工装夹具（精选12篇）
工装夹具 篇1
特殊专用工装夹具能够在加工过程中大大减轻工人劳动强度,提高加工精度。机床加工技术的发展对传统机床夹具提出了更高的要求,而机床切削速度的迅速提高也为发展特殊专用离心式夹具提供了一个有利的基本条件。
1 特殊专用离心式弹性夹头
(1)工作原理
图1所示的特殊专用离心式弹性夹头是用来装夹轴销类或套类零件外圆表面的。夹具体1以上止口(或外锥柄)与车床的法兰盘(或主轴锥孔)连接,开动机床前将工件9放入弹性夹头7前端的孔中,当机床带动夹具开始旋转后,离心重块8(数只)在离心力的作用下,绕销6作逆时针方向摆动,其左端部即压缩柱塞3,柱塞3继而压缩浮动介质4使拉杆2左移。由于拉杆2的右端是以螺纹与弹性夹头7的螺孔相连接,因而拉杆2左移时,弹性夹头7也随之左移,其右端则由于受夹具体1锥孔的强迫而产生弹性收缩,从而夹紧工件9的外圆表面,此时便可进行切削加工。加工完毕后机床主轴停止旋转,由于弹性夹头7的锥体与夹具体1之间为非自锁配合,所以弹性夹头7会自动恢复变形而松开工件。
1.夹具体2.拉杆3.柱塞4.浮动介质5.防护罩6.销7.弹性夹头8.离心重块9.工件图1特殊专用离心式弹性夹头
(2)特殊专用夹具的特性
1)优点:轴向尺寸较小,结构较为紧凑,且由于采用浮动介质4而使得拉杆2的后移机构变得简单可靠。此外,由于离心重块8的绝大部分质量集中在夹具前端,因此,夹具体1上安装离心重块8的部位的加工工艺性较好[1]。为了防止夹具在高速旋转时可能发生的偶然事故,在离心重块8的外部设置了防护罩5。
2)缺点:离心重块8与销6、离心重块8与夹具体1上的槽之间的配合要求较高,否则重块可能会出现卡滞现象。
(3)需注意的问题
具体设计这类特殊弹性夹头时,应注意以下几点。
1)弹性夹头7锥部之锥角应在非自锁范围内,以免机床停车后无法松开工件。
2)弹性夹头7与夹具体1的孔之间一般应加一过渡套,以延长夹具体的使用寿命。此外,当工件直径发生较大变化时,也便于更换过渡套及弹性夹头。
3)与浮动介质4相连通的有关部位应注意采取适当密封措施。
在这里值得指出的是,图1所示的特殊专用离心式弹性夹头结构也完全可以移植用于设计专用离心式弹性胀套,用来夹紧盘套类工件内孔(具体结构略)。
2 特殊专用离心式端面拨动顶尖
(1)用途
在工件加工中用轴类零件两端的中心孔进行定位,依靠拨爪拨动工作端面来传递切削加工时所需运动及动力的车床夹具习惯上称之为端面拨动顶尖。这种端面拨动顶尖由于工人装夹劳动强度低,可不停车装卸工件,可在一次装夹中完成所有外表面的加工,且具有综合加工效率高及工件各被加工表面之间相互位置精度高等一系列优点,因而日益受到重视。但是,目前的端面拨动顶尖结构一般仅限于尾座力顶紧式的,即工件通过尾座力的作用向主轴方向移动而使得端面拨动顶尖的拨爪夹紧工件端面,带动其旋转并传递加工时所需扭矩。这种尾座力顶紧式端面拨动顶尖的显著缺点一是操作工人仍有一定劳动强度,二是尾座力的大小不易控制和掌握,造成实际切削用量的选取有很大盲目性[2]。为了克服尾座力顶紧式端面拨动顶尖的上述缺点,设计了如图2所示的特殊专用离心式端面拨动顶尖。
(2)工作原理
夹具体1以止口(或外锥柄)与车床的法兰盘(或主轴锥孔)配合连接,其前端部锥孔中装有固定顶尖11。当工件12在尾座顶尖与固定顶尖11之间获得正确定位后,即可开动机床。在离心力的作用下,数只圆柱型离心重块2向离心方向运动,其右侧面的斜面推动钢球7向右移动,进而通过浮动介质9使拨爪10右移,拨爪10前端的刃部便微量嵌入工件12的左端面中,带动其旋转并传递加工时所需扭矩。切削加工完毕后机床停车,圆柱形重块2在钢球3及弹簧4的作用下复位,拨爪10失去对工件端面的顶紧力,便可取下工件。使用圆柱形重块2的离心式夹具较图1所示的杠杆式夹具从结构方面来说更为简单紧凑,加工工艺性也有较大地改善,且重块不易出现卡滞现象。
在具体设计图2所示的特殊专用离心式端面拨动顶尖时,对重块2与夹具体孔之间的配合应适当选取,并在结构方面采取一定措施,保证重块2能在夹具体1的孔中滑动自如。此外,对拨爪10应设置保持机构,以防止其滑出[3]。
1.夹具体2.离心重块3.钢球4.弹簧5.防护罩6.挡圈7.钢球8.螺钉9.浮动介质10.拨爪11.顶尖12.工件
(3)特殊专用夹具的特性
特殊专用离心式端面拨动顶尖相对尾座力顶紧式来说,其优越之处除了能显著减轻工人劳动强度外,另一个非常突出的优点是其允许的极限切削用量可通过切削实验来进行确定,这对于指导实际切削加工过程具有重要意义。
3 结束语
由上述两种典型的特殊专用离心式夹具可以看出,特殊专用离心式夹具的结构研究还有很大的拓展空间。金属切削加工高速化的潮流已随着刀具材料与机床技术的发展而兴起,这无疑为特殊专用离心式夹具提供了一个很好的发展机遇。可以断定,随着机械制造技术的不断发展,特殊专用工装夹具将发挥重要的作用。
摘要：介绍为提高劳动生产率和降低加工成本,在进行各类机械加工时有效地利用特殊离心式专用夹具的方法。零件旋转时产生的离心力,既能夹紧又可固定零件;停止旋转后随着离心力的消失,零件处于自由状态,可轻松装卸零件。采用特殊专用工装夹具既保证了工件的加工精度,又稳定了产品质量,还可改善工人劳动条件,保证安全生产,进而扩大机床工艺范围。
关键词：专用工装夹具,弹性夹头,拨动顶尖,离心力,夹具体
参考文献
[1]陶崇德.机床夹具设计[M].上海:上海科学技术出版社,2005.
