治具应用及管理

1、夹具的应用及管理讲师:徐益彬日期:2007年7月24日夹具的概述工件在夹具中的定位工件的夹紧夹具的选用实例说明夹具的管理目 录 在机械制造中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品；可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变夹治具概述夹具的组成 定位装置 夹紧装置 夹具体其它装置或元件作用是使工件在夹具中占据正确的位置作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过

2、程中受到外力作用时不离开已经占据的正确位置将夹具上的所有组成部分，联接成为一个整体的基础件包含对刀元件、导向元件、分度装置、连接元件等夹治具概述夹具的分类通用夹具可调夹具专用夹具组合夹具成组夹具按用途分类夹治具概述车床夹具钻床夹具铣床夹具镗床夹具磨床夹具按适用机床分类夹具的分类夹治具概述指结构、尺寸已标准化，且具有一定通用性的夹具。如三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。其特点是适应范围大，已成为机床附件。但生产率较低，适用单件小批量生产中。 通用夹具 液压 三爪卡盘：用于回转工件的自动装卡 四爪单动卡盘：用于非回转体或偏心件的装卡卡盘的夹紧过程通用治具

3、的选用工件在平口钳上的夹紧 平口钳分固定侧与活动侧，固定侧与底面作为定位面，活动侧用于夹紧通用治具的选用 正弦平口钳，通过钳身上的孔及滑槽来改变角度，可用于斜面零件的装夹通用治具的选用平口钳可选附件通用夹具的选用通用夹具的装卡过程通用治具的选用针对某一工件某一工序的加工要求专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。常用于批量较大的生产中，可获得较高的生产率和加工精度。但设计制造周期长。 专用治具连杆加工专用夹具该夹具靠工作台T形槽和夹具体上定位键确定其在数控铣床上的位置，并用T形螺栓紧固专用治具的选用专用治具的选用 连杆加工专用铣槽夹具结构夹具l一夹具体；2一压板；3、7一螺母；4

4、、5一垫圈：6一螺栓；8一弹簧；9一定位键；10一菱形销；11一圆柱销 专用夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。 可调夹具是一种模块化的专用夹具。标准的模块元件有较高的精度和耐磨性，可组装成各种夹具；夹具用完毕后可进行拆卸，留待组装新的夹具。用在单件，中、小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。组合夹具也已商品化。 组合夹具组合夹具的优缺点： 优点：使用组合夹具可节省夹具的材料费、设计费、制造费，方便库存保管；另外，其组合时间短，能够缩短生产周期，反复拆装，不受零件尺寸改动限制，可

5、以随时更换夹具定位易磨损件； 缺点：组合夹具需要经常拆卸和组装；其结构与专用夹具相比显得复杂、笨重；对于定型产品大批量生产时，组合夹具的生产效率不如专用夹具生产效率高组合夹具的适用范围： 1.组合夹具适用于新产品研制，单件、小批量生产，适用于产品品种多，生产周期短的产品结构； 2.机床设备适用于钻床、加工中心、镗床、铣床、磨床，也可以组合成装配工装、检查的检具和焊接夹具数控夹具的选用组合夹具的特点的类型组合夹具孔系组合夹具槽系组合夹具根据零件的加工要求，用孔系列组合夹具元件即可快速地组装成机床夹具。该系列元件结构简单，以孔定位，螺栓连接，定位精度高，刚性好，组装方便夹具元件是靠基础板定位基准槽

6、、键来连接各元件而组合成的夹具，所有元件可以拆卸、反复组装，重复使用。元件按其用途可分为基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、合件、其它件八大类进行组合数控夹具的选用孔系组合夹具数控夹具的选用孔系组合夹具应用实例数控夹具的选用数控夹具的选用孔系组合夹具应用实例数控夹具的选用第一步决定工件的定位基准面 第二步选择组合夹具定位元件第三步选择组合夹具夹紧元件并装夹工件孔系组合夹具应用举例槽系组合夹具l一长方形基础板；2一方形支撑件；3一菱形定位盘；4一快换钻套；5一叉形压板；6一螺栓；7一手柄杆；8一分度合件数控夹具的选用万能性好，适应加工工件外形尺寸的范围为20600mm可大幅度缩短生产

