治具设计基础知识

（1）夹治具(Fixture Jig)的定义 ：一般而言，凡是在机械制造过程中， 使任何加工程序能加速、方便或安全的辅助装置工具，均可称为夹具 （Fixture）。 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（Assembling Fixture）等等。 狭 义的夹具，一般即指机器夹具，可简称为夹具，它主要用於机器加工， 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”称为治具或鉆模（Jig）。 （2）治具又分工装治具、检测治具两种，前者用于机械加工、焊接 加工、装配等工艺便于加工、满足精度的需要而设计的一种工装夹具； 后者为检测使用，因为有些机械尺寸不便于测量，因其形状复杂，我 们只好设计专门的检测块或者检测用的针对某一种产品而设计检具， 比方说我们有塞规、环规等一些规则的检具，但有些是不规则的就必 须专门设计一种检具，可能用到线切割加工、电火花、CNC加工中心 等一些机加工手段来保证检具的精度。
动 磨 床
• 6.钻床：钻床指主要用钻头在工件上加工孔的
机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动 为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较 低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、
钻 床
锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工
件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，
并使刀具转动(主运动)。钻床的特点是工件固定
立式铣床 加工中心（数控铣床）
• 5.磨床：磨床(grinder,grinding machine)是利
用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。 大
自
多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削 加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具 和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工 机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。
治具设计基础知识
昆山恩都照明有限公司：工程课 王威然 2012.03.05
目录
• 第一章：治具设计概念 • 第二章：治具设计原则 • 第三章：常用制作治具材质介绍 • 第四章：常用加工设备的特性 • 第五章：治具设计图纸基本知识 • 第六章：治具管理流程 • 第七章：总结
一.治具设计概念
• 治具设计 沿于台湾的叫法，在大陆我们一般工装夹具与检具设计。 •
四.常用加工设备的特性
• 1.普通车床： 普通车床是能对轴、盘、环等多 种类型工件进行多种工序加工的卧式车床， 常用于加工工件的内外回转表面、端面和各 种内外螺纹，采用相应的刀具和附件，还可 进行钻孔、扩孔、攻丝和滚花等。普通车床 是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总 数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为 卧式车床。
卧室车床 数控车床
• 3.铣床：（millingmachine）铣床;系指主要 用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常 铣刀旋转运动为主运动，工件（和）铣刀的 移动为进给运动。铣床是用铣刀对工件进行 铣削加工的机床,铣床除能铣削平面、沟槽、 轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂 的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理 部门得到广泛应用。
• 2.数控车床：数控车床、车削中心，是一种 高精度、高效率的自动化机床。配备多工位 刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺 性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和 各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，数控（英 文名字：Numerical Control 简称:NC）技术 是指用数字、文字和符号组成的数字指令来 实现一台或多台机械设备动作控制的技术。
