工装夹具设计原理优秀PPT.pptx

工装夹具设计原理工装夹具设计原理一：什么是工装夹具一：什么是工装夹具工装工装即工艺装备：即工艺装备：指制造过程中所用的各种工具的总称指制造过程中所用的各种工具的总称.包括刀具包括刀具/夹具夹具/模具模具/检具检具/工位器具等工位器具等.工装为其通用简称工装为其通用简称.工装分为专用工装工装分为专用工装/通用工装工装。通用工装工装。一般来说，工装都是某种产品专属的东西。比如说一般来说，工装都是某种产品专属的东西。比如说冲压车间内部，模具属于工装（模具只能生产对应的冲压件），冲压车间内部，模具属于工装（模具只能生产对应的冲压件），液压机、冲床属于设备（液压机、冲床可以填装不同模具生产）液压机、冲床属于设备（液压机、冲床可以填装不同模具生产）；焊装的焊接夹具属于工装（焊接夹具只能特定运用于某种焊；焊装的焊接夹具属于工装（焊接夹具只能特定运用于某种焊接总成），焊钳、焊机属于设备（焊钳、焊机只要适合，就都接总成），焊钳、焊机属于设备（焊钳、焊机只要适合，就都能用得上）。能用得上）。留意不要把留意不要把“工装工装”和和“设备设备”混淆了！混淆了！夹具：顾名思义夹具：顾名思义,用以装夹工件用以装夹工件(或引导刀具或引导刀具)的装置。属于工的装置。属于工装的一种，不仅仅是焊装用，在机加工方面也有用，很多时候，装的一种，不仅仅是焊装用，在机加工方面也有用，很多时候，须要装配几个部件并保证其定位精确的时候就须要。须要装配几个部件并保证其定位精确的时候就须要。模具：用以限定生产对象的形态和尺寸的装置模具：用以限定生产对象的形态和尺寸的装置.刀具：机械制造中运用的刀具基本上都用于切削金属材料刀具：机械制造中运用的刀具基本上都用于切削金属材料,所所以以“刀具刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。一词一般就理解为金属切削刀具。工位器具：用以在工作地或仓库中存放产品或工具的各种装置工位器具：用以在工作地或仓库中存放产品或工具的各种装置.检具：生产中检验所用的器具检具：生产中检验所用的器具工装夹具：简洁的说，就是用于工件装夹的工具。用于在机械工装夹具：简洁的说，就是用于工件装夹的工具。用于在机械加工中对工件进行夹持或定位加工中对工件进行夹持或定位,以达到确定工艺要求的特制以达到确定工艺要求的特制的装备或工具的装备或工具.设计工装夹具要紧扣产品，因为工装夹具是特地为某些产品特设计工装夹具要紧扣产品，因为工装夹具是特地为某些产品特定的，要保证生产时无时无干涉现象、定位精确、操作工操作定的，要保证生产时无时无干涉现象、定位精确、操作工操作便捷等便捷等 二：工装夹具在机械加工中的作用二：工装夹具在机械加工中的作用 1 1保证工件的加工精度，稳定产品质量保证工件的加工精度，稳定产品质量 a.a.比划线找正所达到的加工精度稳定、比划线找正所达到的加工精度稳定、牢靠、废品牢靠、废品；(不受划线质量限制不受划线质量限制)b.b.有利装配，工效，运用性能，寿命；有利装配，工效，运用性能，寿命；2 2提高生产率，降低成本提高生产率，降低成本 a.a.增大切削用量；增大切削用量；b.b.压缩协助时间。（省去划线，找正，试切等压缩协助时间。（省去划线，找正，试切等工作了）气、液装置，大为突出。快速，联动。工作了）气、液装置，大为突出。快速，联动。3 3改善工人劳动条件；改善工人劳动条件；a.a.便利便利 b b省力省力 c.c.平安平安4 4扩大设备工艺范围、变更机床用途扩大设备工艺范围、变更机床用途 可依据公司的生产状况可依据公司的生产状况,支配空置的设备加工支配空置的设备加工.