[2]李家宝.夹具设计[M].北京:机械工业出版社,2000.
[3]朱耀祥.现代夹具设计手册[M].北京:机械工业出版社,2009.
工装夹具 篇2
1.目 的：
明确工装夹具的申请、设计、验收、使用、保养、维护、保管、报废、型号命名方法，确保工装夹具处于受控状态，增加工装夹具的使用寿命，保证产品品质。
2.适用范围： 适用于公司产品所涉及到的所有工装夹具。3．名词解释： 工装夹具：辅助生产、检验使用的工具或辅助物品。
检测工装：主要指生产时用来测试用的自制或委外加工的装置（测试工装）。4.职责:
4.1.技术部（工艺）负责制定工装夹具管理规范。4.2.技术部工艺、设备工程部负责对工装夹具的评估、设计。4.3.设备工程部负责对工装夹具验收、点检、保养、报废、建档和维护管理工作。4.4.生产部负责对所使用的工装夹具申请、保管、领用、归还。5.内容与要求： 5.1.工装夹具的申请
5.1.1.新产品导入时，由研发部根据客户需要和产品的特殊性或生产要求集中提出采购申请； 5.1.2.量产过程中现场生产人员/现场工艺人员可以根据实际生产需要提出（数量添置/制成改善）采购申请； 5.1.3.所有的申请必须填写《物料申购单》，申请必须注明工装夹具名称，型号，用途和数量要求，以及使用要求说明。5.2.工装夹具的设计
5.2.1.技术部（工艺）根据工艺要求和实际操作，设计出合理的工装夹具； 5.2.2.设备工程部依据设计方案提出采购需求； 5.2.3.工装夹具制成后，由技术部（工艺）、设备工程部进行验收，检验其是否满足生产质量需要。5.3.工装夹具的验收： 5.3.1.工装夹具入厂时，设备工程部应根据技术部提供的夹具清单进行清点，核对送货清单，经核对无误后，签收工装夹具； 5.3.2.工装夹具签收后由技术部、设备工程部进行测试，验证其关键尺寸和是否能达到生产要求，并填写《工装验证报告》，验收完成后将验收文件和相关技术资料归档保存。
5.4.工装夹具的使用：
5.4.1.按照工艺指导的方法正确使用工装夹具，轻拿轻放，不可以私自改装工装夹具； 5.4.2.使用前先按照保养方法进行检查治具，数量是否够用； 5.4.3.每班使用完毕后，应对工装进行清洁，并摆放整齐。5.5.工装夹具的保养：
5.5.1.工装夹具保养由操作人员和设备工程人员进行，操作人员负责使用过程中的日常保养，设备工程人员负责月点检保养； 5.5.2.每班检查夹具外观是否良好； 5.5.3.每班检查工装夹具探针弹簧性能是否正常； 5.5.4.每班检查各连接线焊点是否结实，不松脱； 5.5.5.交接班时必须保证工装夹具的外观、性能的完好。5.6.工装夹具的维护：
5.6.1.生产线严格按照《工装夹具保养记录表》各项目进行按时实施保养工作； 5.6.2.设备工程部每月定期对各工装夹具的保养记录进行审核和点检； 5.6.3.技术部监督工装夹具的保养及实施的有效性。5.6.工装夹具的保管： 5.6.1.设备工程部对新制作的工装夹具建立档案登记记录《工装夹具台账》：领用、发放时需要在《工装夹具领用/归还记录》签名； 5.6.2.工装夹具实行谁领用谁保管的原则，保证工装夹具的数量及性能的完好； 5.6.3.无法使用或者符合报废条件的工装夹具由使用部门退回技术部维修或报废处理。5.7.工装夹具检定、报废
5.7.1.设备工程部负责每日使用的工装夹具的点检工作，填写《工装夹具点检记录表》，点检NG时，及时更换库存备用夹具； 5.7.2.夹具、测试工装因破损或损耗，已无法使用且不能修理时； 5.7.3.该产品停止生产，而夹具、测试工装又不能转作他用时； 5.7.4.因涉及变更，原有夹具、测试工装已不适用，且又不能转作他用时； 5.7.5.因生产工艺变更，原有夹具、测试工装已不适用，且又不能转作他用时； 5.7.6.其他原因导致工装夹具已无法使用必须报废时。5.7.7.由使用部门填写《工装夹具报废申请单》，经技术部和设备工程部确认符合报废条件时，方可允许报废。
5.8.工装夹具型号命名规则：
5.8.1.工装夹具型号规则由四部分组成： ＊＊—＊＊—＊＊—＊＊ 分序号 工装类型 使用分段 工装 第一部分：代表“工装”，用GZ表示。第二部分：代表使用分段
模组线——MZ 组装线——ZZ 检测——JC 第三部分：工装类型： 装配——ZP 检测——JC 焊接——HJ 第四部分：代表分序号，一件编号01，如某件工装有两件，分别编号01和02，依次类推； 举例说明：工装名称：激光焊接压紧夹具——GZ-MZ-HJ-01 捆绑夹具——GZ-MZ-ZP-01 气密性测试接头——GZ-JC-JC-01 5.8.2.品管部所使用的检具同样适用以上编码原则
相关文件及表单： 6.1.相关文件： 无 6.2.相关表单： 6.2.1.《工装验证报告》 6.2.2.《工装夹具保养记录表》 6.2.3.《工装夹具台账》 6.2.4.《工装夹具领用/归还记录》 6.2.5.《工装夹具点检记录表》 6.2.6.《工装夹具报废申请单》
文 件修 订 履 历 序号 主要更改原因/内容 版次号 生效日期 修订日期 1 新建版本 A0 2016-08-024 2016-08-024 2 3 4 5 6 制订部门 技术部 发布日期 批准
