1、工裝夾具設計的基本 方法和步驟,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計圖樣要求，所必須具備的基本加工條件和手段。工藝裝備包含加工設備(標準、專用和非標準設備)、夾具、模具、量具、刀具和工具等。,3,目錄,1、工裝夾具的設計和使用目的 2、工裝夾具設計的基本方法和步驟 3 、工裝夾具設計的規(guī)范化程序,4,1、工裝夾具的設計和使用目的,進行工裝夾具的設計和使用，是能夠使得零件迅速而準確地安裝于夾具中的確定位置，夾具定位 安裝于加工設備的確定位置。因此，使用夾具加工零件時，能使零件迅速而準確地處于加工位置，從而保證零件的加工質量滿足要求，這就是夾具在生產(chǎn)中得到廣泛運用的主要原因

2、。,5,1、工裝夾具的設計和使用目的,一般來講，使用工裝夾具的目的可以歸納為以下四個方面： a)可以穩(wěn)定地保證零件的加工質量，減少廢品率； b)可以提高零件的生產(chǎn)率； c)可以擴大加工設備的工藝范圍； d)可以改善勞動者的勞動條件。,6,1、工裝夾具的設計和使用目的,總之，使用工裝的最根本目的就是在保證產(chǎn)品零件的質量穩(wěn)定，滿足技術要求的前提下，還要達到提高產(chǎn)品零件的生產(chǎn)率，獲得較好經(jīng)濟效益的目的。所以，設計工裝夾具也是和其它技術工作一樣，不僅僅是一個技術問題，而且還是一個經(jīng)濟問題，每當設計一套工裝時，都要進行必要的技術經(jīng)濟分析，使所設計的工裝獲得更佳的經(jīng)濟效益。,7,2、工裝夾具設計的基本方法

3、和步驟,2-1 熟悉產(chǎn)品零件的技術要求，確定工裝夾具的更佳設計方案 在接到設計任務書后，要準備設計工裝夾具所需要的資料，包括零件設計圖樣和技術要求、工藝規(guī)程及工藝圖、有關加工設備等資料。在了解了產(chǎn)品零件的基本結構、尺寸精度、形位公差等技術要求后，還要找出零件的關鍵和重要尺寸（必須要保證的尺寸），再基本確定工裝夾具的設計方案。一些重要的工裝夾具的設計方案，還需要進行充分的討論和修改后再確定。這樣，才能保證此工裝設計方案能夠適應生產(chǎn)綱領的要求，是更佳的設計方案。,8,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,2-2-1 夾具上的定位基準的確定 每設計一套工裝，都應該將零件的關鍵和重要尺寸部位，作為工裝夾具

4、上的定位部位（定位設計），還要確定理想的定位設計（精度設計），確定主要的定位基準（第一基準）和次要的定位基準（第二基準）。第一基準原則上應該與設計圖保持一致。當然，若不能保證時，則可以通過計算，將設計基準轉化為工藝基準，但最終必須要保證設計的基準要求。,9,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,定位基準的選擇應該具備二個條件： a）應該選擇工序基準作為定位基準，這樣做能夠達到基準重合，基準重合可以減少定位誤差； b) 應該選擇統(tǒng)一的定位基準，不僅能夠保證零件的加工質量，提高加工效率，還能夠簡化工裝夾具的結構（一般用孔和軸作為定位基準為佳）。,10,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,一般來講，當工藝

5、基準與設計基準不一致時，在工裝設計時，設計人員應該按照工藝規(guī)程已確定的工藝基準作為工裝的設計基準，因為零件的加工是按照工藝規(guī)程的流程進行，若不按照這個工藝流程進行夾具設計，零件最終是無法滿足設計圖樣的要求的，因為零件根本就無法加工下去。,11,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,2-2-3 定位基準選擇后應選擇合適的定位元件 a) 零件的六點定位方法 零件的定位基準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）。當然在大多數(shù)工裝設計時，我們都不會采納六點定位（三個沿坐標軸移動，三個撓坐標軸轉動），往往采取六點以下大于二點以上的定位設計，這種定位設計不僅允許，而且

6、還常常被采用。另外在定位設計時，要注意不要因定位點太多（超過六點）而造成過定位（重復定位），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可以起到定位作用了。,12,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,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平面定位；定位銷則用于以零件上的孔為基準時最常用的定位元件，與零件的基準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準時最常用的定位元件，與零件的基準軸之間留有一定的間隙，大小按

7、零件軸的精度而定。,13,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,c)對定位元件的基本要求 在設計定位元件時，其基本技術要求為：精度合適、耐磨性好、有足夠的強度和剛度、工藝加工性好、便于拆裝等。,14,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,2-3 零件的夾緊及工裝的夾緊結構設計 零件在工裝中定位后，一般要夾緊，使得零件在加工過程中，保持已獲得的定位不被破壞。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量。 所以，零件的夾緊也是保證加工精度的一個十分重要的問題。為了獲得良好的加工效果，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。所以，工裝夾具的夾緊問題的處理，

8、有時比定位設計更加困難，絕不能忽視這個問題。,15,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,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（第一基準），且夾緊力的大小應足以平衡其它力的影響，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，同時壓緊力應合適。 c) 零件在工裝夾具中定位后的不振動原則 提高支承和夾緊剛性，使得夾緊部位靠近零件的加工表面，避免零件和夾緊系統(tǒng)的振動。,16,2、工裝夾具設計