二.治具设计原则
• 八原则
• 原则一：保证品质要求 • 原则二：提升作业效率 • 原则三：保证作业安全性 • 原则四：加工设备选择最方便 • 原则五：成本最优 • 原则六：材质使用正确 • 原则七：加工图纸正确性 • 原则八：治具方便管理
（1）一个完整的治具设计需经过方案检讨 设计图纸 采购报价 厂商选定 下订单 治具制作 治具验收 治具入库。 治具设计需首先考虑其品质要求，不可在使用治具过程中产生附加不良， 我司常见制程不良：掉漆、刮伤、 破损等。由于我司产品的结构特殊性， 治具多为了使装配工艺便于加工，可分为支撑治具（锁付支持治具，散 热片支撑治具），防呆治具（防ARM与FOOD装反治具），检具（散热 片孔深检具）。治具设计过程需考虑作业安全问题，如治具太笨重，底 部不稳会砸到脚，治具表面粗糙，多次使用易造成身体接触部位疼痛等。
， ≤0.25%。密度7.85g/cm3. 硬度：45～52HRC 按形状一般分为板
材、管材、棒材，价格10.00元/千克。
棒材
Baidu Nhomakorabea
管材
板材
• （2）SKD11：SKD11是-种高碳高铬合金工具钢，热处理后具有很高 的硬度磨性，并具有淬透性强，尺寸稳定性好的特点，适宜制做高精 度长寿命冷作模具及热固成型塑料模具。 SKD11特性：具有良好的韧性与抗高温疲劳性能能承受温度聚变，适 宜在高温下长期工作具有良好的切削性能和抛光性能 用途介绍:厚度不大于6mm薄板材，高效落料模。冲载模及压印模各种 剪刀、镶嵌刀片、木工刀片螺纹轧制模和耐磨滑块冷镦模具，热固树
板材
棒材
• （4）其他我司治具少用的钢材有CR12 、钨钢、HSS白钢（不锈 钢） 、弹簧钢、SPCC 、SUS 、SK7 、SK5等。
• 2.电木： 电木也称作胶木板、酚醛层压纸板。颜色：桔红色、黑色、 黄色、啡色。 特性：电木板因具有绝缘、不产生静电、耐磨及耐高温等特性，成为 电子产品之绝缘 开关和可变电阻、机械用之模具及生产线上之治具，
脂成型模，高级量规等深拉成型、冷挤压模具。 硬度: HRC56～58 价格:60元/千克,按形状一般分为板材、棒材
棒材(T冲等)
板材
• （3）D2：D2钢材高耐磨、微变形冷作模具钢，风硬工具钢，含碳量 高达1.5%，含铬量高喧11.5%，经热处理硬度可达60HRC 用途:用于五金冲压模,拉伸模,不锈钢片冲裁模,高硬度冲裁模,剪切刀模, 搓丝模,五金零件制作,机械制造等。 价格:80元/千克，按形状一般分为板材、棒材
三.常用制作治具材质介绍
• 1 钢材：钢材应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同、钢材一般 分为型材、板材、管材和金属制品四大类、钢材是钢锭、钢坯通过压 力加工制成需要的各种形状、尺寸和性能的材料。
• 钢材分类 • （1）45#钢：45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为
1045,080M46,DIN称为:C45 。国内常叫45号钢，也有叫“油钢”。 化学成分：含碳（C）量是0.42~0.50%，Si含量为0.17~0.37%，Mn 含量0.50~0.80%，Cr含量≤0.25%，Ni含量≤0.30%。， Cu含量
快丝线切割机 慢丝线切割机
五.治具设计图纸基本知识
• 1.尺寸标注常识
（1）三视图：三视图是观测者从三个不同位 置观察同一个空间几何体而画出的图形。
将人的视线规定为平行投影线，然后正对着 物体看过去，将所见物体的轮廓用正投影法 绘制出来该图形称为视图。一个物体有六个 视图：从物体的前面向后面投射所得的视图 称主视图（正视图）——能反映物体的前面 形状，从物体的上面向下面投射所得的视图 称俯视图——能反映物体的上面形状，从物 体的左面向右面投射所得的视图称左视图 （侧视图）——能反映物体的左面形状， 还 有其它三个视图不是很常用。 三视图就是主视图（正视图）、俯视图、左 视图（侧视图）的总称。 三者关系：主视图与俯视图长应对正（简称 长对正） 主视图与左视图高度保持平齐 （简 称高平齐） 左视图与俯视图宽度应相等（简 称宽相等）。
A
C B
三视图
• （2）第一视角与第三视角： 第一角视图画法：物体处于观察者与投影面 之间，这样各视图的配置关系是：主视图在 中，左视图在右，右视图在左，俯视图在下， 仰电视图在上，后视图在最右. 第三角视图画法：投影面位于观察者与物体 之间，这样个视图的配置关系是：主视图在 中，左视图在左，右视图在右，俯视图在上， 仰视图在下，后视图可配置在最右也可以配 置在最左。 使用第一角投影的国家有---- 中国 德国 法国 前苏联 使用第三角投影的国家有----- 美国 英国 日本
。 ： ， 并可在变压器油中使用等产品使用 价格 15元/千克 厚度3～
50mm，常见形状：板材。