由车床加工改为钻床加工由车床加工改为钻床加工,三、工装夹具的组成：三、工装夹具的组成：工装夹具种类很多，但功用是共同的。工作原工装夹具种类很多，但功用是共同的。工作原理基本相同。为了保证定位理基本相同。为了保证定位夹紧，顺当进行，夹紧，顺当进行，各类夹具中各部分元件，机构都以担负确定的作用。各类夹具中各部分元件，机构都以担负确定的作用。这些元件既是独立的，也是相互联系的。这些元件既是独立的，也是相互联系的。1 1定位元件：定位元件：作用：确定工件在工装中位置的元件。象作用：确定工件在工装中位置的元件。象V V型块，台型块，台阶销，定位销等阶销，定位销等 2 2夹紧装置：夹紧装置：作用：将工件压紧固定，克服加工中所受的外作用：将工件压紧固定，克服加工中所受的外力，保证工件受外力后不位移，降低振动。例：螺力，保证工件受外力后不位移，降低振动。例：螺母，螺栓旋紧，液压夹紧。母，螺栓旋紧，液压夹紧。注：若在起定位作用的同时，又能起工件夹紧的作注：若在起定位作用的同时，又能起工件夹紧的作用的机构称为定心夹紧机构。用的机构称为定心夹紧机构。3 3确定夹具对设备相互位置的元件：确定夹具对设备相互位置的元件：作用：与设备安装面（工作面，主轴锥孔）连作用：与设备安装面（工作面，主轴锥孔）连接。例：定向键。接。例：定向键。4 4确定夹具，刀具间位置的元件：确定夹具，刀具间位置的元件：a.a.导向元件：确定刀具位置引导刀具加工，导向元件：确定刀具位置引导刀具加工，钻套等。钻套等。b.b.对刀元件：确定刀具在加工前的正确位置，对刀元件：确定刀具在加工前的正确位置，对刀块对刀块 5 5其它装置或元件：其它装置或元件：a.a.分度装置：为使工作在一次安装中多次转分度装置：为使工作在一次安装中多次转位而加工不同位置上的表面而设。位而加工不同位置上的表面而设。b.b.顶出器：为便于卸下工件而设置的顶出器。顶出器：为便于卸下工件而设置的顶出器。6 6夹具体：使夹具成为一整体，上面安装定位夹具体：使夹具成为一整体，上面安装定位装置，夹紧机构及其它元件。装置，夹紧机构及其它元件。注：夹具基本组成部分：定位装置，夹紧机构，夹注：夹具基本组成部分：定位装置，夹紧机构，夹具体等。具体等。四：工装夹具设计的基本要求 1：工装夹具应具备足够的强度和刚度 工装夹具的零部件应有足够的强度和刚度，特殊是对于加工精度要求较高，力较大时更应留意。若强度和刚度不够，工装夹具在运用中会产生较大的变形或损坏，从而影响产品的加工精度。2：夹紧的牢靠性 产品夹紧必需牢靠稳定，但夹紧力不行过大。以免产品或工装产生过大变形。为防止变形，可接受多点夹紧或宽爪夹紧，以降低单位面积的夹紧力，或在产品刚性薄弱的部位，增加适当的协助到承。在选择夹紧方式时，应留意以下几点：夹紧力应通过或靠近主要支承点，或支承点所组成的平面内。夹紧力应靠近受力部位，并在产品刚性较好的部位。夹紧力应垂直主要定位基准，以免因夹紧而损坏产品原有的定位状态。3：定位精度：定位精度 产产品在工装中的定位精度，主要与定位基准是否与（品在工装中的定位精度，主要与定位基准是否与（产产品）工序基准品）工序基准重合；定位基准的形式与精度；定位元件的形式与精度；定位元件的布重合；定位基准的形式与精度；定位元件的形式与精度；定位元件的布置；定位元件的与定位基准的置；定位元件的与定位基准的协协作状况等有关。作状况等有关。这这些因素所造成的些因素所造成的误误差，差，可通可通过过数学数学计计算求得。算求得。在在实实行提高定位精度的措施行提高定位精度的措施时时，要留意到工装制造上的可能性，在，要留意到工装制造上的可能性，在总总的定位精度的定位精度满满足加工条件下，不要足加工条件下，不要过过高的提高高的提高产产品在工装中定位精度。