工裝夾具設(shè)計(jì)的基本方法和步驟

工裝夾具設(shè)計(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)2序言工裝是工藝裝備的簡(jiǎn)稱(chēng)，工藝裝備就是將零件加工至設(shè)計(jì)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(zhuān)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(jì)和使用目的2、工裝夾具設(shè)計(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)3、工裝夾具設(shè)計(jì)的規(guī)范化程序41、工裝夾具的設(shè)計(jì)和使用目的進(jìn)行工裝夾具的設(shè)計(jì)和使用，是能夠使得零件迅速而精確地安裝于夾具中確實(shí)定位置，夾具定位安裝于加工設(shè)備確實(shí)定位置。所以，使用夾具加工零件時(shí)，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(jì)和使用目的一般來(lái)講，使用工裝夾具的目的能夠歸納為如下四個(gè)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(dòng)者的勞動(dòng)條件。61、工裝夾具的設(shè)計(jì)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(jì)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(wèn)題，而且還是一種經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，每當(dāng)設(shè)計(jì)一套工裝時(shí)，都要進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，使所設(shè)計(jì)的工裝取得更佳的經(jīng)濟(jì)效益。72、工裝夾具設(shè)計(jì)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(jì)方案在接到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)后，要準(zhǔn)備設(shè)計(jì)工裝夾具所需要的資料，涉及零件設(shè)計(jì)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(jì)方案。某些主要的工裝夾具的設(shè)計(jì)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(jì)方案能夠適應(yīng)生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求，是更佳的設(shè)計(jì)方案。82、工裝夾具設(shè)計(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)2-2-1夾具上的定位基準(zhǔn)確實(shí)定每設(shè)計(jì)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(jì)），還要擬定理想的定位設(shè)計(jì)（精度設(shè)計(jì)），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(jì)圖保持一致。當(dāng)然，若不能確保時(shí)，則能夠經(jīng)過(guò)計(jì)算，將設(shè)計(jì)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為工藝基準(zhǔn)，但最終必須要確保設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)要求。92、工裝夾具設(shè)計(jì)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(gè)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(jiǎn)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(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)一般來(lái)講，當(dāng)工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不一致時(shí)，在工裝設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)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(jì)基準(zhǔn)，因?yàn)榱慵募庸な前凑展に囈?guī)程的流程進(jìn)行，若不按照這個(gè)工藝流程進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，零件最終是無(wú)法滿足設(shè)計(jì)圖樣的要求的，因?yàn)榱慵揪蜔o(wú)法加工下去。112、工裝夾具設(shè)計(jì)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)零件的六點(diǎn)定位（自由剛體的六個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度）。當(dāng)然在大多數(shù)工裝設(shè)計(jì)時(shí)，我們都不會(huì)采納六點(diǎn)定位（三個(gè)沿坐標(biāo)軸移動(dòng)，三個(gè)撓坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)），往往采用六點(diǎn)如下不小于二點(diǎn)以上的定位設(shè)計(jì)，這種定位設(shè)計(jì)不但允許，而且還經(jīng)常被采用。另外在定位設(shè)計(jì)時(shí)，要注意不要因定位點(diǎn)太多（超出六點(diǎn)）而造成過(guò)定位（反復(fù)定位），過(guò)定位會(huì)出現(xiàn)定位不穩(wěn)定的現(xiàn)象，將起反作用。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，有兩個(gè)以上的定位就能夠起到定位作用了。122、工裝夾具設(shè)計(jì)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(xiāo)、錐面定位銷(xiāo)、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(xiāo)、定位套等。支承板多用于精基準(zhǔn)平面定位；定位銷(xiāo)則用于以零件上的孔為基按時(shí)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(shí)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(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)c)對(duì)定位元件的基本要求在設(shè)計(jì)定位元件時(shí)，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(jì)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(jì)零件在工裝中定位后，一般要夾緊，使得零件在加工過(guò)程中，保持已取得的定位不被破壞。零件在加工過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生位移、變形和振動(dòng)，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(wèn)題。為了取得良好的加工效果，一定要把零件在加工過(guò)程中的位移、變形和振動(dòng)控制在加工精度的范圍內(nèi)。所以，工裝夾具的夾緊問(wèn)題的處理，有時(shí)比定位設(shè)計(jì)愈加困難，絕不能忽視這個(gè)問(wèn)題。152、工裝夾具設(shè)計(jì)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(dòng)原則選擇夾緊力的方向指向定位基準(zhǔn)（第一基準(zhǔn)），且?jiàn)A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(guò)程中產(chǎn)生移動(dòng)。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(guò)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(dòng)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(dòng)。