的設(shè)計(jì)能力。換言之,優(yōu)秀夾治具設(shè)計(jì)者同時(shí)應(yīng)該是產(chǎn)品、制程和設(shè)計(jì)全通,否則水平會(huì)低一個(gè)檔次,哪怕圖畫得再漂亮,治局具做得再巧妙。事實(shí)上,不懂產(chǎn)品不了解制程的設(shè)計(jì)師,我相信也搗不出象樣的治具,甚至可以說(shuō)只會(huì)制造麻煩。當(dāng)然啦,強(qiáng)調(diào)機(jī)械以

7、外的問(wèn)題分析和解決能力,并非忽視淡化機(jī)械本身的功用。相反,機(jī)械設(shè)計(jì)師必須以設(shè)計(jì)能力和水平為最基本和最重要的“拳頭”來(lái)武裝自己,而且要注意不斷增進(jìn)從各個(gè)方面提高自己的,否則很容易就落伍了,至少很多案子會(huì)由于困難或毫無(wú)頭緒而經(jīng)常找借口:老板,這個(gè)東西,難以做到!而事實(shí)上,同樣的問(wèn)題,也許別的廠家或者別人正在克服或已解決。我一直認(rèn)為,設(shè)計(jì)師擬定一套設(shè)計(jì)方案需要考量的東西很多,很大一部分就在機(jī)械之外。機(jī)械技術(shù)發(fā)展到今天,已經(jīng)算是很爛熟了,為什么還會(huì)遇到各種棘手問(wèn)題,為什么還會(huì)有些技術(shù)難題難以逾越,很大程度上,與這些發(fā)展更快幾乎日新月異的機(jī)械以外的因素有關(guān)。比如,摩托羅拉對(duì)手機(jī)連接器端子共面要求,從以往

8、的0.15mm到0.1mm直到目前的0.08mm,可謂難度不斷提升,但機(jī)械技術(shù)呢,更別說(shuō)作為個(gè)體的設(shè)計(jì)能力和經(jīng)驗(yàn)了?夾治具盡管簡(jiǎn)單、易上手,但其設(shè)計(jì)理念和水平,基本上可以反映一個(gè)人的機(jī)械功底;反之亦然。很多功能或問(wèn)題,都要結(jié)合機(jī)械來(lái)考量,否則只能是巧婦難為無(wú)米之炊或“扯蛋”。恰恰有些部門的同事就這樣,他們對(duì)機(jī)械乃至夾治具毫無(wú)所知或一知半解,只會(huì)根據(jù)自己的想法要求或批判,有時(shí)會(huì)讓人無(wú)所適從或不知所謂。在企業(yè)做事,問(wèn)題永遠(yuǎn)解決不完,很多時(shí)候會(huì)有黔驢技窮的感覺,但還是得想方設(shè)法去完成,別人只看結(jié)果,借口只有老板才有。大多數(shù)夾治具設(shè)計(jì)者,可能都在使用AutoCAD,原因很簡(jiǎn)單,3維軟件昂貴而公司不敢用

9、盜版的,當(dāng)然,還可能是設(shè)計(jì)主管偏好或只會(huì)2D軟件。我個(gè)人覺得,對(duì)初學(xué)者而言,三維設(shè)計(jì)二維出圖,絕對(duì)是個(gè)比較理想的方式。類似Pro-e、Solidwork、O nespace等軟件,學(xué)起來(lái)并不太吃力,用于夾治具設(shè)計(jì)那部分更是可以輕松學(xué)會(huì)。三維軟件有個(gè)好處,比較直觀,看不懂圖紙的人,會(huì)操作也能把圖“摸”個(gè)大概,這樣解放了設(shè)計(jì)上的讀圖和想象力障礙;同樣道理,好的IDEA或設(shè)計(jì)靈感,只要?jiǎng)觿?dòng)鼠標(biāo)鍵盤,也能快捷明了表達(dá)出來(lái)。把構(gòu)思完整描繪出來(lái)了,其實(shí)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成了一半,含盡量最高的一半。當(dāng)然,在這強(qiáng)調(diào)三D設(shè)計(jì)的好處,絕不是在否定2D,恰恰相反,我甚至很佩服2D設(shè)計(jì)者,當(dāng)然,大多數(shù)情況,是其繪圖能力和水平

