工装夹具设计的基本方法和步骤

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对于此类夹具,一般均采用螺栓螺母施力机 构的结构形式作为夹紧方式。
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
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保证零件的加工质量,
具体来讲就是使用夹具加工时,必须保证零件的 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映, 其中夹具的误差是加工误差直接的主要的误差成 分。夹具的误差分静态误差和动态误差两部分, 其中静态误差占重要的比例。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 被认为是动态误差。
▪ b) 夹紧点选择应尽量靠近加工表面,不致引起过大的 夹紧变形。
可以采取减少夹紧变形的措施:如增加辅助 支承和辅助夹紧点、分散着力点和增加压紧件的 接触面积、利用对称变形等等。
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
❖2-3-3 夹紧力的确定 力有大小、方向和作用点三要素。当零件上
有几个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,应在最后作用。
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如在进行燃油分配管组件的装配焊接夹具的 工装设计时,工装设计人员,在选择定位基准时, 先要看设计图的定位基准在哪里,再看工艺加工 定位基准(工艺规程上已确定)在哪里,这两者 确定的定位基准是否一致,若不一致时,则要通 过计算,将设计基准转化为工艺基准,但最终必 须要保证设计的基准要求。
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
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它力的影响,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,同时压紧力应合适。
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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。 ❖ 如燃油分配管组件的装配焊接夹具的定位件选择, 按照上述要求主要应采取定位销定位的形式,定 位销与零件的基准孔之间应留有一定的间隙,大 小按零件孔精度而定,不能人为的加严定位销的 公差带;同时,对选用45#钢和Cr12合金钢为 材料的定位销,必须进行调质热处理和淬火热处 理,使之有足够的强度和刚度,增强耐磨性,延 长使用寿命。
一般来讲,使用工装夹具的目的可以归纳为以下四 个方面:
❖ a)可以稳定地保证零件的加工质量,减少废品率; ❖ b)可以提高零件的生产率; ❖ c)可以扩大加工设备的工艺范围; ❖ d)可以改善劳动者的劳动条件。
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1、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保证产品零 件的质量稳定,满足技术要求的前提下,还要达 到提高产品零件的生产率,获得较好经济效益的 目的。所以,设计工装夹具也是和其它技术工作 一样,不仅仅是一个技术问题,而且还是一个经 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,使所设计的工装获得更佳的经济 效益。
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
2-1 熟悉产品零件的技术要求,确定工装夹具的 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,包括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 的基本结构、尺寸精度、形位公差等技术要求后,还 要找出零件的关键和重要尺寸(必须要保证的尺寸), 再基本确定工装夹具的设计方案。一些重要的工装夹 具的设计方案,还需要进行充分的讨论和修改后再确 定。这样,才能保证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。
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2-2-1 夹具上的定位基准的确定 每设计一套工装,都应该将零件的关键和重
要尺寸部位,作为工装夹具上的定位部位(定位 设计),还要确定理想的定位设计(精度设计), 确定主要的定位基准(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,若不能保证时,则可以通过 计算,将设计基准转化为工艺基准,但最终必须 要保证设计的基准要求。
▪ 斜面施力机构:适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:结构简单,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:结构简单,增力比大,在气动夹具中用以减少气 缸或气室的作用力,获得广泛的应用。
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如在进行燃油分配管组件的装配焊接夹具的 夹紧机构设计时,就必须考虑到实际生产过程是 离不开气缸的气动源的,它本身是属于夹紧系统 的一部分,所以我们必须了解气缸的气动动力源 的压强是多少,是否会对工装上的定位件产生位 移、变形和振动作用,是否需要增加与零件接触 的压板及支承件等辅助支承和辅助夹紧点,从而 达到减少位移、变形和振动作用。
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。
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2-4-2 工装夹具制造的平均精度
为了使夹具制造尽量达到成本低、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。
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
❖ c) 零件在工装夹具中定位后的不振动原则
提高支承和夹紧刚性,使得夹紧部位靠近零件的加工 表面,避免零件和夹紧系统的振动。
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
这三项原则是相互制约的,因此,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。
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工装夹具设计的基本方法和步骤
编号/Number:
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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,所必须具备的基本加工条件和手段。工艺装备 包含加工设备(标准、专用和非标准设备)、夹具、模具、 量具、刀具和工具等。
❖ 对本单位的工艺技术人员来讲,除了要消化设计图样和技 术要求后,进行产品零件加工的工艺文件编制及现场生产 服务外,还有一个重要的任务,就是要根据工艺规程的要 求,进行产品零件的装配焊接夹具和检测夹具等工装的设 计工作。
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结构,主要包括与 零件接触的压板、支承件和施力机构。
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
❖ 夹紧施力机构可采用可浮动、可联动、可增力和可自锁的 结构形式,具体有以下四种形式:
▪ 螺栓螺母施力机构:结构简单,制造方便,夹紧范围大,自锁性 能好,已获得最广泛的应用;
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
2-2-3 定位基准选择后应选择合适的定位元件 a) 零件的六点定位方法 ❖ 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),往往采取六点以下大 于二点以上的定位设计,这种定位设计不仅允许,而且还 常常被采用。另外在定位设计时,要注意不要因定位点太 多(超过六点)而造成过定位(重复定位),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 上的定位就可以起到定位作用了。
因此,为了操作简便,常采用使夹紧力同时 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。
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
❖2-3-4 夹紧机构的设计和确定
在选定夹紧点和确定夹紧力之后,就要进行 夹紧机构的设计和确定,通过具体的机构实现以 确定的夹紧力夹紧于夹紧点处。通常零件的夹紧 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。
❖ 本文主要是根据本单位的实际情况,阐述工装夹具设计的 基本方法和具体操作步骤。
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目录/Contents
1、工装夹具的设计和使用目的 2、工装夹具设计的基本方法和步骤 3 、工装夹具设计的规范化程序
部门/Dept:技术部
编制/Per:
日期/Date:
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1、工装夹具的设计和使用目的
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
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具 体包括以下内容:
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;
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
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准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准 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。
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
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确 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的,先装焊油管, 再装焊四个小碗,最终装焊两个支架。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。
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
2-3 零件的夹紧及工装的夹紧结构设计 零件在工装中定位后,一般要夹紧,使得零件在加工
过程中,保持已获得的定位不被破坏。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,零件的夹紧也是保证加工精度的一个十分重要 的问题。为了获得良好的加工效果,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,有时比定位设计更加困 难,绝不能忽视这个问题。
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
定位基准的选择应该具备二个条件:
❖ a)应该选择工序基准作为定位基准,这样做能 够达到基准重合,基准重合可以减少定位误差;
❖b) 应该选择统一的定位基准,不仅能够保证零 件的加工质量,提高加工效率,还能够简化工装 夹具的结构(一般用孔和轴作为定位基准为佳)。
❖ 进行工装夹具的设计和使用,是能够使得零件迅 速而准确地安装于夹具中的确定位置,夹具定位
❖ 安装于加工设备的确定位置。因此,使用夹具加 工零件时,能使零件迅速而准确地处于加工位置, 从而保证零件的加工质量满足要求,这就是夹具 在生产中得到广泛运用的主要原因。
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1、工装夹具的设计和使用目的
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
2-3-2 夹紧点的选择 夹紧点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因
素,正确选择夹紧点后,才能估算出所需要的夹 紧力,选的不Байду номын сангаас不仅增大夹具变形,甚至不能夹 紧零件。
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2、工装夹具设计的基本方法和步骤
❖ 夹紧点的选用原则:
▪ a) 尽可能使夹紧点和支承点对应,使夹紧力作用在支 承上,可减少变形;
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