工装夹具设计的基本方法和步骤

工装夹具设计的基本措施和环节2序言工装是工艺装备的简称，工艺装备就是将零件加工至设计图样要求，所必须具有的基本加工条件和手段。工艺装备涉及加工设备(原则、专用和非原则设备)、夹具、模具、量具、刀具和工具等。3目录1、工装夹具的设计和使用目的2、工装夹具设计的基本措施和环节3、工装夹具设计的规范化程序41、工装夹具的设计和使用目的进行工装夹具的设计和使用，是能够使得零件迅速而精确地安装于夹具中确实定位置，夹具定位安装于加工设备确实定位置。所以，使用夹具加工零件时，能使零件迅速而精确地处于加工位置，从而确保零件的加工质量满足要求，这就是夹具在生产中得到广泛利用的主要原因。51、工装夹具的设计和使用目的一般来讲，使用工装夹具的目的能够归纳为如下四个方面：a)能够稳定地确保零件的加工质量，降低废品率；b)能够提升零件的生产率；c)能够扩大加工设备的工艺范围；d)能够改善劳动者的劳动条件。61、工装夹具的设计和使用目的总之，使用工装的最根本目的就是在确保产品零件的质量稳定，满足技术要求的前提下，还要达成提升产品零件的生产率，取得很好经济效益的目的。所以，设计工装夹具也是和其他技术工作一样，不但仅是一种技术问题，而且还是一种经济问题，每当设计一套工装时，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的工装取得更佳的经济效益。72、工装夹具设计的基本措施和环节2-1熟悉产品零件的技术要求，拟定工装夹具的更佳设计方案在接到设计任务书后，要准备设计工装夹具所需要的资料，涉及零件设计图样和技术要求、工艺规程及工艺图、有关加工设备等资料。在了解了产品零件的基本构造、尺寸精度、形位公差等技术要求后，还要找出零件的关键和主要尺寸（必须要确保的尺寸），再基本拟定工装夹具的设计方案。某些主要的工装夹具的设计方案，还需要进行充分的讨论和修改后再拟定。这么，才干确保此工装设计方案能够适应生产纲领的要求，是更佳的设计方案。82、工装夹具设计的基本措施和环节2-2-1夹具上的定位基准确实定每设计一套工装，都应该将零件的关键和主要尺寸部位，作为工装夹具上的定位部位（定位设计），还要拟定理想的定位设计（精度设计），拟定主要的定位基准（第一基准）和次要的定位基准（第二基准）。第一基准原则上应该与设计图保持一致。当然，若不能确保时，则能够经过计算，将设计基准转化为工艺基准，但最终必须要确保设计的基准要求。92、工装夹具设计的基本措施和环节定位基准的选择应该具有二个条件：a）应该选择工序基准作为定位基准，这么做能够达成基准重叠，基准重叠能够降低定位误差；b)应该选择统一的定位基准，不但能够确保零件的加工质量，提升加工效率，还能够简化工装夹具的构造（一般用孔和轴作为定位基准为佳）。102、工装夹具设计的基本措施和环节一般来讲，当工艺基准与设计基准不一致时，在工装设计时，设计人员应该按照工艺规程已拟定的工艺基准作为工装的设计基准，因为零件的加工是按照工艺规程的流程进行，若不按照这个工艺流程进行夹具设计，零件最终是无法满足设计图样的要求的，因为零件根本就无法加工下去。112、工装夹具设计的基本措施和环节2-2-3定位基准选择后应选择合适的定位元件a)零件的六点定位措施零件的定位基准和工装的定位元件接触形成定位面，以实现零件的六点定位（自由刚体的六个运动自由度）。当然在大多数工装设计时，我们都不会采纳六点定位（三个沿坐标轴移动，三个挠坐标轴转动），往往采用六点如下不小于二点以上的定位设计，这种定位设计不但允许，而且还经常被采用。另外在定位设计时，要注意不要因定位点太多（超出六点）而造成过定位（反复定位），过定位会出现定位不稳定的现象，将起反作用。根据经验，有两个以上的定位就能够起到定位作用了。122、工装夹具设计的基本措施和环节b)常用的定位元件常用的定位元件有支承钉、支承板、定位销、锥面定位销、V形块、定位套、锥度芯轴等，而本单位常用的定位元件有支承板、定位销、定位套等。支承板多用于精基准平面定位；定位销则用于以零件上的孔为基按时最常用的定位元件，与零件的基准孔之间留有一定的间隙，大小按零件孔精度而定；定位套则用于以零件上的轴为基按时最常用的定位元件，与零件的基准轴之间留有一定的间隙，大小按零件轴的精度而定。132、工装夹具设计的基本措施和环节c)对定位元件的基本要求在设计定位元件时，其基本技术要求为：精度合适、耐磨性好、有足够的强度和刚度、工艺加工性好、便于拆装等。142、工装夹具设计的基本措施和环节2-3零件的夹紧及工装的夹紧构造设计零件在工装中定位后，一般要夹紧，使得零件在加工过程中，保持已取得的定位不被破坏。零件在加工过程中，会产生位移、变形和振动，这些都将影响零件的加工质量。所以，零件的夹紧也是确保加工精度的一种十分主要的问题。为了取得良好的加工效果，一定要把零件在加工过程中的位移、变形和振动控制在加工精度的范围内。所以，工装夹具的夹紧问题的处理，有时比定位设计愈加困难，绝不能忽视这个问题。152、工装夹具设计的基本措施和环节2-3-1零件在夹具中定位后的夹紧三原则：a)零件在工装夹具中定位后的不移动原则选择夹紧力的方向指向定位基准（第一基准），且夹紧力的大小应足以平衡其他力的影响，不使零件在加工过程中产生移动。b)零件在工装夹具中定位后的不变形原则在夹紧力的作用下，不使零件在加工过程中产生精度所不允许的变形，必须选择合适的夹紧部位及压块和零件的接触形状，同步压紧力应合适。c)零件在工装夹具中定位后的不振动原则提升支承和夹紧刚性，使得夹紧部位接近零件的加工表面，防止零件和夹紧系统的振动。162、工装夹具设计的基本措施和环节这三项原则是相互制约的，所以，夹紧力设计时应综合考虑，选择更佳的加紧方案，也可用计算机辅助设计。一般来讲，对粗加工用的夹具，选用较大的夹紧力，主要考虑零件的不移动原则，对精加工用的夹具，选用较小的夹紧力，主要考虑零件的不变形和不振动原则。燃油分配管组件的装配焊接夹具，应该属于精加工夹具，不能选用太大的夹紧力。172、工装夹具设计的基本措施和环节2-3-2夹紧点的选择夹紧点的选择是达成最佳夹紧状态的首要原因，正确选择夹紧点后，才干估算出所需要的夹紧力，选的不当不但增大夹具变形，甚至不能夹紧零件。182、工装夹具设计的基本措施和环节夹紧点的选用原则：a)尽量使夹紧点和支承点相应，使夹紧力作用在支承上，可降低变形；b)夹紧点选择应尽量接近加工表面，不致引起过大的夹紧变形。能够采用降低夹紧变形的措施：如增长辅助支承和辅助夹紧点、分散着力点和增长压紧件的接触面积、利用对称变形等等。192、工装夹具设计的基本措施和环节2-3-3夹紧力确实定力有大小、方向和作用点三要素。当零件上有几种方向的夹紧力作用时，应考虑夹紧力作用的先后顺序。对于仅为了使零件与支承可靠接触，夹紧力应先作用，而且不能太大；对于以平衡作用力的主要夹紧力，应在最终作用。所以，为了操作简便，常采用使夹紧力同步作用或自动地按大小顺序的联动机构，如本单位的气缸联动机构就是如此。202、工装夹具设计的基本措施和环节2-3-4夹紧机构的设计和拟定