品在工装中定位精度。一个自由的物体，它一个自由的物体，它对对于三个相互的座于三个相互的座标标面来面来说说，有六种活，有六种活动动的可能的可能性。三种移性。三种移动动，三种，三种转动转动（我（我们规们规定正，反方向的移定正，反方向的移动动，转动转动只各算一只各算一处处活活动动）。假如）。假如说说自由物体在空自由物体在空间间有随意不同的位置，那就是有随意不同的位置，那就是这这六种活六种活动综动综合合结结果。果。习惯习惯上把上把这这种活种活动动的可能性称的可能性称为为自由度。要使物体在某一自由度。要使物体在某一方向有确定的位置，就方向有确定的位置，就须须限制某个方向的自由度。当物体的六个自由度限制某个方向的自由度。当物体的六个自由度均被限制，那么物体在空均被限制，那么物体在空间间的位置也就完全确定了。的位置也就完全确定了。在工装在工装夹夹具中，工件定位基面与定位元件接触，就能限制自由度。两具中，工件定位基面与定位元件接触，就能限制自由度。两者脱离，就表示定位元件（支承点）失去了限制工件自由度的作用，即者脱离，就表示定位元件（支承点）失去了限制工件自由度的作用，即也失去定位作用。也失去定位作用。（1）完全定位：六个支承点限制了工件的全部自由度称完全定位。适用：当工件在X，Y，Z三个坐标方向都有尺寸，或位置要求时。（2）不完全定位，欠定位。A：不完全定位：在加工中有些零件，依据加工要求，并不是要限制全部自由度。例：轴上铣一个单键槽 Y可不限制。这种在满足加工要求的前提下，釆用少于六点的定位，称不完全定位，也是允许的，但必需限制的自由度确定要限制，一个也不能少。B：欠定位：工件实际定位所限制的自由度数目，少于按其加工要求所必需限制的自由度数目。注：欠定位的结果，将导致产生应予限制的自由度，而未予限制的不合理现象，所以是无法保证工序所规定的加工要求，欠定位是不允许存在的，在定位方案确定时要避开这种原则性的错误。例 轴上铣双键，要求对称，若不用防转销，就无法保证。（3）过定位 工装中，当两个或两个以上定位元件限制同一自由度时，将产生过度定位，当定位基准制造误差较大，产品误差较大时，过定位产生的不良后果：A：工件定位发生干涉，不稳定；降低加工精度。B：工件夹紧后，工件或定位元件产生变形。C：严峻时无法安装工件。当工装中出现过度定位时，可通过撤消多余定位元件或做成浮动定位来解决。（4）定位误差 为了保证加工精度的要求，我们加工时应满足如下关系式：E定WT W-除定位误差以外，其他因素所引起的误差总和。E定-定位误差的总和；T-工件被加工尺寸的公差。定位误差-是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差，即工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。定位误差的组成及产生缘由有以下两个方面：A:定位基准与工序基准不一样所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序相对定位基准在加工尺寸方向上最大变动量以 E不 表示。B:定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位置误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以 E基表示。故有:E定 E不 E基4：结构的合理性 工装夹具结构既要牢靠，以要适应生产工艺，这样才能符合简洁、好用、平安的原则。大批生产与试制所用的工装，在结构上有所区分。在大批生产中，既要解决产品的加工质量问题，又要解决产品的产量问题。