审核
夹具翻转机构 篇3
摘 要：本文主要通过CAD模拟和几何计算的方式分析夹具设计过程中翻转定位销与板件干涉的原因，指导，规范夹具设计过程。
关键词：试制夹具翻转机构；定位销；钣金干涉
中图分类号： U46 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）10-156-2
0 引言
随着汽车工业的发展，汽车已经进入千家万户，人们的眼光越来越挑剔，人们对汽车的外观质量及乘坐舒适性的要求也越来越严格。由于车身焊接精度直接影响着整车的外观质量及零件的装配性能，因而车身焊接精度成为评定汽车产品品质的一个重要因素。
汽车白车身焊接精度主要靠夹具进行保证，在试制阶段使用的试制焊装夹具为适应试制阶段车身精度的需要，同时为降低成本，在设计时会减少夹具数量，增加夹具复杂性，故很多制件需要用翻转结构进行定位，因而对夹具的设计也提出了更高的要求。
如果设计不合理会造成带定位销的翻转机构在开闭时，定位销与钣金件发生干涉的现象，如图1所示。
1 翻转机构运动轨迹分析
在CAD中对工装翻转机构上的定位销进行运动轨迹模拟。如图2所示（位置1、2、3分别代表在不同位置的旋转轴）。当快卡的旋转轴到定位销的距离一定时，快卡的旋转轴与图3中定位销A—A截面的延伸面越接近时，产生干涉的可能性越小。
通过在CAD中对定位销与钣金件的相对运动过程进行模拟，发现产生干涉的临界点为下面两种情况（如图4所示）：①定位销的F点与钣金件的E点产生干涉；②定位销的B点与钣金件的C点产生干涉。
2 翻转机构干涉原因分析
将快卡旋转轴与定位销的A—A截面延伸面重合，通过改变快卡旋转轴到定位销的距离，发现当旋转轴到定位销中心线的距离小到一定程度后，会发生第①种干涉情况，即定位销的F点与钣金件的E点干涉，当旋转轴到定位销中心线的距离越大时，干涉的可能性越小。
当F点与E点产生临界干涉条件时，确定定位销中心线与旋转轴的最小距离（最小转动半径）：
连接E、F两点，做EF连接线的中垂线HI，与定位销A-A截面交于一点H，以交点为圆心，做通过E、F两点的圆，图4所示。该圆的半径与定位销的半径相加，即为定位销的最小转动半径。
由于带有定位的压紧结构，其旋转轴到定位销中心线的距离均在200mm以上，远大于表1中得出的最小转动半径的要求。故当旋转轴设计在定位销A-A截面的延伸面上时，定位销与钣金件之间不会产生干涉现象，因此干涉的发生只能是第②种“定位销的B点与钣金件的C点产生干涉”。
现假设旋转轴到定位销中心线的距离为d（图5所示），在产生临界干涉的情况下，确定旋转轴相对于定位销A-A截面上下偏移量（以定位销为BZX-10-4为例）。
①旋转轴向上偏移，如图5，可以看出图6中的A点是产生干涉的临界点。
连结AB，做AB连接线的中垂线，定位销运动轨迹的圆心在AB连线的中垂线上。将定位销的中心线偏移d，与AB连接线的中垂线相交于一点N，该点即为定位销运动轨迹的圆心。计算定位销旋转轴的上偏移量NK：（LA=0.05mm，LB为定位销的定位长度4mm，M为AB的中点，设定位销半径为r，α为旋转轴上偏时NM与MK的角度）
② 旋转轴向下偏移，如图7，可以看出图8中的C点是产生干涉的临界点。
连结CD，做CD连接线的中垂线，定位销运动轨迹的圆心在CD连线的中垂线上。将定位销的中心线偏移d，与CD连接线的中垂线相交于一点H，该点即为定位销运动轨迹的圆心。计算定位销旋转轴的下偏移量HI：（CE=0.05mm，ED为定位销的定位长度4mm，F为CD的中点，设定位销半径为r，β为旋转轴下偏时HF与IF的角度）
即当定位销的定位长度一定时，根据旋转轴到定位销中心线的距离不同，定位销的旋转中心偏移位置的连线形成一条直线，这条直线与定位销的A-A截面的延伸面存在一定的角度（偏移角），该角度只与钣金件與定位销之间的单边间隙和定位销的定位长度有关，且旋转轴上偏所形成的角度（上偏角）和旋转轴下偏所形成的角度（下偏角）相等。当旋转轴的圆心在上偏角与下偏角之间时，不会产生干涉，图9中阴影部分所示。
③通过以上计算得出影响翻转机构中定位销与钣金件干涉的原因。由于各汽车厂在设计夹具时，夹具定位销与钣金件定位孔之间的间隙均为定值，故翻转机构中影响定位销与钣金件干涉的原因为定位销的定位长度。
偏移角与定位销的定位长度存在如下关系：定位销的定位长度越长，偏移角越小，越容易产生干涉；定位销的定位长度越短，偏移角越大，越不容易产生干涉。
其中，R为钣金件上定位孔的半径，r为定位销的定位半径，L为定位销的定位长度。
3 总结
通过CAD模拟和几何计算相结合的方式，确定了造成夹具翻转结构中定位销与钣金件干涉的原因，并通过理论与计算相结合的方式得出设计参考数据，提高夹具设计的合理性。
工装夹具设计的思考 篇4
关键词：夹具设计,机构,白车身,焊接
众所周知,汽车车身质量直接影响整车性能,而车身的焊接夹具是决定车身质量的主要因素之一,因此设计合理可靠的焊接夹具是十分重要的工作。车身焊接夹具的设计是一门经验性、理论性很强的综合性技术,设计时要确定生产纲领,明确使用环境,熟悉产品结构,了解钣金件成形特点,掌握焊接工艺方法,把握白车身装配、检测关键点,通晓工艺要求。只有做到这些,才能对焊接夹具进行全方位的设计。焊接夹具具有以下功能:保证和提高产品质量;提高劳动生产效率;改善劳动条件;降低产品成本。