在选定夹紧点和拟定夹紧力之后，就要进行夹紧机构的设计和拟定，经过详细的机构实现以拟定的夹紧力夹紧于夹紧点处。一般零件的夹紧是由动力源、传动机构、夹紧机构所构成的夹紧系统来实现的。夹紧机构是指能实现以一定的夹紧力夹紧零件选定的夹紧点的功能的完整构造，主要涉及与零件接触的压板、支承件和施力机构。212、工装夹具设计的基本措施和环节夹紧施力机构可采用可浮动、可联动、可增力和可自锁的构造形式，详细有如下四种形式：螺栓螺母施力机构：构造简朴，制造以便，夹紧范围大，自锁性能好，已取得最广泛的应用；斜面施力机构：合用于夹紧力大而行程小，以气动和液压为动力源的为主；偏心施力机构：构造简朴，动作迅速，但压紧力较小，多用于小型零件的夹具中；铰链施力机构：构造简朴，增力比大，在气动夹具中用以降低气缸或气室的作用力，取得广泛的应用。222、工装夹具设计的基本措施和环节2-4工装夹具的经济精度及常用配合使用夹具的首要目的是确保零件的加工质量，详细来讲就是使用夹具加工时，必须确保零件的尺寸（形状）精度和位置精度.零件的加工误差是工艺系统误差的综合反应，其中夹具的误差是加工误差直接的主要的误差成份。夹具的误差分静态误差和动态误差两部分，其中静态误差占主要的百分比。所谓夹具的精度是指夹具的静态误差，或称静态精度，过程误差则被觉得是动态误差。232、工装夹具设计的基本措施和环节2-4-1工装夹具的精度概念工装夹具的精度是指静态精度，即非受力状态下的精度详细涉及如下内容：a)定位及定位支承元件的工作表面对夹具底面的位置度（平行度、垂直度等）误差（精度）；b)导向元件的工作表面或轴线（中心线）对夹具底面和定向中心平面或侧面的尺寸及位置误差；c)定位元件工作面或轴线（中心线）之间、导向元件工作表面或轴线（中心线）之间的尺寸及位置误差；d)定位元件及导向元件本身的尺寸误差；e)对于有分度或转位的夹具，还有分度或转位误差。242、工装夹具设计的基本措施和环节2-4-2工装夹具制造的平均精度