因此，在设计时应接受高效、省力的结构，（如气动、液压、电动等）来实现压紧动作，减轻劳动强度，使加工时间与协助时间重合，提高生产效率。在试制产品时，主要是为了保证产品的加工质量，不考虑生产效率。所以力求简洁、好用，以满足生产工艺要求为主。5：良好的工：良好的工艺艺性性（1）对对工装工装夹夹具良好工具良好工艺艺性的基本要求性的基本要求 A:整体整体夹夹具具结结构的构的组组成，成，应应尽量接受各种尽量接受各种标标准件和通用件，制造准件和通用件，制造专专用用件的比例件的比例应应尽量少，削减制造尽量少，削减制造劳动劳动量和降低量和降低费费用。用。B:各种各种专专用零件和部件用零件和部件结结构形构形态应简洁态应简洁制造和制造和测测量，装配和量，装配和调试调试便利。便利。C:便于便于夹夹具的具的维护维护和修理。和修理。（2）合理）合理选择选择工装基准工装基准 工装基准工装基准应应当是当是夹夹具上一个独立的基准表面或具上一个独立的基准表面或线线，其它元件的位置只，其它元件的位置只对对此表面或此表面或线进线进行行调调整和修配。工装基准一整和修配。工装基准一经经加工完加工完毕毕，其位置和尺寸，其位置和尺寸就不就不应应再再变动变动。因此，那些在工装装配。因此，那些在工装装配过过程中自身的位置和尺寸尚程中自身的位置和尺寸尚须调须调整或修配的表面或整或修配的表面或线线不能作不能作为为装配基准。所以装配基准。所以选择选择工装基准工装基准应应考考虑虑：A:工装基准与工序基准重合，降低因基准不符工装基准与工序基准重合，降低因基准不符产产生生误误差；差；B:尽量用精基准作尽量用精基准作为为定位基准，以保定位基准，以保证证足足够够精度；（若用表面，只用精度；（若用表面，只用一次）一次）C:使工件安装使工件安装稳稳定，定，变变形小。形小。D:基准基准统统一，降低一，降低设计设计制造制造夹夹具具费费用；用；E:定位便利，定位便利，夹紧夹紧牢靠，便于操作。牢靠，便于操作。（3 3）结构的可调性）结构的可调性 常常接受的是依靠螺栓紧固、销钉定位的方式，调整和装配夹具时，常常接受的是依靠螺栓紧固、销钉定位的方式，调整和装配夹具时，可对某一元件尺寸较便利地修磨。还可接受在元件与部件之间设置调整可对某一元件尺寸较便利地修磨。还可接受在元件与部件之间设置调整垫圈、调整垫片或调整套等来限制装配尺寸，补偿其它元件的误差，提垫圈、调整垫片或调整套等来限制装配尺寸，补偿其它元件的误差，提高夹具精度。高夹具精度。（4 4）修理工艺性）修理工艺性 进行夹具设计时，应考虑到修理便利的问题。进行夹具设计时，应考虑到修理便利的问题。特殊是易损件的更换特殊是易损件的更换.（5 5）制造工装夹具的材料）制造工装夹具的材料 6 6：操作的敏捷性：操作的敏捷性 、平安性、平安性 工装应保证操作便利、运用平安。产品取放简洁，夹紧稳定牢靠；旋转工装应保证操作便利、运用平安。产品取放简洁，夹紧稳定牢靠；旋转部分应留意平衡和防护装置；对于排屑和冷却液的流向确定都应留意。部分应留意平衡和防护装置；对于排屑和冷却液的流向确定都应留意。五：五：工装夹具设计的基本方法与步骤工装夹具设计的基本方法与步骤 工装设计是工艺人员工作的一个极其重要组工装设计是工艺人员工作的一个极其重要组成部分，是保证产品质量和提高主产效率的一项重成部分，是保证产品质量和提高主产效率的一项重要技术措施。在设计过程中，应深化生产实际进行要技术措施。在设计过程中，应深化生产实际进行产品及流程的探讨，并吸取前人的阅历及先进技术，产品及流程的探讨，并吸取前人的阅历及先进技术，制定出合理的设计方案。制定出合理的设计方案。