162、工裝夾具設(shè)計(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)這三項(xiàng)原則是相互制約的，所以，夾緊力設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮，選擇更佳的加緊方案，也可用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。一般來(lái)講，對(duì)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(dòng)原則，對(duì)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(dòng)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(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)2-3-2夾緊點(diǎn)的選擇夾緊點(diǎn)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(diǎn)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(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)夾緊點(diǎn)的選用原則：a)盡量使夾緊點(diǎn)和支承點(diǎn)相應(yīng)，使夾緊力作用在支承上，可降低變形；b)夾緊點(diǎn)選擇應(yīng)盡量接近加工表面，不致引起過(guò)大的夾緊變形。能夠采用降低夾緊變形的措施：如增長(zhǎng)輔助支承和輔助夾緊點(diǎn)、分散著力點(diǎn)和增長(zhǎng)壓緊件的接觸面積、利用對(duì)稱(chēng)變形等等。192、工裝夾具設(shè)計(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)2-3-3夾緊力確實(shí)定力有大小、方向和作用點(diǎn)三要素。當(dāng)零件上有幾種方向的夾緊力作用時(shí)，應(yīng)考慮夾緊力作用的先后順序。對(duì)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(duì)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(jiǎn)便，常采用使夾緊力同步作用或自動(dòng)地按大小順序的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如本單位的氣缸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)就是如此。202、工裝夾具設(shè)計(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)2-3-4夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和擬定

在選定夾緊點(diǎn)和擬定夾緊力之后，就要進(jìn)行夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和擬定，經(jīng)過(guò)詳細(xì)的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以擬定的夾緊力夾緊于夾緊點(diǎn)處。一般零件的夾緊是由動(dòng)力源、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)所構(gòu)成的夾緊系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。夾緊機(jī)構(gòu)是指能實(shí)現(xiàn)以一定的夾緊力夾緊零件選定的夾緊點(diǎn)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(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)夾緊施力機(jī)構(gòu)可采用可浮動(dòng)、可聯(lián)動(dòng)、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(jiǎn)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(dòng)和液壓為動(dòng)力源的為主；偏心施力機(jī)構(gòu)：構(gòu)造簡(jiǎn)樸，動(dòng)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(jiǎn)樸，增力比大，在氣動(dòng)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(jì)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(lái)講就是使用夾具加工時(shí)，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(dòng)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(chēng)靜態(tài)精度，過(guò)程誤差則被覺(jué)得是動(dòng)態(tài)誤差。232、工裝夾具設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)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(duì)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(jì)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(fèi)用低而加工精度高的合理加工精度）。一般來(lái)講，零件的加工精度和加工費(fèi)用成反比關(guān)系，加工精度越高，誤差就越小而費(fèi)用也就越高。252、工裝夾具設(shè)計(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該仔細(xì)地考慮這個(gè)問(wèn)題，不要人為地提升夾具的精度，一般來(lái)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?cái)M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(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，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(duì)于夾具上與設(shè)計(jì)圖樣無(wú)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(guò)程中需確保的工藝基準(zhǔn)（最終與設(shè)計(jì)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(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)其他的尺寸（夾具上與設(shè)計(jì)圖樣無(wú)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(jì)要求。282、工裝夾具設(shè)計(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)這么做，既能達(dá)成設(shè)計(jì)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(fèi)用又降低了，這兩個(gè)目的都達(dá)成了，何樂(lè)而不為，我覺(jué)得，這也是每個(gè)工藝技術(shù)人員的應(yīng)有職責(zé)。292、工裝夾具設(shè)計(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)2-4-3工裝夾具常用的配合種類(lèi)及精度夾具的配合精度要求高，配合種類(lèi)也不同于一般的機(jī)器，在選擇配合時(shí)，精度確實(shí)定應(yīng)以?shī)A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(jì)的基本措施和環(huán)節(jié)2-4-4工裝夾具設(shè)計(jì)中原則件的應(yīng)用在工裝夾具的設(shè)計(jì)中，我們經(jīng)常要用到螺母、螺栓、墊圈、圓柱銷(xiāo)、圓錐銷(xiāo)，彈簧等緊固件。像此類(lèi)的緊固件，國(guó)家都有專(zhuān)用原則。所以在設(shè)計(jì)時(shí)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(huì)查原則就能夠了。實(shí)在用不上的，只能設(shè)計(jì)非原則的，出零件圖加工，對(duì)非標(biāo)零件的設(shè)計(jì)和制造，不但需要一定的周期，而且加工費(fèi)用也高得多。因?yàn)?，原則件是大批量生產(chǎn)制造的，價(jià)格便宜，質(zhì)量可靠，在五金商店很輕易買(mǎi)到的，而且對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)講，還不需要