1 夹具设计必须掌握的几点
1.1 生产纲领
生产纲领是整个焊接生产线设计的基础,焊接夹具是焊接生产线重要组成部分,必须满足生产纲领的要求。因此,生产纲领决定焊接夹具的自动化水平及整条生产线焊接工位的数量,是夹具设计首要考虑因素。它是通过生产节拍体现的。生产节拍时间构成及影响因素见表1。
从表1可以看出,所有时间都与夹具有关系,可以说夹具是生产节拍的决定因素。
1.2 使用环境
焊接夹具能否适应使用环境决定其是否能够正常工作及使用寿命的长短。使用环境一般指电压、气压、温度、相对湿度等,适用焊接方法是夹具对环境适用的重要考量,如CO2焊、涂胶等,在夹具设计时考虑不全面对夹具的功能和使用寿命影响很大。
1.3 参与焊接零件冲压成型特点
了解参与焊接的零件成型特点是对夹具设计基本的要求。对于不同材料、不同料厚、冲压成型的难易程度,夹具设计者都应该心中有数,只有这样,才能采用较为合理的定位、适当的压紧机构,试制时,对现场问题的处理才能得心应手。
1.4 焊接方法的特点
车身焊接夹具设计者要熟悉车身常用的焊接方法,必须清楚焊后有什么变化、对环境会带来什么样的影响。特别是所设计的夹具,使用时要适合所采用的焊接方法。
2 定位的基本原理
由于汽车车身焊接夹具所针对的零件是薄板件,它与一般的刚性零件有显著的区别,因此它不仅要满足精度定位的共性要求,还要充分考虑薄板冲压件易变形的特征。夹具设计中最重要的部分是定位元件的设计,只有对定位原理深刻理解,才不会犯原理上的错误。目前在汽车夹具设计领域里,大家较认可的是N-2-1定位原理(N≥3),它是在传统6点定位原理(3-2-1)基础上,专门针对薄板零件易变形的特点产生的定位原理,这个原理更适用于薄板件的定位。
(1)第一基准面上N个定位点(N≥3),实际上定位点仍然是3个,其余(N-3)个定位点应该是支承点。也就是说其本质仍然是6点定位原理,只不过根据薄板件特点增加了支承点,这些支承点是必要的,通过它可消除薄板件法向方向的变形、自重所引起的变形、由于工件受夹紧力作用而引起的变形。N个定位点(N≥3)必然使接触点不稳定,装配时易产生位置上的干涉,但由于冲压件一致性良好,在调整夹具时只要认真对(N-3)个支承面在一定范围内的调整,就能够取得良好的效果。这也就是在产品试制后期,很多型面的定位点必须根据冲压件或焊接工序件情况调整的理论依据。
(2)第二、第三基准面所需的定位点为2个和1个。由于实际加工所产生的力通常不会作用在这2个基准面上,为了避免弯曲和翘曲,分别采用2个和1个定位点已足够。第二基准面应选用较长的边,定位效果更好
(3)禁止在正、反两侧同时设置定位点。因为极小的几何缺陷都可能会导致薄板件产生巨大的挠度和潜在的不稳定或翘曲
下面以前隔板为例说明N-2-1定位原理在实际设计中的应用。
图1为前隔板焊接夹具定位方案,N为13个定位点,每边设计3个,中间一个定位支撑控制零件大面法向变形,焊钳操作时对零件的作用力主要作用在这个面上,从而使零件的形状得到很好的控制。定位孔1、2分别为第二、第三基准,第二基准控制前后、左右移动,第三基准限制旋转运动,因此第二基准定位销应设计为圆形,第三基准设计为菱形。
两种不同形式的定位压紧结构如图2所示,13个定位定位点形式应按图2中A结构形式设计,B不可取。
生产线各焊接夹具主定位基准要统一,消除基准变化产生的误差是车身焊接夹具有重要的定位基准确定原则。
3 压紧机构的设计要求
压紧机构的设计是设计是夹具设计中最重要的部分,是否合理直接关系到夹具以后的使用效果。设计压紧机构时应满足以下要求。
(1)选择正确的压紧力方向:压紧力的方向应垂直于主要定位基准面,基准面一般较大以求定位稳定可靠,只有垂直,才能使工件更好地保持与定位件接触,从而工件变形较小。3种定位压紧方案如图3所示,只有A是正确的,B、C都不合理,压紧力容易使零件变形,实际设计中设计中很容易犯这两种错误。
(2)选择合理的作用点:夹紧力作用点应作用在支承点上,只有对刚性很好的工件才允许作用在几个支承点所组成的平面内,以免夹紧力使工件弯曲或脱离定位基准。
(3)选择适当大小的压紧力:一般情况夹紧力主要用于保持工件装配的相对位置,克服工件的弹性变形,使其与定位支承或导电电极贴合,对于1.2 mm厚度以下的钢板,贴合间隙不大于0.8 mm,每个夹紧点的夹紧力一般在300～750 N;对于1.5～2.5mm的冲压件,贴合间隙不大于1.5 mm,每个夹紧点的夹紧力在500～3 000 N。至于需要实现工件翻转、工件预反变形、控制焊接变形时压紧力应根据实际情况而定。
(4)应方便操作、安全省力,压紧迅速,减轻劳动强度,提高生产率。
(5)力求简单,尽量标准化。
4 汽车焊接夹具常见的压紧机构原理
4.1 普通气动四杆机构
两种气缸四杆结构压紧形式如图4所示,A、B两种形式是焊夹具最普遍、最常用的结构形式,动力源气缸为四杆机构组成部分。压力的大小由气压、气缸直径、L1/L的比值3个因素确定,前者是环境因素,后两者由设计者确定。优点是结构简单,基本已形成标准系列。缺点是加工完成后,压力不稳定,由气压决定,随着气压波动而波动。
