治具设计规范-

1、治具设计规范治具设计规范就机械设备行业而言,广义的夹具可包括机器夹具(Machine Fixture,冲压夹具(press Fixture,热处理夹具(Heat Treatment Fixture,焊接夹具(Welding Fixture,装配夹具(A关于机械设计方面的读物和文章,网上或书店流行且比较实用有效的,95%是所谓的机械设计图册或者精巧机构设计实例之类。然而,即便是标榜“经验”或分析,个人觉得,还是停留在教材阶段,对初学者或者基础不够扎实的设计者来说,能够应用和受益的范围和层次都比较有限。相反,倒是论坛有些“菜鸟”(其实大部分都有相当经验了:提出某某问题,引来多人竞答而带有“专题性”

2、的内容,和实际工作贴合较紧,有用可用也。有鉴于此,我有意结合自己的工作经验、感受和认识,给想了解或进入机械行业的朋友作一些介绍和分享,可能陆陆续续会有,不求理论如何正确观点如何新颖,但求对大家有启发有帮助。(注意,绝不是在卖弄哦,纯粹无私分享个人经验、教训和感受罢了,希望大家也都不要太闭塞和吝啬:由于机械是一个很宽泛的行业,而个人往往只是从事其中一个分支或部分,不可能面面俱到,因此我拣广为人知相对简单的夹治具谈起。当然,不管分得多细多深,都只是实践性操作和行业特性有些区别,所涉及的机械理论是通用的,都能被大家接受。关于夹治具的确切定义,没有找到(也没必要追究,知道是什么就足够了,我认为是:为解

3、决实际问题或实现某个功能而针对性制作的辅助性装置。特点是:结构简单,应用广泛,种类繁多,可以是一块铁片,也可以是一台设备。比如,磨床用挡块,可以叫它夹治具;比如,Hi-pot测试机,可以叫它治具。(注:名词来源日本,我们叫工具电子行业的夹治具,大致有压入、折弯、切断、铆合、熔接、测试、固定等分类,当然,也可以分为普通和特殊两类,看个人喜好或等专业书记去整理规定了。基本上,除了电测和熔接,一般工厂都有自己的设计部门或干脆自己制作。可以断言,有电子厂的地方,就会有夹治具;没有电子厂的地方,夹治具也比比皆是。相应地,这类工作需求是比较大的,由于入门相对容易,也比较适合学历层次不够高(工厂一般要求不高

4、或者作为转机械行业的一个突破口。从某种意义上讲,夹治具设计更能锻炼一个人的异常分析和问题解决的能力,而设计能力相对比较复杂设备如自动机之类而言,会比较淡薄和次要些。为什么这么说呢?理由有二:1. 治具在设计上以简单、好用和安全为原则,体现在结构上也体现在工件上。所以,知道怎么做了,从画图到组装到调试成功,几乎不用费多大劲。然而,治具服务的对象,往往有些是不能实现自动化而手工作业困难的棘手产品,这时,会经常头痛,如果有问题不是机械本身问题,但如缺乏异常分析和甄别解决问题的能力,就会被混淆欺骗,就会被搞到寝食不安,每天头发像刺猬:大多数工厂(尤其大陆生产基本工序大都仍是人在主导,治具发挥的是辅助性

5、作用。由于结构相对简单,有时要实现某个“复杂”功能或解决某些疑难问题,确实很伤脑筋,而主管或别部门的人才不管这些,他们通常会说,某某,产线XX产品不良多,你弄个治具或把已有治具改善下。简单解决简单,当然没问题了,遇到麻烦的,可能就要考验下分析和解决问题的能力了,而一旦你找到原因和对策,设计个夹治具要不了两三天,因为简单。有时,产线会拿一大堆不良品来找你算帐,如果你不能找出“反证据”,那么你要么可能稀里糊涂做了替罪羊,要么可能费老大一番工夫才找到原因,然后吐血30两。2.通常设计夹治具,考虑最多的,往往不是机械本身,而是产品或制程方面,无论怎么做,每套治具的成本差别不大(专案费用也限死了,就算多

6、花个三五万,企业也能接受;如具备丰富的产品和制程经验,往往能洞悉先机,在未生产时就对产品可能问题提出改进,同时拟出一套合理高效的生产方案,然后再细化到各工站夹治具制作,也就长远性地保障成本控制和效率提升,这部分是企业最在乎的。同工站的治具,会有很多方案,有时需要综合考虑产品特性、产能要求、成本控制等因素才能定稿,这个过程其实更多是一种机械以外的分析能力,而不单纯是所谓的设计能力。换言之,优秀夹治具设计者同时应该是产品、制程和设计全通,否则水平会低一个档次,哪怕图画得再漂亮,治局具做得再巧妙。事实上,不懂产品不了解制程的设计师,我相信也捣不出象样的治具,甚至可以说只会制造麻烦。当然啦,强调机械以