1 1：设计前的准备：设计前的准备 工装夹具设计的原始资料包括以下内容：工装夹具设计的原始资料包括以下内容：（1 1）工装夹具设计任务单；）工装夹具设计任务单；在设计任务单中，不仅提出定位、夹紧、生产率在设计任务单中，不仅提出定位、夹紧、生产率等一般设计要求，而且对设计中的一些特殊问题也等一般设计要求，而且对设计中的一些特殊问题也作了说明。作了说明。（2 2）工件图纸及技术条件；）工件图纸及技术条件；具体阅读产品图纸，了解产品被加工表面的技术具体阅读产品图纸，了解产品被加工表面的技术要求，产品在整机中位置和作用，以及装配中的特要求，产品在整机中位置和作用，以及装配中的特殊要求。殊要求。（3 3）工件的装配工艺规程；）工件的装配工艺规程；了解产品的工艺过程及本工序的加工内容，产品了解产品的工艺过程及本工序的加工内容，产品已加工面及待加工面的状况，基准面的选择状况，已加工面及待加工面的状况，基准面的选择状况，可用加工设备的主要参数，产品与工装、工装与设可用加工设备的主要参数，产品与工装、工装与设备连接部分的尺寸。（工艺过程限制有时与产品图备连接部分的尺寸。（工艺过程限制有时与产品图纸不一样。象氩弧焊点焊工装）纸不一样。象氩弧焊点焊工装）（4 4）工装夹具的标准化和规格化资料，包括国家标）工装夹具的标准化和规格化资料，包括国家标准、工厂标准和规格化结构图册等。准、工厂标准和规格化结构图册等。2：设计设计的步的步骤骤（1）确定）确定夹夹具具结结构方案构方案 设计设计上以上以简洁简洁、好用和平安、好用和平安为为原原则则，体，体现现在工装在工装结结构上也构上也体体现现在在产产品加工上。品加工上。设计设计构思索构思索虑虑最多的，往往不是机械本最多的，往往不是机械本身，而是身，而是产产品或制造品或制造过过程方面，程方面，谁谁都知道工装都知道工装简洁简洁，可是要，可是要构思出一套好的工装，构思出一套好的工装，还还是要是要费费不少不少头脑头脑的，涉及的的，涉及的东东西很西很多。我自多。我自认为认为精髓的，精髓的，归纳为归纳为一句一句话话：定位准，限位：定位准，限位稳稳，取，取放易，加工少，放易，加工少，结结构巧。构巧。别别看就看就这这几个字，可几个字，可综综合了成本、合了成本、人机、机构等相关内容了的，每个人可能人机、机构等相关内容了的，每个人可能驾驭驾驭和和应应用的用的层层次次不一不一样样，但确定在，但确定在应应用着。而具体到用着。而具体到实际设计实际设计中，用的中，用的东东西西就更多了，凸就更多了，凸轮轮、连连杆、杆、弹弹簧、气缸、簧、气缸、马马达、达、轴轴承承等等。等等。须须要考要考虑虑的也很多，刀具是否有的也很多，刀具是否有较较强强互互换换性，机架是否能撑性，机架是否能撑得住，定位槽的得住，定位槽的间间隙留得是否合适，万一卡料了怎么隙留得是否合适，万一卡料了怎么处处理理.综综上，其上，其实实，这这一步可以一步可以说说是最是最费头脑费头脑的，也就是通常的，也就是通常所所说说的，有的，有实质实质意意义义的的设计设计。要构思出一套好的工装要做好以下几点：要构思出一套好的工装要做好以下几点：了解了解产产品品熟熟悉工序加工内容悉工序加工内容了解公司的加工了解公司的加工实实力力思路广、多借思路广、多借鉴鉴阅历阅历擅擅长总结归纳长总结归纳（2）绘制工装总装配图 在绘制总装图时，主视图尺可能选取面对操作者的工作位置。并先用双点划线画出产品的轮廓各主要表面，（如定位面、夹紧表面、待加工面等）产品在工装上可看作一个假想的透亮体，按定位元件、导向元件、传动压紧装置等依次，画出具体结构，最终画夹具体。在总装图上要标注各部件的主要尺寸、公差协作和技术要求；并编制零件编号和零件明细表。（3）绘制工装夹具零件图（4）必要时，还须要编写装配工装夹具运用说明书，包括夹具的性能、运用留意事项等内容。