4.2 铰链四杆机构
这种机构多用于手动,最大的特点是利用四连杆机构的死点来实现对工件的压紧,反作用力无论多大都不会将机构打开。铰链四杆结构常见的形式如图5所示。优点是压紧力大,稳定可靠,基本已形成标准系列。缺点是结构较复杂,易损坏。
4.3 气缸—铰链四杆复合机构
铰链四杆复合机构如图6所示,这种机构实际上是将上述两种机构相加,操作方便,压紧力大而且可靠,压力不会随着气压波动而波动。对于需要实现工件翻转、工件预反变形、控制焊接变形等情况,要求压紧力大而且稳定时采用该机构比较合适。缺点是结构复杂,成本较高。总之,根据具体情况选择合理的压紧结构形式,是夹具设计的重要环节。
5 白车身关键部位及其定位的设计要点
夹具作用最终目标是通过使用它焊接出合格的白车身,因此要分析白车身关键的部分,把握关键要点才能取得最终的成功。
(1)前后悬安装孔:车身通过这些孔与车轮联结,也就是说在某种意义上,这些孔的相对位置确定了4个车轮的相对关系,影响驾驶的舒适性、安全性,对汽车整体质量起到至关重要的作用,在夹具设计时应重点对待。最好选做主定位基准,从最初的纵梁与车架的形成到最终的白车身下线始终作为主定位基准,既保证了车身的关键点,又做到了基准统一。
(2)门框的尺寸:它决定车身与门的配合关系,影响门缝间隙,从而影响整车外表的美观及密封性,是白车身制造过程中最关注的部分。当侧围是整体时,前、后立柱上必须有主定位基准;当侧围为分块时,则门框应在侧围总拼焊接夹具上形成,总拼焊接时应以门框及工艺孔定位,且从组件到总拼定位基准也应统一。无论哪种情况,在车身焊接时侧围主定位基准应与车身总拼时的主定位基准统一。
(3)前后挡风玻璃框尺寸:这个尺寸一般在车身总成焊接时形成,误差积累较大,由于玻璃装配时很难调整,所以在夹具设计时必须对此处严格控制。
6 建立夹具数据库进行模块化设计
利用三维软件CATIA、UG以及二维软件CAD可建立夹具设计数据库,如元件库、典型夹具库、标准件库等。有了这些基础资料库,就可以进行模块化设计,在计算机上快速做出三维实体夹具数模,一目了然,便于对夹具进行优化和改进。在使用数据库的过程中将好的方案、思路不断加进去,增加积累设计经验,从而不断地丰富、完善数据库,提高公司整体设计能力,也便于新人的学习与培养。
7 夹具必须满足白车身精度要求
白车身精度主要从以下两个方面体现:①车身骨架精度是指各关键定位、安装点及型面空间相对关系,一般为三维坐标值,采用三坐标测量;②车身外观是指五门一盖、翼子板、加油口盖等装配后与车身形成的段差与间隙。不同的车型精度要求是不一样的,轿车车身三坐标测量值偏差一般控制在1～1.5mm;外观段差与间隙不同的地方要求不一样,偏差一般控制在0.5～1 mm;其他车型要求相对会低一些。焊接夹具的设计既要保证各分总成的精度要求以及工序件之间的焊装匹配要求,又要最终确保车身的焊接精度。此外,还可以从以下几方面考虑:从整条生产线着眼,制定合理可行的定位基准系统;控制各分总拼的误差走向,确保各分总拼之间匹配满足工艺要求;在分总拼夹具设计时,要了解各零件的功能、作用,关注测量点。
8 夹具设计新的理念
随着科学技术的发展,夹具设计理念也在不断更新,新理念也不断推出。
(1)三位统一:即在白车身焊接过程中3个关键功能作用点的位置相对统一,3个关键功能作用点是指定位点、压紧作用点、焊接起始点,是白车身焊接过程中缺一不可的。其位置的关系既相互矛盾,又相互关联和统一。从夹具设计的角度出发,焊接起始点的位置与定位压紧的位置越远越好,结构设计空间会大一些,自由一些,也可以延长夹具的使用寿命。但从产品成型的角度考虑,3个功能作用点越近,产品焊接成型越稳定、可靠,如果定位准确、压紧合理,合格率就会越高。随着对产品质量要求越来越高,“三位统一”的理念得到越来越多大型汽车制造公司的重视。
(2)定位机构的可调与稳定:“定位单元在组装时应采用垫片,以便在3个方向上进行位置调整”是夹具技术要求最常用的术语。实际上在3个方向上调整是很少用,大多是在2个方向上(如定位销),有的是在1个方向上需要可调(如定位块)。常用的方法有“L块法”和“连接块法”(如图7所示)。在需要调整的2个方向设计3 mm (1 mm+1 mm+0.5 mm+0.5 mm)调整垫片,便于在试制时根据要求作适当的调整。从定位稳定、可靠的角度考虑调整垫片数量,一般厚度控制在5 mm以下,过多地调整垫片会使连接不可靠,增加夹具维修、管理的难度。
(3)夹具整体定位型面数控:将1个整体焊接夹具所有定位型面装配完成后,一次性数控精加工,确保各定位型面准确。
9 结语
焊接夹具是白车身制造过程中主要保证手段之一,如果没有合理、可靠的焊接夹具,就不可能制造出合格、优质的汽车。夹具设计者责任重大,不仅要有良好的夹具知识基础,还要有解决具体问题的能力和丰富的设计经验。夹具设计是一项充满挑战性的工作。
注:1——L块、连接块;2、3——调整垫片;4——定位支座。
参考文献
[1]陈焕明.焊接工装设计[M].北京:航空工业出版社,2006.