板材
• 3.PE板：PE板材；英文名称High Density Polyethylene ，中文：聚 乙烯板。PE板材是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，在微薄截 面呈一定程度的半透明状。 PE板材具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。该聚合物 不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。具有良好的化学稳 定性，可以抵抗大部份酸、碱、有机溶液以及热水的侵蚀。电气绝缘 性好。颜色:白色和黑色，按形状可分为棒材和板材，价格20元/千克
PE板
压克力板
• 4.压克力板：亚克力“是一个音译词，英文是ACRYLIC。她是一种化 学材料。化学名叫做”PMMA“属丙烯醇类，俗称”经过特殊处理的 有机玻璃“，在应用行业亚克力的原材料一般以颗粒、板材、管材等
形式出现，亚克力又称特殊处理的有机玻璃，系有机玻璃换代产品。 颜色：透明状，价格 ：25元/千克 ，厚度:1mm-50mm ，平均硬度值： HRC89度左右 。其他塑胶材质有：ABS,PS,PP等。
• 4.加工中心：加工中心，简称cnc，是由机械设 备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件 的高效率自动化机床。加工中心又叫电脑锣。 加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对 工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。 加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹 后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、 更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进 给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等 多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测 量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比 较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件 具有良好的经济效果。
（2）治具设计需有基础的设备使用原理知识（第四章详细介绍），加工 设备选择正确会大大减少加工时间（如圆棒钻中心孔需采用车床，倒角 器取代铣床倒角）。由于各种设备加工原理不同，也就决定其价格不同 （如铣床、车床多采用加工时间计算价格，线切割采用切割面积或周长 计算价格）。治具材质选择一般有：钢材、铝材、电木、PE板、压克力 板、环氧树脂板等，材质选择时根据其自身特性结合治具使用要求而定。 治具加工时需配备加工图纸，加工图纸必需标注尺寸（定位尺寸和定行 尺寸）、公差、材质、加工要求，一份完整的图纸是保证治具质量的关 键。治具设计最后需考虑到其存储、运输方便，治具是否可共用，是否 好管理。
• （3）：尺寸的种类 ： 定形尺寸：确定基本几何体大小所需要的尺 寸。 定位尺寸：确定基本几何体之间相对位置所 需要的尺寸。 总体尺寸：总体尺寸是指组合体的总长度、 总宽度和总高度的尺寸。
不动，刀具做旋转运动
• 7.放电机：放电机是在一定介质中，利用两极
（工具电极与工件电极）之间脉冲性火花放电
时的电腐蚀现象对材料进行加工，以使零件的
尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方 法。这种加工方法也被称为放电加工或电蚀加
放 电
工也叫放电机
机
• 8.线切割机：线切割机主要由机床、数控系统 和高频电源这三部分组成。数控系统由单片机、 键盘、变频检测系统构成，具有间隙补偿、直 线插补、圆弧插补、断丝自动处理等主要功能。 能切割材料，如高强度、高韧性、高硬度、高 脆性、磁性材料，以及精密细小和形状复杂的 零件。线切割技术、线切割机床正在各行各业 中得到广泛的应用。 线切割机床一般分为快丝和慢丝，快走丝机器 便宜，切割的价格实惠。但精度比较差，切割 速度也比不上慢走丝。慢走丝精度很准，效率 快，切割价格很贵，机器也很贵，二者最本质 的区别，快走丝用的放电介质是钼丝，循环使 用，切削液一般用油 慢走丝用铜线，一次性放 电，切削液一般用水。 快走丝只能切割一次， 所以精度和表面光洁度都比较差，慢走丝有修 刀功能，尺寸精度一般可以达到0.003mm，当 然要看机器牌子。表面光洁度割一修二可达到 0.4 mm。