为了使夹具制造尽量达成成本低、精度高的目的，需要研究夹具制造的平均经济精度（费用低而加工精度高的合理加工精度）。一般来讲，零件的加工精度和加工费用成反比关系，加工精度越高，误差就越小而费用也就越高。252、工装夹具设计的基本措施和环节所以，我们在设计夹具时，应该仔细地考虑这个问题，不要人为地提升夹具的精度，一般来讲，夹具上的定位件的尺寸精度应该收严，其他尺寸不必都收严，应该根据需要合理地拟定精度要求，只要能确保加工后的零件最终满足技术要求即可。

262、工装夹具设计的基本措施和环节根据经验，夹具上需收严的尺寸和位置精度，应是产品零件图上标注的公差带三分之一左右，其他尺寸不必都收严。对于夹具上与设计图样无关的某些尺寸，就不一定要将公差带收得太严，除非是作为加工过程中需确保的工艺基准（最终与设计基准重叠），是能够收严的（应该查有关标精拟定其公差带）。

272、工装夹具设计的基本措施和环节其他的尺寸（夹具上与设计图样无关的），若需要确保其配合精度要求，是能够采用配作加工的加工手段，一样能够达成夹具的使用精度要求，从而确保用该夹具装焊的零件，其最终尺寸和位置精度都满足设计要求。282、工装夹具设计的基本措施和环节这么做，既能达成设计出合理有效的工装夹具（加工精度高且又合理），又能达成降低夹具的制造成本（平均经济精度降低了）的目的。夹具的加工精度提升了，而加工费用又降低了，这两个目的都达成了，何乐而不为，我觉得，这也是每个工艺技术人员的应有职责。292、工装夹具设计的基本措施和环节2-4-3工装夹具常用的配合种类及精度夹具的配合精度要求高，配合种类也不同于一般的机器，在选择配合时，精度确实定应以夹具零件制造的平均经济精度为根据，这么才干确保夹具制造成本低。

302、工装夹具设计的基本措施和环节2-4-4工装夹具设计中原则件的应用在工装夹具的设计中，我们经常要用到螺母、螺栓、垫圈、圆柱销、圆锥销，弹簧等紧固件。像此类的紧固件，国家都有专用原则。所以在设计时一定要采用（应该在总图上表达出），做到能够用原则件的，必须100%地用，只要学会查原则就能够了。实在用不上的，只能设计非原则的，出零件图加工，对非标零件的设计和制造，不但需要一定的周期，而且加工费用也高得多。因为，原则件是大批量生产制造的，价格便宜，质量可靠，在五金商店很轻易买到的，而且对设计人员来讲，还不需要