工装夹具设计的基本知识 篇5
1．夹具设计的基本要求 （1）工装夹具应具备足够的强度和刚度 （2）夹紧的可靠性 （3）焊接操作的灵活性 （4）便于焊件的装卸 （5）良好的工艺性 2．工装夹具设计的基本方法与步骤 （1）设计前的准备 夹具设计的原始资料包括以下内容： 1）夹具设计任务单； 2）工件图样及技术条件； 3）工件的装配工艺规程； 4）夹具设计的技术条件； 5）夹具的标准化和规格化资料，包括国家标准、工厂标准和规格化结构图册等， （2）设计的步骤 1）确定夹具结构方案 2）绘制夹具工作总图阶段 3）绘制装配焊接夹具零件图阶段 4）编写装配焊接夹具设计说明书 5）必要时，还需要编写装配焊接夹具使用说明书，包括机具的性能、使用注意事项等内容。 3．工装夹具制造的精度要求 夹具的制造公差，根据夹具元件的功用及装配要求不同可将夹具元件分为四类： 1）第一类是直接与工件接触，并严格确定工件的位置和形状的，主要包括接头定位件、V形块、定位销等定位元件，
2）第二类是各种导向件，此类元件虽不与定位工件直接接触，但它确定第一类元件的位置。 3）第三类属于夹具内部结构零件相互配合的夹具元件，如夹紧装置各组成零件之间的配合尺寸公差。 4）第四类是不影响工件位置，也不与其它元件相配合，如夹具的主体骨架等。 4．夹具结构工艺性 （1）对夹具良好工艺性的基本要求 1）整体夹具结构的组成，应尽量采用各种标准件和通用件，制造专用件的比例应尽量少，减少制造劳动量和降低费用。 2）各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量，装配和调试方便。 3）便于夹具的维护和修理。 （2）合理选择装配基准 1）装配基准应该是夹具上一个独立的基准表面或线，其它元件的位置只对此表面或线进行调整和修配。 2）装配基准一经加工完毕，其位置和尺寸就不应再变动。因此，那些在装配过程中自身的位置和尺寸尚须调整或修配的表面或线不能作为装配基准。 （3）结构的可调性 经常采用的是依靠螺栓紧固、销钉定位的方式，调整和装配夹具时，可对某一元件尺寸较方便地修磨。还可采用在元件与部件之间设置调整垫圈、调整垫片或调整套等来控制装配尺寸，补偿其它元件的误差，提高夹具精度。 （4）维修工艺性 进行夹具设计时，应考虑到维修方便的问题。
浅谈组合夹具设计应用 篇6
[关键词]组合夹具；特点分析；工作原理；应用设计
[中图分类号]TG75
[文献标识码]A
[文章编号]1672—5158（2013）05—0173—01
在我国，组合夹具是一种先进的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同的形状、不同规格、不同尺寸、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成，其结构灵活多变，适应性广，元件可长期循环使用，目前已为众多制造行业所采用。就目前来说，组合夹具分为槽系和孔系两个系列。
在加工工件前，笔者认为，要酌情根据工件的工艺要求采用设备和夹具设计原则，选取夹具元件、确定元件间的位置关系、组装出机械加工使用的工装夹具。在现实使用中由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、成本低、适应产品更新换代的要求，提高了企业的竞争力，所以日益受到企业的喜欢。
1组合夹具特点
根据笔者多年来的实际工作经验总结得知：组合夹具的基本特点要满足标准化、系列化、通用化三个特点，具有组合性、可调性、柔性、应急性和经济性，使用寿命长，能适应产品加工中的周期短、成本低等要求，比加工中心较适合加工中心应用机床配件。总体说来优点可以归纳为节约钢材和降低成本，能不断缩短生产准备周期，提高企业工艺装备系数等。
2基本结构
在这里笔者按在组合夹具中的作用，地位结构特点，把组合夹具的元件划分为夹具体，夹紧元件及定位装置（或者称夹紧机构），定位元件及定位装置及对刀，引导元件及装置，分度，对定装置等。但要注意，每个夹具不一定所有的各类元件都具备，如手动夹具就没有动力装置，一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之，按照加工等方面的要求，有些夹具上还需要设有其它装置及机构。
3定位原理
它的定位原理主要是6点定位，在这里面以6个自由度的消除，以便找出较合适的定位夹紧方案.一个物体在空间可以有6个独立的运动，即沿X、y、z轴的平移运动，分别记为。X1、Y1、z1；绕X、Y、Z轴的转动，记为X、y、z，习惯上，把上述6个独立运动称作6个自由度.如果采用一定的约束措施，消除物体的6个自由度，则物体被完全定位.例如讨论长方体工件时，可以在底面布置3个不共线的约束点，侧面布置2个约束点，端面布置一个约束点，则底面约束点可以限制X2、Y2、Z2 3个自由度，侧面约束点限制X1、Z12个自由度，端面约束点限制_vc这个自由度，就完全限制了长方体工件6个自由度。
4组合夹具设计应用
在我国，组合夹具设计应用比较广泛，笔者现在根据工作性质对其做一论述，以便在今后的工作中借鉴参考。
5在数控机床中应用
目前，随着机械制造业发展，对于组合夹具数控机床有许多不同于普通机床的特殊要求，这就要求组合夹具元件能大、中融合一体，安装在同一块基础板上，以适应单件或多件同时加工等。孔系夹具靠销孔定位，这就要求坐标孔系一定，组装程度简单，无需测量调整就能确定工件在机床坐标中的位置。当使用多夹具基础板时，既可组装单个大零件夹具，又可组装多个中小零件夹具，工效高，柔性好。