9、的基本方法和步驟,這三項原則是相互制約的，因此，夾緊力設計時應綜合考慮，選擇更佳的加緊方案，也可用計算機輔助設計。 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，應該屬于精加工夾具，不能選用太大的夾緊力。,17,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,2-3-2 夾緊點的選擇 夾緊點的選擇是達到最佳夾緊狀態(tài)的首要因素，正確選擇夾緊點后，才能估算出所需要的夾緊力，選的不當不僅增大夾具變形，甚至不能夾緊零件。,18,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,夾緊點的選用原則： a) 盡

10、可能使夾緊點和支承點對應，使夾緊力作用在支承上，可減少變形； b) 夾緊點選擇應盡量靠近加工表面，不致引起過大的夾緊變形。 可以采取減少夾緊變形的措施：如增加輔助支承和輔助夾緊點、分散著力點和增加壓緊件的接觸面積、利用對稱變形等等。,19,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,2-3-3 夾緊力的確定 力有大小、方向和作用點三要素。當零件上有幾個方向的夾緊力作用時，應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，夾緊力應先作用，而且不能太大；對于以平衡作用力的 主要夾緊力，應在最后作用。 因此，為了操作簡便，常采用使夾緊力同時作用或自動地按大小順序的聯(lián)動機構，如本單位的氣缸聯(lián)動機構就是

11、如此。,20,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,2-3-4 夾緊機構的設計和確定 在選定夾緊點和確定夾緊力之后，就要進行夾緊機構的設計和確定，通過具體的機構實現(xiàn)以確定的夾緊力夾緊于夾緊點處。通常零件的夾緊是由動力源、傳動機構、夾緊機構所構成的夾緊系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 夾緊機構是指能實現(xiàn)以一定的夾緊力夾緊零件選定的夾緊點的功能的完整結構，主要包括與零件接觸的壓板、支承件和施力機構。,21,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,夾緊施力機構可采用可浮動、可聯(lián)動、可增力和可自鎖的結構形式，具體有以下四種形式： 螺栓螺母施力機構：結構簡單，制造方便，夾緊范圍大，自鎖性能好，已獲得最廣泛的應用； 斜面施力機構：適

12、用于夾緊力大而行程小，以氣動和液壓為動力源的為主； 偏心施力機構：結構簡單，動作迅速，但壓緊力較小，多用于小型零件的夾具中； 鉸鏈施力機構：結構簡單，增力比大，在氣動夾具中用以減少氣缸或氣室的作用力，獲得廣泛的應用。,22,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,2-4 工裝夾具的經(jīng)濟精度及常用配合 使用夾具的首要目的是保證零件的加工質量，具體來講就是使用夾具加工時，必須保證零件的尺寸（形狀）精度和位置精度. 零件的加工誤差是工藝系統(tǒng)誤差的綜合反映，其中夾具的誤差是加工誤差直接的主要的誤差成分。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)誤差占重要的比例。所謂夾具的精度是指夾具的靜態(tài)誤差，或稱靜態(tài)

13、精度，過程誤差則被認為是動態(tài)誤差。,23,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,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)下的精度具體包括以下內容： 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)定位元件及導向元件本身的尺寸誤差； e)對于有分度或轉位的夾具，還有分度或轉位誤差。,24,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,2-4-2 工裝夾具制造

14、的平均精度 為了使夾具制造盡量達到成本低、精度高的目的，需要研究夾具制造的平均經(jīng)濟精度（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系，加工精度越高，誤差就越小而費用也就越高。,25,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,所以，我們在設計夾具時，應該認真地考慮這個問題，不要人為地提高夾具的精度，一般來講，夾具上的定位件的尺寸精度應該收嚴，其它尺寸不必都收嚴，應該根據(jù)需要合理地確定精度要求，只要能保證加工后的零件最終滿足技術要求即可。,26,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,根據(jù)經(jīng)驗，夾具上需收嚴的尺寸和位置精度，應是產(chǎn)品零件圖上標注的公差帶三分之一左右，其它尺寸不

15、必都收嚴。對于夾具上與設計圖樣無關的一些尺寸，就不一定要將公差帶收得太嚴，除非是作為加工過程中需保證的工藝基準（最終與設計基準重合），是可以收嚴的（應該查有關標準確定其公差帶）。,27,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,其它的尺寸（夾具上與設計圖樣無關的），若需要保證其配合精度要求，是可以采取配作加工的加工手段，同樣能夠達到夾具的使用精度要求，從而保證用該夾具裝焊的零件，其最終尺寸和位置精度都滿足設計要求。,28,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,這樣做，既能達到設計出合理有效的工裝夾具（加工精度高且又合理），又能達到降低夾具的制造成本（平均經(jīng)濟精度降低了）的目的。夾具的加工精度提高了，而加工

16、費用又降低了，這兩個目的都達到了，何樂而不為，我認為，這也是每個工藝技術人員的應有職責。,29,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,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器，在選擇配合時，精度的確定應以夾具零件制造的平均經(jīng)濟精度為依據(jù)，這樣才能保證夾具制造成本低。,30,2、工裝夾具設計的基本方法和步驟,2-4-4 工裝夾具設計中標準件的應用 在工裝夾具的設計中，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，國家都有專用標準。所以在設計時一定要采用（應該在總圖上表示出），做到能夠用標準件的，必須100%地用，只要學會查標準就可以了。實在用不上的，只能設計非標準的，出零件圖加工，對非標零件的設計和制造，不但需要一定的周期，而且加工費用也高得多。因為，標準件是大批量生產(chǎn)制造的，價格便宜，質量可靠，在五金商店很容易買到的，而且對設計人員來講，還不需要出圖，顯然是減少了工作量的