7、准备周期，一套中等复杂的组合夹具从设计到组装完毕约需50150小时，可缩短生产准备周期90%降低生产成本减少夹具库存面积其刚性较差。基本特点第一类：基础件主要用做夹具体，见图7.3所示 组合夹具元件图7.3基础件第二类：支承件主要用做不同高度的支承和各种定位支承平面 图7.4支承件第三类：定位件主要用做工件定位和组合夹具元件连接定位 图7.5 定位件第四类：导向件主要用做钻套、钻模板，见图7.6所示。图7.6导向件第五类：压紧件主要用做夹紧工件 图7.7压紧件第六类：紧固件主要用做连接紧固及被加工件紧固 图7.8紧固件 第七类：其它件主要起辅助作用 图7.9其它件 第八类：合件不可拆卸，有定位

8、合件、导向合件、分度合件、支承合件、夹紧合件等 图7.10合件槽系组合夹具应用实例数控夹具的选用工件在夹具中的定位夹紧定位使工件相对于机床及刀具处于正确的位置在机械加工中，要求加工出来的表面，对加工件的其它表面保持规定的位置尺寸。因为加工表面是由切削刀具和机床的综合运动所造成，所以在加工时，必须使加工件上的规定表面（线、点）对刀具和机床保持正确的位置才能加工出合格的产品工件：在加工中保持这一正确位置不变工件定位基本原理六点定位原则任何一个自由刚体，在空间均有六个自由度，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕此三坐标轴的转动。工件定位的实质就是限制工件的自由度基准轴第二定位基准面第三定位基准

9、面基准轴主定位基准面基准轴工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件 工件在夹具中的定位工件完全定位不完全定位在夹具中限制工件的自由度欠定位过定位加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位在满足加工要求的前提下，工件的六个自由度没有被完全限制的现象根据加工要求应该限制的自由度而没有限制的现象工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位工件在夹具中的定位完全定位工件在夹具中的定位不完全定位：Z轴旋转未限

10、制工件在夹具中的定位a)b)不完全定位： Z轴旋转未限制ZXZ工件在夹具中的定位不完全定位：a图：完全自由b、c、d图：可以沿Y轴方向移动，e图：可以沿x、Y轴方向移动，绕Z轴旋转工件在夹具中的定位连杆的定位分析（a正确的定位 b 过定位）1短销 2长销常用定位元件及定位方式以平面定位A型用于精基准，B型用于粗基准，C型用于侧面定位。支承钉与夹具孔的配合为H7/r6或H7/n6。若支承钉需经常更换时可加衬套，其外径与夹具体孔的配合亦为H7/r6或H7/n6，内径与支承钉的配合为H7/js6。使用几个A型支承钉时，装配后应磨平工作表面，以保证等高性支承订适用于精基准。A型用于侧面和顶面定位，B型

11、用于底面定位。支承板用螺钉紧固在夹具体上。若受力较大或支承板有移动趋势时，应增加圆锥销或将支承板嵌入夹具体槽内。采用两个以上支承板定位时，装配后应磨平工作表面，以保证等高性支承板实例以平面定位适用于毛坯（如铸件）分批制造，其形状和尺寸变化较大的粗基准定位。亦可用于同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件，或用于专用可调整夹具和成组夹具中。在一批工件加工前调整一次，调整后用锁紧螺母锁紧调节支承常用定位元件及定位方式调节支承应用实例常用定位元件及定位方式以平面定位旨在提高工件的装夹刚性和定位的稳定性，并不起消除自由度的作用。使用时必须逐个工件进行调整，以适应工件支承表面的位置变化结构简单，但效率较低螺

12、旋式辅助支承支承销的高度高于主要支承，当工件装夹在主要支承上后，支承销被工件定位基准面压下，并与其他主要支承一起与工件定位基准面保持接触，然后锁紧。适用于工件重量较轻，垂直作用的切削负荷较小的场合自位螺旋式辅助支承常用定位元件及定位方式以圆柱孔定位当工作部分直径D3mm时采用小定位销（JB/T 8014.11999），夹具体上应有沉孔，使定位销圆角部分沉入孔内而不影响定位。大批量生产时，应采用可换定位销（JB/T 8014.31999）。工作部分的直径，可根据工件的加工要求和安装方便，按g5、g6、f6、f7制造，与夹具体配合为H7/r6或H7/n6，衬套外径与夹具体配合为H7/h6，其内径与

13、定位销配合为H7/h6或H7/h5。当采用工件上孔与端面组合定位时，应该加上支承垫板或支承垫圈定位销常用定位元件及定位方式以外圆柱面定位对中性好，能使工件的定位基准轴线在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，并且安装方便。可用于粗、精基准活动V型块固定V型块用于定位夹紧机构中，起消除一个自由度的作用常用定位元件及定位方式活动V型块应用实例常用定位元件及定位方式以外圆柱面定位图a中外圆柱面为第二定位基准；图b中外圆柱面为主定位基准；图c中定位元件为半圆形衬套，上半圆起夹紧作用，下半圆孔的最小直径应取工件定位基准外圆的最大直径。适用于大型轴类零件定位套常用定位元件及定位方式常用定