5.1动态虚拟装配应用设计。在这里，加工工件在组合夹具上的定位夹紧和最终装配是该设计应用的关键部分。这通过使用软件在计算机上完成产品零部件的实体造型、虚拟装配、干涉分析等多次协调的设计过程，以杜绝由于零件设计的错误积累而导致产品的返工现象。
笔者认为，Inventor完成这项工作非常容易，只须定义出工件与各组合夹具组件之间的关系，系统就会根据给出的约束关系将工件和夹具组件自动安装到位，如果改变原有设计，与其相关的夹具组件位置也会自动改变。Inventor自适应的功能使得夹具组件的一些在零件设计阶段难以确定的尺寸可以在装配中加入关系或进行约束来自动改变，从而真正实现了设计的互动。
5.2加工特殊工件中的应用。在组合夹具使用过程中，针对一些形状复杂、尺寸较大、要求精度较高、定位压紧有困难的零件，单纯用组合夹具无法完成的，笔者建议可以采取以下方法：设计专用零件配合组合夹具元件使用。使用最多也最常用的是设计制造专用定位心轴和钻模板。因工件孔定位时，多数情况下不是最后工序，孔没有做到尺寸，都留有磨量。由于产品图样和工艺要求不一样，孔所留的磨量各异，组合夹具元件不能满足要求，为保证定位精度，设计制造专用定位心轴或者定位盘，下面与组合夹具元件一级精度配合，上面和零件孔配合，从而解决了定位精度问题。
结束语
不管怎么说，组合夹具的设计应用，决定着加工元件的技术和经济效果。为使组合夹具既能保证精度要求，又有高效率和低成本的性能，设计时应满足下列要求。
第一，应注意减少积累误差，保证有足够刚度。故应减少配合层次，做到结构紧凑合理，可按加工元件精度要求设置检验装置。
第二，应有良好的继承性，不因产品更新换代而报废，能适应于不断增加同类型新产品零件的加工。因此在设计组合夹具前，要求对同类型零件的结构要素、工艺特征、尺寸精度等做详细地调查、分析，了解产品功能及发展方向，从而使组合夹具的设计对现有产品有很高的适应性，对新产品的发展有良好的继承性。
第三，夹具上的可调节和可更换元件，应能保证装夹同一工件组内任何零件，在调节时操作简单、快速，组合整件与基体间的配合应注意采取措施避免靠摩擦力来承受作用力。
参考文献
梯面磨床的工装夹具设计探讨 篇7
电磁吸盘与工装的图1如下:
从图1上可以看见电磁吸盘是由磁盘体, 电磁线圈和面板组成, 面板是由内板、隔磁铜环和外环板三件压合成一体的, 电磁线圈产生的吸力线被隔磁铜环分隔后分别在外环板和内板上形成了吸盘的南北极, 外环板和内板上分布有若干安装孔, 分别用来安装工装的定位环 (有的厂叫面膜) 和定端面盘 (有的厂叫吸盘) ;定位环与面板的外环板接触, 定端面盘与内板接触, 磨削活塞环时, 磁力线由定位环和定端面盘通过工件形成一个吸力通道, 将活塞环紧紧的吸靠在定端面盘上。
符合电磁吸盘电磁原理的工装必须满足以下尺寸关系:
1.工装的定位环的外径D0应该小于或等于电磁吸盘的外径D;
2.定位环的d4直径应该大于或者等于隔磁铜环的外径d3;
3.定端面环的外径d2小于或者等于隔磁铜环的内径d1。
如果直径d2大于了d1, 或者d4小于了d3, 则会影响电磁吸盘的吸力效果。特别是所磨的环径太小, 或者太大时, 这样的错误就屡见不鲜了, 我发现过磨较大环时, 某些厂的工装其定端面盘的外径d2已经超过了d3;磨较小环时, 其工装的定位环内径d4也超过了d1, 这样的工装, 吸力线已经通过定端面盘 (磨较大环时) 或者定位环 (磨较小环时) 形成了短路, 在环上的吸力就非常微弱, 这样磨出来的活塞环肯定尺寸或者表面粗糙度都达不到要求, 当遇到这样的问题时, 厂里的工艺人员大多焦头烂额在机床或者活塞环的前道工序以及热处理等环节上去找问题, 而忽略了工装的问题。
不少工装设计者他们不清楚机床上电磁吸盘的d1和d3尺寸是多少, 建议设计者亲自到车间去测量一下这几个尺寸, 并且搞清楚电磁形成原理与吸力线的传播路线, 这对工装设计是非常必要的, 明了这些尺寸关系才能设计出合理的工装。尤其是加工大环 (活塞环外径d已经大于d3) 或者小环 (活塞环外径d大大小于d1) 时更应该注意, 不能照抄, 必须综合运用机、电知识才能设计出合适的工装夹具。
还要提请注意的是有的设计者认为只要定端面盘或定位环不跨过隔磁铜环, 吸力线就不会损失, 设计者这样想是因为他们不了解机床的工况, 在磨削时, 会有不少磨下来的金属微粒由于剩磁的存在而沉积在铜环上, 若是定端面盘与定位环靠的太近, 很快这些金属微粒就会沉积成厚厚的一层而造成磁路短路。
焊接工装夹具的教学方法探索 篇8
1课程特点及教学模式
《焊接工装夹具》是一门既重理论知识又重实践的工程应用性课程,更是课程设计中一个综合性较强的工程训练环节。 本课程主要介绍了焊接工装特点、工件的定位原理及定位器设计、夹紧装置设计、焊接工装中常用动力装置、焊接工装设计方法、焊接工艺装备实例等方面的内容。课程内容的理论难度差异很大,部分内容一讲学生就能很容易明白,但是,有些内容非常抽象,学生很难掌握,如果原理性内容在讲授过程中陈述较多,推理性较少,加之缺少实践学时,那么,学生的记忆量就非常大。目前的授课过程中,采用借助多媒体以图片形式讲授,但因学时有限,课程内容抽象枯燥,缺少主动思考,国内焊接专业的教材、辅助教材、相关读物及课件都非常少,可查阅的资源有限,这在很大程度上影响了学生学习兴趣,因此,探索有效地教学方法提高教学质量势在必行。
2借助多种教学方法以提高教学质量
教学方法包括教师教的方法和学生学的方法两大方面,目前有讲授教学法、案例教学法、情景教学法、讨论教学法、体验教学法等。教授方法是根据教学任务和学习方法进行讲授, 否则因为缺少针对性和可行性而不能有效地达到预期的教学目的,但是,由于教师在教与学过程中处于主导地位,必须着眼于工程应用实际,立足于书本而不是课本,扎根于教改前沿, 更重要的是让学生学以致用,并与时俱进,提高教学质量,特别是高校专业课的教学。高校专业课教学是传授专业知识、培养专业技能、提高人才质量的重要手段,所以,寻找焊接工装夹具有效的教学方法,对提高学生分析问题和解决实际问题的工作能力很重要。