10、:軟件只是個(gè)工具,根據(jù)看個(gè)人喜好和擅長(zhǎng)去選用,這才是正確的。我想,如果有人喜歡徒手設(shè)計(jì),并且設(shè)計(jì)出來(lái)的東西OK,那么也是可以接受的,不是嗎?夾治具設(shè)計(jì)過(guò)程,第一步是了解產(chǎn)品。相信很多設(shè)計(jì)者,可能習(xí)慣搬,也難怪,產(chǎn)品都是搬的,夾治具有理由不搬?說(shuō)個(gè)笑話:我搞自動(dòng)化前兩年,夾治具做了很多,但有次到一家公司面試,人家拿一張很復(fù)雜的產(chǎn)品圖給我看,而且是英文的,我當(dāng)時(shí)愣了大半天,呵呵。有從這以后,我就很注意拿到個(gè)案子,先分析產(chǎn)品,不是為了以后面試,而是慢慢感覺到,對(duì)產(chǎn)品深入了解,其實(shí)對(duì)做夾治具百利無(wú)一害。原本,我習(xí)慣每次都是直接吊產(chǎn)品3D圖進(jìn)行“經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)”,所以基本上做的東西沒什么問(wèn)題,但有很多其實(shí)是誤

11、打誤撞或者事后修改的。如果一開始就把握好產(chǎn)品,那么可以少走彎路,也可以將很多以后可能發(fā)生的問(wèn)題先行消滅,為公司減少浪費(fèi)也是種好品德啊!設(shè)計(jì)的第二步,當(dāng)然是設(shè)計(jì)構(gòu)思啦。誰(shuí)都知道夾治具簡(jiǎn)單,可是正如前文提到的,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,已經(jīng)歸納為一句話了:定位準(zhǔn),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)該用著。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

12、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)。再接下來(lái),是邊繪圖邊檢查,差不多了就把圖甩出去加工了,再接著,等工件回來(lái)就裝上試試,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)計(jì)基本完成了70%,(至少說(shuō)明沒有致命錯(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的夾治具才是成功的,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)有完美的夾治具,這10%留給產(chǎn)線去改善,直到產(chǎn)品game over了,設(shè)計(jì)宣告徹底完成。-注意

13、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)單的夾治具ssembling Fixture等等。狹義的夾具,一般即指機(jī)器夾具,可簡(jiǎn)稱為夾具,它主要用于機(jī)器加工,也是機(jī)器與工件、刀具之間的橋梁,目前較統(tǒng)稱的定義為“用以裝夾工件的裝置工具“為夾具。“用以裝夾工件并配合引導(dǎo)刀具的裝置工具”稱為治具或鉆模在這里,這一方面我們不做重點(diǎn)討論,具體相關(guān)設(shè)計(jì)理論請(qǐng)?jiān)斠娤率鼍W(wǎng)頁(yè)鏈接;其中的某些內(nèi)容也可以作為電子輕工行業(yè)治具設(shè)計(jì)的參考和借鑒!就電子輕工行業(yè)而言,治具可以分為工藝裝配類治

14、具、項(xiàng)目測(cè)試類治具和線路板測(cè)試類治具三類。其中藝裝配類治具包括裝配治具、焊接治具、解體治具、點(diǎn)膠治具、照射治具、調(diào)整治具和剪切治具;而項(xiàng)目測(cè)試類治具則包括壽命測(cè)試類治具、包裝測(cè)試類治具、環(huán)境測(cè)試類治具、光學(xué)測(cè)試類治具、屏蔽具、隔音測(cè)試類治具等等;線路板測(cè)試類治具主要包括ICT測(cè)試治具、FCT功能治具、SMT過(guò)爐治具、治具和CCD測(cè)試治具。在這里,我們主要重點(diǎn)討論工藝裝配類治具,其它只做簡(jiǎn)要介紹!通常治具的主要制作材料是鋼材、電木、PVC板、壓克力板、環(huán)氧樹脂板和耐高溫合成石等。治具按照其動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式可以分為手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓、氣動(dòng)液壓、電動(dòng)、磁力、真空等;按照其應(yīng)用特點(diǎn)可以分為通用治具、專用治具

