工装夹具、模具基础知识及结构

夹具基本知识

A、工装种类

工装在焊装车间有夹具、工位器具、吊具、上位机吊具（涂装）、模具、焊接辅具等。

B、夹具

一、组成

夹具分为手动和气动，包括电气控制的夹具

夹具一般由基准面、角座、规制板、夹爪、定位销、定位面、轴承、夹钳、气缸及气动元件组成。主要通过定位面、定位销、夹爪进行定位和夹紧，从而确保工件的位置精度。

气动部分由气缸、难燃管、快速接头、控制阀、气动三联件、气压表、三通、球阀组成。

气缸一般有夹紧（CK系列）、薄型（CQ2系列）、轻型（CG1系列）、标准型（CA1系列）等型号。

控制阀有限流阀、手动式、按钮式、滚轮杠杆型、二位五通型、电磁阀等。

快速接头分带螺纹和不带螺纹的，有L、Y、T等型。

二、作用与原理

作用：夹具主要作用是夹紧和定位

1、工件夹紧原理

为使工件在定位件上所占有的规定位置在加工过程中保持不变，就要用夹紧装置将工件夹紧。才能保证工件的定位基准与夹具上的定位表面可靠地接触，防止在加工过程中移动、振动或变形。

由于工件的夹紧装置是和定位紧密联系的，因此，夹紧方法的选择应与定位方法的选择一起考虑。

在设计夹紧装置时，应考虑夹紧力的选择，夹紧机构的合理设计及其传动方法的确定。关于夹紧力的选择应包括方向、作用点及大小这三个要素的确定。

夹紧装置选择合适，不仅可以显著地缩短辅助时间，保证产品质量，提高劳动生产率，而且还可以方便工人操作，减轻体力劳动。

夹紧力作用在具体选择时还应注意以下几点：

（1）夹紧力合力的作用点一般应靠近支承表面的几何中心，也既作用于支撑三角形的中心。这样可使夹紧力较均匀地分布在接触表面上。

（2）夹紧力作用点应尽可能靠近加工面，使加工力对于夹紧力作用点的力矩变小，这样可减少工件的转动趋势或振动。

夹紧力作用点的数目增多，能使工件夹紧均匀，提高夹紧的可靠性，减少夹紧力的变形。

2、定位

1、在定位时，每个工件在夹具中的位置是不确定的，对同一批工件来说，各件的位置也将是不一致的。工件位置的这种不确定性，可用空间直角坐标轴分为以下6个方面，工件有6个自由度，沿三坐标轴的移动自由度和绕三坐标轴的转动自由度。

末定位前的工件相当于自由刚体，是无法进行加工的，因此，为了使工件在夹具中有一个正确位置，必须对影响工件加工表面位置精度的自由度加以限制。

要使工件在夹具中的位置完全确定，其充分必要条件是将工件靠置在按一定要求布置的6个支承面上，使工件的6个自由度全部被限制，其中每个支承点相应地限制一个自由度。这就是六点定位规则，又称“六点定律”。

6个支承点的分布方式，与工件的形状有关。

2、工件以平面定位

工件以平面作为定位基准，是生产中常见的定位方式，在分析和设计定位时，应根据基准平面与定位元件工作表面接触面积的大小、长短或接触形式。确定定位元件所相当的支承点数目及基所限制工件的自由度。当接触面积较大时，相当于3个支承点，限制工件3个自由度；

3、工件以圆柱孔定位

定位销

当工作部分直径D大于3到10MM时，为增加刚度，避免销子因撞而折断，或热处理时淬裂，通常把根部加工成圆角R。在夹具体上应有沉孔，使定位销圆角部分沉入孔内而不影响定位。大批量生产时，为了便于更换定位销，可设计配有衬的结构，便于更换。为了便于工件顺利安装，定位销的头部应有15度倒角。

定位销工作部分的直径，可根据工件的加工要求和安装方便，按g5\g6\f6\f7精度等级制造.定位销可用H7/r6或H7/n6配合压入夹具体孔内.定位销的材料一般选用工具钢T7,热处理淬火HRC53~58,或用普通结构钢20,渗碳淬火,渗碳深0.8~1.2,淬火硬度HRC53~58.定位销结构已标准公,也可设计特殊定位销.

动力部分（气路及原理）：

使用人力通过各种传动机构对工件进行夹紧，称为手动夹紧。而现代高效率的夹具，大多采用机动夹紧方式。在机动夹紧中，一般都有设有产生夹紧力的动力系统，常用的动力系统有：气动、液压、气液联合、电动、磁力、真空动力系统等。机动夹紧可以大幅度缩减装夹工件的辅助时间，提高生产率和减轻工人劳动强度。

气动夹紧是机动夹紧中应用最广泛的一种，目前不仅在大批量生产中已普遍采用，而且已逐步推广到成批和小批量生产。

1、主气路：空气由空压站压缩后，再经过冷却、过滤等向各用气部门供气，经过分流后到焊装车间给车间夹具、设备等提供气源。虽然空压站送出的空气以过滤，但由于又经过长距离的输送，有很多固态灰尘、液态水、油等杂质；所以当主气路送给夹具时，为了保护气动元件，又安装了过滤器；再经过调压阀选定工艺需要的压力，通过油雾器来润滑各气动元件。主气路上的三通为了便于分流气源，球阀为了切断夹具的气源。主气路再经过一般型号为PL10-04S的快换接头向其它气动元件送气。

2、系统的组成

气动系统一般由四部分组成：

1）气源部分——包括空气压缩机、冷却器、储气罐、过滤器，一般置于动力站内。

2）控制部分——如调压阀、节流阀、气或电控换向阀等。用于控制和调节压缩空气的压力、流量和方向，以满足夹具的动作和性能要求。

3）执行部分——能量输出装置，即气缸。与夹紧机构相连接。

4）辅助部分——包括管部、接头、压力表、分水滤气器、油雾器、消声器等。起连接、测量、过滤、润滑、减小噪音等作用。

3、气动夹紧的特点

5）压缩空气来源于大气，取之不尽，废气可排入大气中，处理方便。

6）压缩空气在管道中流动的压力损失小，因此，便于集中供应和实现远距离操纵，以提高处动化程度。

7）动作迅速，反应灵敏。可达到快速夹紧、方便操作。

8）夹紧力基本稳定，但由于空气有压缩性，夹紧刚度差，故在重加工或断续加工时，应设置自锁装置。

压缩空气的工作压力较小，因此，与液压夹紧装置相比，结构较庞大。