（5）改进提高 再接下来，等工装加工完就装上产品试试，有问题抓紧趁早改好，免得到时来不及，然后就是做样品阶段了，可能会很顺畅也可能有麻烦，要费点心思琢磨下，最好不要事不关己高高挂起，把问题解决把样品送出去，设计基本完成了70%，（至少说明没有致命错误：）还有20%则要留待正式生产时才能发觉和解决。也只有经过量产确认OK的工装才是成功的，设计到此也就基本结束。那么还有10%呢，请留意，确定不会有完备的工装，这10%留给产线去改善，直到产品结束了，设计宣告彻底完成。-留意哦，以上是一个成功的设计过程，假如是失败的呢？其过程有时是让很多人苦痛的，越往后惹上的人越倒霉苦痛，甚至客户：）说到这，大家或许可以体会到，真正搞一个设计是多么不简洁，哪怕是个简洁的工装。六：工装夹具制造精度的要求六：工装夹具制造精度的要求1 1：制定工装夹具公差与技术要求的依据：制定工装夹具公差与技术要求的依据 产品图纸产品图纸 一般状况下。被加工零件的尺寸、公一般状况下。被加工零件的尺寸、公差和技术要求，都标注在零件图上，制定工装尺寸差和技术要求，都标注在零件图上，制定工装尺寸公差时主要依据零件图。但有时零件装配后还要加公差时主要依据零件图。但有时零件装配后还要加工，则除参考零件图外，还须参考装配图，确保零工，则除参考零件图外，还须参考装配图，确保零件装配后还有加工余量。件装配后还有加工余量。工艺规程工艺规程 有些工序由于工艺上的须要而变更零有些工序由于工艺上的须要而变更零件的某些尺寸时，则工装夹具尺寸应依据工艺规程件的某些尺寸时，则工装夹具尺寸应依据工艺规程中规定的尺寸来制定。（如氩弧焊工装，芯子装夹中规定的尺寸来制定。（如氩弧焊工装，芯子装夹工装等）工装等）2：制定工装：制定工装夹夹具公差与技具公差与技术术要求的基本原要求的基本原则则（1）在机加工中，由于各种因素的影响（在机加工中，由于各种因素的影响（设备误设备误差、差、夹夹具具误误差、差、热变热变形、刀具形、刀具误误差等）使差等）使产产品品产产生加工生加工误误差。差。为为了保了保证产证产品的加工精度，必品的加工精度，必需限制上述需限制上述误码误码率差。所以在制定工装尺寸公差率差。所以在制定工装尺寸公差时时，应应保保证证工装的定位、工装的定位、制造和制造和调调整整误误差的差的总总和和满满足足误误差理差理论计论计算，一般不超算，一般不超过产过产品公差的三分品公差的三分之一。之一。（2）为为了增加工装的牢靠性和运用寿命，必需考了增加工装的牢靠性和运用寿命，必需考虑虑工装在运用中的工装在运用中的补补偿偿磨磨损问题损问题。因此，在考。因此，在考虑虑公司公司现现有有设备设备条件和技条件和技术术水平的同水平的同时时，在不，在不增加制造困增加制造困难难的前提下，的前提下，应应尽量把工装公差尽量把工装公差订订得小一些，以保得小一些，以保证产证产品的品的加工精度，增大工装的磨加工精度，增大工装的磨损损公差，延公差，延长长工装的运用寿命。工装的运用寿命。(3）工装中与）工装中与产产品尺寸有关的尺寸公差，不品尺寸有关的尺寸公差，不论产论产品尺寸公差是品尺寸公差是单单向向还还是是双向，都双向，都应应化化为为双向双向对对称分布。称分布。如如50+0.2应应化化为为50.10.1；70+0.8+0.2应应化化为为70.50.3。对对称分布的公差称分布的公差带带的名的名义义尺寸（尺寸（50.1;70.5）就是工装的名）就是工装的名义义尺寸。然后依据尺寸。然后依据产产品要求品要求规规定工装的制造公差。定工装的制造公差。（4）工装中尺寸公差和技）工装中尺寸公差和技术术要求要求应应表示清晰，凡注公差的尺寸，确定表示清晰，凡注公差的尺寸，确定要有相要有相应应的的检验检验基准，便于基准，便于检测检测。