15、、可調(diào)治具、組合治具、隨機(jī)治具和成組治具六個(gè)類別夾治具設(shè)計(jì)需要遵循的一些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:1、要了解整個(gè)生產(chǎn)、加工和制造的方法與過(guò)程;不要僅依靠自己的知識(shí)來(lái)判斷,必須保持有別的看法之柔軟性。2、要注意基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)定,要統(tǒng)一前后工程,不可相互矛盾。i3、要考慮到定位支承必須配合加工對(duì)象且要保持充分的剛性。4、要盡量簡(jiǎn)單而單純;要站在使用者的立場(chǎng)設(shè)計(jì);要考慮到作業(yè)者浪費(fèi)動(dòng)作,要提高手動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作性。5、要考慮到安全第-,要設(shè)計(jì)成即使操作錯(cuò)誤也是安全的。6、要考慮充分的調(diào)配性(標(biāo)準(zhǔn)品,多使用標(biāo)準(zhǔn)品(市售品、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格品等,盡量避免使用特殊品。7、要從使用頻率與磨耗的關(guān)系來(lái)考慮耐久性(零件的淬火等。8、要

16、考慮到價(jià)格、精度、安裝容易與耐用。在通常情況下,工藝裝配類治具設(shè)計(jì)主要涉及到定位、夾持和運(yùn)動(dòng)件在某個(gè)單方向上的前進(jìn)與后退的伸縮控制與調(diào)節(jié)。定位主要需要考慮到定位基準(zhǔn)、定位元件、定位方法、定位誤差以及前后左右上下6個(gè)方向上的自由度如何限定與掌控夾持主要需要考慮到:1、夾緊裝置在對(duì)工件夾緊時(shí),不應(yīng)破壞工件的定位,為此必須正確選擇夾緊力的方向及著力點(diǎn)。2、夾緊力的大小應(yīng)該可靠,適當(dāng),要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超過(guò)允許范圍。3、夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理,夾緊動(dòng)作要迅速,操縱方省力和安全。4、夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。夾持的主要實(shí)現(xiàn)方法:1、彈簧夾持2、鉸鏈夾持3、定心

17、夾持4、偏心夾持5、聯(lián)動(dòng)夾持6、螺旋夾持7、斜楔夾持在某個(gè)單方向上的前進(jìn)與后退的伸縮控制與調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)方法:手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓、氣動(dòng)液壓、電動(dòng)、磁力、真空等。治具設(shè)計(jì)的一般要求設(shè)計(jì)治具的最終目的只有一個(gè):服務(wù)生產(chǎn),因此具體要求都是圍繞這個(gè)目標(biāo)展開的。再細(xì)分,比較重要的,大致上有以下幾個(gè):1.精度:治具精度超過(guò)產(chǎn)品精度,機(jī)具才能正常作業(yè);精度并非越高越好,否則會(huì)造成浪費(fèi);2.穩(wěn)定:只有大量生產(chǎn),這個(gè)指標(biāo)才能體現(xiàn)出來(lái),因此也可以說(shuō),量產(chǎn)前,設(shè)計(jì)人員還有機(jī)會(huì)做些檢查或補(bǔ)救工作,以提高自己設(shè)計(jì)的作品穩(wěn)定性。穩(wěn)定性表現(xiàn)為效率長(zhǎng)時(shí)間維持在較高水平,停機(jī)故障時(shí)間少,不良率波動(dòng)不大或者略有下降3.高效:能超越設(shè)計(jì)時(shí)定目標(biāo)產(chǎn)能,是讓人滿意的結(jié)果,起碼也要達(dá)到既定產(chǎn)能或者能夠滿足現(xiàn)有產(chǎn)能要求,設(shè)計(jì)之初應(yīng)擬出合理或者有余地的產(chǎn)能目標(biāo),同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到高效問(wèn)題。4.安全:重要性不言而喻,關(guān)于安全性問(wèn)題,是設(shè)