14、位元件及定位方式连杆盖工序图一面两孔定位应用实例一面两孔定位组合定位方式工件的夹紧夹紧力的确定方向作力点大小夹紧力方向有助于定位；夹紧力应指向主要定位面落在支承范围内 ；落在工件刚性较好的方向或部位 ；靠近加工表面主要根据切削力大小，由计算法或类比法确定确定夹紧力应指向主要定位面工件的夹紧夹紧力作力点的位置工件的夹紧作用力点落在工件刚性较好的方向或部位工件的夹紧作用力靠近加工面工件的夹紧基本夹紧机构斜楔夹紧机构 偏心夹紧机构 定心：位于中心、对中用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。螺旋夹紧机构 特点：夹紧力小，费时组合单螺旋夹紧机构 螺旋压板夹紧机构 特点：动作慢，费时特点：夹紧力可靠，应用广泛

15、定心夹紧机构 工件的夹紧单螺旋夹紧机构工件的夹紧典型螺旋压板夹紧机构工件的夹紧 压紧件螺旋压板夹紧机构中，压紧件主要用于将工件压紧在夹具体上，以保证工件定位后的正确位置，并使工件在切削力的作用下位置保持不变。压紧件的类型较多，用途广泛，适当使用可以改善夹具的压紧结构，提高效。压板工件的夹紧紧固件 紧固件在夹具系统中所占的比例较大，数量约占一半以上，主要用于连接夹具系统中的各类元件及紧固被加工工件工件的夹紧常用夹紧元件的使用手动压板治具夹持N/C治具夹持M/C治具夹持 斜楔夹紧：是铣床夹具中使用最普遍的是机械夹紧机构，这类机构大多数是利用机械摩擦的原理来夹紧工件的。斜楔夹紧是其中最基本的形式，螺

16、旋、偏心等机构是斜楔夹紧机构的演变形式工件的夹紧斜楔夹紧机构工件的夹紧斜楔夹紧机构结构简图l一斜楔；2一滑柱；3一浮动压板；4一工件 工件的夹紧偏心夹紧机构工件的夹紧螺旋式定心夹紧机构工件的夹紧工件的定位与夹紧有什么区别？确定工件在夹具中应限制自由度数目的依据是什么？什么是欠定位？为什么不能采用欠定位？试举例说明。试分析右图中的定位元件分别限制了哪些自由度？有哪些夹紧元件？ 课堂讨论5分钟(1)夹治具搬运容易化、 外段取化(吊耳、吊具、把手)。(2)夹治具安装容易化、 外段取化(不到翁孔、定位PIN)。(3)条件设定统一化(高度、定位基准.)。(4)自动化机器.、脱离的容易化 (如配重同方向快

17、速接头)。夹治具的改善问题点：夹爪,基准辩识不清换线时容易拿错 改善内容：对每一种产品之夹爪及基准上着色或作记号加以区别 预想效果： 换线时不会拿错治具浪费工时夹治具的改善问题点：夹爪锁螺丝拆卸费时 改善内容：将螺丝孔改成不倒翁 预想效果： 换夹爪时不必将螺丝拆下就可以换夹爪了省时夹治具的改善问题点：换线时，表面6S底面吸住，不易拔取 改善内容：底面修改六处,凸出0.5mm 预想效果： 拔取不再费时夹治具的改善问题点：治具的进油口和出油口均为公接头，不知哪进哪出，换线易接错 改善内容：将进油口改成公接头，出油口改成母接头 预想效果： 换线不费时夹治具的改善优点：治具上采用检知若平面度不良或没换到位会报警回转压板追加压紧感应，确保有压持到位 创新服务管理实践INNOVATION SERVICE MANAGEMENT PRACTICE夹治具的改善优点：治具上采用定位装置，确保每次换线品质左右边治具采用阀门装置每次换线不用拆卸压板达到快速换线 夹治具的改善优点：治具进线化，确保每次换线，及时取拿夹治具夹治具的改善优点：夹具上增设前工程加工面的挡块防止漏加工夹治具的改善优点：治具采用同台份生产，减少换刀次数，行走距离，并能结合同台份成产的理念 创新服务管理实践INNOVATION