7、外的问题分析和解决能力,并非忽视淡化机械本身的功用。相反,机械设计师必须以设计能力和水平为最基本和最重要的“拳头”来武装自己,而且要注意不断增进从各个方面提高自己的,否则很容易就落伍了,至少很多案子会由于困难或毫无头绪而经常找借口:老板,这个东西,难以做到!而事实上,同样的问题,也许别的厂家或者别人正在克服或已解决。我一直认为,设计师拟定一套设计方案需要考量的东西很多,很大一部分就在机械之外。机械技术发展到今天,已经算是很烂熟了,为什么还会遇到各种棘手问题,为什么还会有些技术难题难以逾越,很大程度上,与这些发展更快几乎日新月异的机械以外的因素有关。比如,摩托罗拉对手机连接器端子共面要求,从以往

8、的0.15mm到0.1mm直到目前的0.08mm,可谓难度不断提升,但机械技术呢,更别说作为个体的设计能力和经验了?夹治具尽管简单、易上手,但其设计理念和水平,基本上可以反映一个人的机械功底;反之亦然。很多功能或问题,都要结合机械来考量,否则只能是巧妇难为无米之炊或“扯蛋”。恰恰有些部门的同事就这样,他们对机械乃至夹治具毫无所知或一知半解,只会根据自己的想法要求或批判,有时会让人无所适从或不知所谓。在企业做事,问题永远解决不完,很多时候会有黔驴技穷的感觉,但还是得想方设法去完成,别人只看结果,借口只有老板才有。大多数夹治具设计者,可能都在使用AutoCAD,原因很简单,3维软件昂贵而公司不敢用

9、盗版的,当然,还可能是设计主管偏好或只会2D软件。我个人觉得,对初学者而言,三维设计二维出图,绝对是个比较理想的方式。类似Pro-e、Solidwork、O nespace等软件,学起来并不太吃力,用于夹治具设计那部分更是可以轻松学会。三维软件有个好处,比较直观,看不懂图纸的人,会操作也能把图“摸”个大概,这样解放了设计上的读图和想象力障碍;同样道理,好的IDEA或设计灵感,只要动动鼠标键盘,也能快捷明了表达出来。把构思完整描绘出来了,其实设计已经完成了一半,含尽量最高的一半。当然,在这强调三D设计的好处,绝不是在否定2D,恰恰相反,我甚至很佩服2D设计者,当然,大多数情况,是其绘图能力和水平

10、:软件只是个工具,根据看个人喜好和擅长去选用,这才是正确的。我想,如果有人喜欢徒手设计,并且设计出来的东西OK,那么也是可以接受的,不是吗?夹治具设计过程,第一步是了解产品。相信很多设计者,可能习惯搬,也难怪,产品都是搬的,夹治具有理由不搬?说个笑话:我搞自动化前两年,夹治具做了很多,但有次到一家公司面试,人家拿一张很复杂的产品图给我看,而且是英文的,我当时愣了大半天,呵呵。有从这以后,我就很注意拿到个案子,先分析产品,不是为了以后面试,而是慢慢感觉到,对产品深入了解,其实对做夹治具百利无一害。原本,我习惯每次都是直接吊产品3D图进行“经验设计”,所以基本上做的东西没什么问题,但有很多其实是误

11、打误撞或者事后修改的。如果一开始就把握好产品,那么可以少走弯路,也可以将很多以后可能发生的问题先行消灭,为公司减少浪费也是种好品德啊!设计的第二步,当然是设计构思啦。谁都知道夹治具简单,可是正如前文提到的,还是要费不少头脑的。涉及的东西很多,我自认为精髓的,已经归纳为一句话了:定位准,限位稳,取放易,加工少,结构巧。别看就这几个字,可综合了成本、人机、机构等相关内容了的,每个人可能掌握和应用的层次不一样,但绝对在应该用着。而具体到实际设计中,用的东西就更多了,凸轮、连杆、弹簧、气缸、马达、轴承等等。需要考虑的也很多,刀具是否有较强互换性,机架是否能撑得住,定位槽的间隙留得是否合适,万一卡料了怎

