工装夹具设计的基本方法和步骤课件.ppt
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1、工装夹具设计的基本方法和步骤工装夹具设计的基本方法和步骤编号/Number:Page 2序言序言v 工装是工艺装备的简称,工艺装备就是将零件加工至设计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包含加工设备(标准、专用和非标准设备标准、专用和非标准设备)、夹具、模具、夹具、模具、量具、刀具和工具等。量具、刀具和工具等。v 对本单位的工艺技术人员来讲,除了要消化设计图样和技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术要求后
2、,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。计工作。v 本文主要是根据本单位的实际情况,阐述工装夹具设计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。基本方法和具体操作步骤。Page 3目录目录/Contents1、工装夹具的设计和使用目的、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、工装夹
3、具设计的规范化程序编制/Per:部门/Dept:技术部日期/Date:Page 41、工装夹具的设计和使用目的、工装夹具的设计和使用目的 v进行工装夹具的设计和使用,是能够使得零件迅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,夹具定位速而准确地安装于夹具中的确定位置,夹具定位v安装于加工设备的确定位置。因此,使用夹具加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,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。在
4、生产中得到广泛运用的主要原因。Page 51、工装夹具的设计和使用目的、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可以归纳为以下四一般来讲,使用工装夹具的目的可以归纳为以下四个方面:个方面:va)可以稳定地保证零件的加工质量,减少废品率;可以稳定地保证零件的加工质量,减少废品率;vb)可以提高零件的生产率;可以提高零件的生产率;vc)可以扩大加工设备的工艺范围;可以扩大加工设备的工艺范围;vd)可以改善劳动者的劳动条件。可以改善劳动者的劳动条件。Page 61、工装夹具的设计和使用目的、工装夹具的设计和使用目的v总之,使用工装的最根本目的就是在保证产品零总之,使用工装的最根本目的就
5、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技术经济分析,使所设计的工装获得更佳的经济效益。效益。Page 72、工装夹具设计的基本方法和步骤、工装夹具设计的基本方法和
6、步骤2-1 熟悉产品零件的技术要求,确定工装夹具的更熟悉产品零件的技术要求,确定工装夹具的更佳设计方案佳设计方案 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),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。
7、一些重要的工装夹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。领的要求,是更佳的设计方案。Page 82、工装夹具设计的基本方法和步骤、工装夹具设计的基本方法和步骤2-2-1 夹具上的定位基准的确定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(定位设尺寸部位,作为工装夹具上的定位部位(定位设计
8、),还要确定理想的定位设计(精度设计),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。要保证设计的基准要求。Page 92、工装夹具设计的基本方法和步骤、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:定位基准的选择应该具备二个条件:
9、va)应该选择设计基准作为定位基准,这样做能够)应该选择设计基准作为定位基准,这样做能够达到基准重合,基准重合可以减少定位误差;达到基准重合,基准重合可以减少定位误差;vb)应该选择统一的定位基准,不仅能够保证零件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)。具的结构(一般用孔和轴作为定位基准为佳)。Page 102、工装夹具设计的基本方法和步骤、工装夹具设计的基本方法和步骤 如在进行燃油分配管组件的装配焊接夹具的工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
10、员,在选择定位基准时,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确定的定位基准是否一致,若不一致时,则要通,若不一致时,则要通过计算,将过计算,将设计基准转化为工艺基准设计基准转化为工艺基准,但最终必,但最终必须要保证设计的基准要求。须要保证设计的基准要求。Page 112、工装夹具设计的基本方法和步骤、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,一般来讲,当工艺基准与设计基准不一
11、致时,在工装设计时,设计人员在工装设计时,设计人员应该按照工艺规程已确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定的工艺基准作为工装的设计基准,因为零件的,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,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足设计图样的要求的,因为零件根本就无法加工下去。下去。Page 122、工装夹具设计的基本方法和步骤、工装夹具设计的基本方法和步
12、骤2-2-3 定位基准选择后应选择合适的定位元件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六点定位方法v 零件的定位基准和工装的定位元件接触形成定位面,以实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,而且还于二点以上的定位设计,这
13、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。上的定位就可以起到定位作用了。Page 132、工装夹具设计的基本方法和步骤、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v常用的定位元件有支承钉、支承板、定位销、锥常用的定位元件有支承钉、支承板、定位销、锥面定位销、面定位销、
14、V形块、定位套、锥度芯轴等,而本形块、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
15、一定的间隙,大小按零件轴的精度而定。Page 142、工装夹具设计的基本方法和步骤、工装夹具设计的基本方法和步骤c)对定位元件的基本要求对定位元件的基本要求v在设计定位元件时,其基本技术要求为:精度合在设计定位元件时,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。性好、便于拆装等。v如燃油分配管组件的装配焊接夹具的定位件选择,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,大位销与零件的基准孔之间
16、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,对选用公差带;同时,对选用45#钢和钢和Cr12合金钢为材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,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,延长使使之有足够的强度和刚度,增强耐磨性,延长使用寿命。用寿命。Page 152、工装夹具设计的基本方法和步骤、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,使得零件在加工过零件在工装中定位后,一般要夹紧,
17、使得零件在加工过程中,保持已获得的定位不被破坏。零件程中,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。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,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,工装夹具的夹紧问题的处理,有
18、时比定位设计更加困难,绝不能忽视这个问题。绝不能忽视这个问题。Page 162、工装夹具设计的基本方法和步骤、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:零件在夹具中定位后的夹紧三原则:v a)零件在工装夹具中定位后的零件在工装夹具中定位后的不移动原则不移动原则 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。中产生移动。v b)零件在工装夹具中定位后的零件在工装夹具中定位后的不变形原则不变形原则 在夹紧力的
19、作用下,不使零件在加工过程中产生精度所在夹紧力的作用下,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。接触形状,同时压紧力应合适。v c)零件在工装夹具中定位后的零件在工装夹具中定位后的不振动原则不振动原则 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。面,避免零件和夹紧系统的振动。Page 172、工装夹具设计的基本方法和步骤、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,夹紧力设计时这三
20、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,也可用计算应综合考虑,选择更佳的加紧方案,也可用计算机辅助设计。机辅助设计。v一般来讲,对粗加工用的夹具,选用较大的夹紧一般来讲,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。形和不振动原则。v燃油分配管组件的装配焊接夹具,应该属于精加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。工夹具,不能选用太大的夹紧力。Page 182、工装
21、夹具设计的基本方法和步骤、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 夹紧点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素,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,正确选择夹紧点后,才能估算出所需要的夹紧力,选的不当不仅增大夹具变形,甚至不能夹紧零件。选的不当不仅增大夹具变形,甚至不能夹紧零件。Page 192、工装夹具设计的基本方法和步骤、工装夹具设计的基本方法和步骤v 夹紧点的选用原则: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;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
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