12、么处理.综上,其实,这一步可以说是最费头脑的,也就是通常所说的,有实质意义的设计。再接下来,是边绘图边检查,差不多了就把图甩出去加工了,再接着,等工件回来就装上试试,有问题赶紧趁早改好,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现和解决。也只有经过量产确认OK的夹治具才是成功的,设计到此也就基本结束。那么还有10%呢,请注意,绝对不会有完美的夹治具,这10%留给产线去改善,直到产品game over了,设计宣告彻底完成。-注意

13、哦,以上是一个成功的设计过程,如果是失败的呢?其过程有时是让很多人痛苦的,越往后惹上的人越倒霉痛苦,甚至客户:说到这,大家也许可以体会到,真正搞一个设计是多么不容易,哪怕是个简单的夹治具ssembling Fixture等等。狭义的夹具,一般即指机器夹具,可简称为夹具,它主要用于机器加工,也是机器与工件、刀具之间的桥梁,目前较统称的定义为“用以装夹工件的装置工具“为夹具。“用以装夹工件并配合引导刀具的装置工具”称为治具或钻模在这里,这一方面我们不做重点讨论,具体相关设计理论请详见下述网页链接;其中的某些内容也可以作为电子轻工行业治具设计的参考和借鉴!就电子轻工行业而言,治具可以分为工艺装配类治

14、具、项目测试类治具和线路板测试类治具三类。其中艺装配类治具包括装配治具、焊接治具、解体治具、点胶治具、照射治具、调整治具和剪切治具;而项目测试类治具则包括寿命测试类治具、包装测试类治具、环境测试类治具、光学测试类治具、屏蔽具、隔音测试类治具等等;线路板测试类治具主要包括ICT测试治具、FCT功能治具、SMT过炉治具、治具和CCD测试治具。在这里,我们主要重点讨论工艺装配类治具,其它只做简要介绍!通常治具的主要制作材料是钢材、电木、PVC板、压克力板、环氧树脂板和耐高温合成石等。治具按照其动力驱动方式可以分为手动、气动、液压、气动液压、电动、磁力、真空等;按照其应用特点可以分为通用治具、专用治具

15、、可调治具、组合治具、随机治具和成组治具六个类别夹治具设计需要遵循的一些设计准则:1、要了解整个生产、加工和制造的方法与过程;不要仅依靠自己的知识来判断,必须保持有别的看法之柔软性。2、要注意基准面、基准点的设定,要统一前后工程,不可相互矛盾。i3、要考虑到定位支承必须配合加工对象且要保持充分的刚性。4、要尽量简单而单纯;要站在使用者的立场设计;要考虑到作业者浪费动作,要提高手动机构的操作性。5、要考虑到安全第-,要设计成即使操作错误也是安全的。6、要考虑充分的调配性(标准品,多使用标准品(市售品、标准规格品等,尽量避免使用特殊品。7、要从使用频率与磨耗的关系来考虑耐久性(零件的淬火等。8、要

16、考虑到价格、精度、安装容易与耐用。在通常情况下,工艺装配类治具设计主要涉及到定位、夹持和运动件在某个单方向上的前进与后退的伸缩控制与调节。定位主要需要考虑到定位基准、定位元件、定位方法、定位误差以及前后左右上下6个方向上的自由度如何限定与掌控夹持主要需要考虑到:1、夹紧装置在对工件夹紧时,不应破坏工件的定位,为此必须正确选择夹紧力的方向及着力点。2、夹紧力的大小应该可靠,适当,要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超过允许范围。3、夹紧装置结构简单合理,夹紧动作要迅速,操纵方省力和安全。4、夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。夹持的主要实现方法:1、弹簧夹持2、铰链夹持3、定心

17、夹持4、偏心夹持5、联动夹持6、螺旋夹持7、斜楔夹持在某个单方向上的前进与后退的伸缩控制与调节的实现方法:手动、气动、液压、气动液压、电动、磁力、真空等。治具设计的一般要求设计治具的最终目的只有一个:服务生产,因此具体要求都是围绕这个目标展开的。再细分,比较重要的,大致上有以下几个:1.精度:治具精度超过产品精度,机具才能正常作业;精度并非越高越好,否则会造成浪费;2.稳定:只有大量生产,这个指标才能体现出来,因此也可以说,量产前,设计人员还有机会做些检查或补救工作,以提高自己设计的作品稳定性。稳定性表现为效率长时间维持在较高水平,停机故障时间少,不良率波动不大或者略有下降3.高效:能超越设计时定目标产能,是让人满意的结果,起码也要达到既定产能或者能够满足现有产能要求,设计之初应拟出合理或者有余地的产能目标,同时在设计时充分考虑到高效问题。4.安全:重要性不言而喻,关于安全性问题,是设