2. 1讲授法
讲授法是教师通过简明、生动的口头语言向学生系统地传授知识,发展学生智力的方法,表现为讲述、讲解、讲读、讲演四种形式,讲授法能够一定的时间内,教师按照一定教学体系和步骤向学生传授知识,具有效率高、可控性好等优点。对于焊接工装夹具而言, “定位原理及合理应用”知识点采用讲授法讲解,学生比较容易接受,但是,对于 “定位器和夹紧装置设计”的基本原理,涵盖内容较多、原理性和实用性较强, 采用单向性信息传输方式的讲授法,会导致学生思维移动,更重要的是学生容易忘记所讲的内容,而且听的时间愈长,记住的东西愈少,因此,非常有必要采用文字、图、模型等形式对照讲解,使抽象的事物简单化,更形象直观地理解所讲授内容。然而,对于 “焊接夹具定位和夹紧过程的实现” 很难理解,通过收集的工程图片和影像进行讲解,使枯燥的教学内容变得生动活泼起来,达到事半功倍的效果。
2. 2案例教学法
案例教学法以培养和发展学生主动参与课堂讨论为目的, 通过具体实例进行课堂教学,能够调动学生学习兴趣和主动性,非常有利于培养学生的创新能力和理论联系实际的能力。 图1为某军工企业的产品—踏板支架为案例进行讲解时,对几个相关知识点连成一条主线的方法,就能很容易地让学生理解并掌握深层次的原理,踏板支架共有12条焊缝,设计焊接夹具保证焊接变形控制在要求内,根据企业夹具实例,首先明确设计任务: 分解踏板支架的样图、焊接组件图及技术要求,分析焊接工艺,确定焊缝焊接顺序,查阅夹具部件标准; 再拟定工装方案,确定机械化、自动化程度以及专用还是通用夹具, 根据N - 2 - 1定位原理,结合示意图、样件定位演示让学生掌握基准的选择以及在第一、第二、第三基准面上的定位自由度数目,再根据板件特点设计定位元件,使踏板前后板、左右板以及支板定位元件类型和具体结构必须保证工件的定位基准形状和精度,对于夹紧装置,要求夹紧力有利于减小工件变形, 特别注意夹具的设计减小侧板的两个孔变形的影响; 最后进行必要的计算,如几何关系、定位误差、夹紧力、受力强度与刚度等。通过一个案例,让学生把知识点都连贯起来,学以致用,更使学生的工程应用能力得到锻炼。
2. 3情景教学法
情景教学模式是以情景为载体引导学生自主探究性学习, 提高学生分析和解决实际问题的能力。从传统教辅工具的 “静态学习”到 “动态学习”的飞跃,以形象逼真的情景,给学生以真实感,让学生消除学习疲劳,激发学习兴趣,提高学习效率。比如手动铰链- 杠杆夹紧机构的自锁原理: 利用肘杆铰链的反向力变向( 对夹紧力有力) 而实现自锁,如图2所示的曲柄摇杆机构,以摇杆为主动件,曲柄为从动件,当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时,连杆与曲柄共线,若不计各杆质量,连杆加给曲柄的力将通过铰链中心A,由于对A点不产生力矩,不能使曲柄转动,这种位置称为死点位置,也就是自锁位置,依此实现工件夹紧。如果采用情景教学方法,将图3的快速夹紧机构带进课堂,将红色把手压下,当2、3、4三个点共线时, 无论在夹紧杠杆上的反作用力F多大,都不能使连接板转动, 真实再现自锁过程,学生动手感受自锁过程对理解其原理有很大的帮助。
2. 4讨论教学法
讨论教学法是在教师精心准备和指导下,为实现一定的教学目标,通过预先设计与组织,启发学生就特定问题发表自己见解的教学方法。这种教学方法在所有课程的教学过程都能用到,但是并不是课程所有的内容都适合讨论法教学。在焊接工装夹具授课过程中,针对某汽车公司尾灯的焊接夹具设计,采用讨论教学法,同学们以自由组合的形式分为小组,并自选命题,让小组所有同学都参与到明确的任务中,每个学生看问题的角度不同,焊接夹具设计方法就不同,学生根据自己设计思路揭示焊接夹具设计的基本原理,并以这些设计观点和看法通过讨论的方式,在小组中相互沟通、相互合作、共同负责,从而完成共同的目标。值得注意一点是,学生任意组合3 ~ 6人小组,但是,一定要保证小组的学生个性多样化,这样才能充分调动学生的积极性,那样,表达不同意见的机会也就多些。 在学生陈述命题任务完成的过程和设计方法时,由其他组的同学评价和辩论,以加深对焊接工装夹具定位、夹紧原理和设计的理解、掌握和应用。因此,采用讨论法能够充分调动学习主动性、积极性、培养和提高学生的独立分析和解决问题的能力,更重要的是培养和提高学生口头表达能力,因为讨论过程就是学生把自己的设计观点通过口头语言的形式准确、清楚、 全面地表达出来,为了不影响团队的情况下,只有主动思考、 设计,才能阐明自己观点、驳斥对方观点,这也使得口头表达能力得到锻炼和提高,同时,借助考核方式的多变性、灵活性以提高学生学习兴趣,比如,课程成绩的5% ,是讨论的成绩。
2. 5体验教学法
体验式教学法是指在教学过程中,教师通过提供信息、资料和工具等多种途径,让学生在不断的 “体验”中 “获得知识、发展能力”。根据该教学方法特点,非常适用于焊接工装夹具的课程讲授,因为,此法不同于案例法的讲授,需要有焊接产品让学生动手操作,例如某款汽车摆臂的焊接夹具设计, 根据摆臂产品特征和企业需求,学生通过动脑、动口、动手设计不同功能的焊接夹具,模拟真实焊接夹具装配和使用等活动过程,通过获取夹具设计的感性知识理解抽象的原理概念,经过对夹具设计的感受、评价等,建构自己对夹具知识的理解, 逐步发展体验学习的能力,这充分调动学生的积极性和思考探索状态,该种教学方法在实践中获得了同学们的认可和赞同。
3结语
托辊轴铣扁工装夹具的设计 篇9
托辊轴为皮带机中的一个零件, 而皮带机作为我厂的主导产品, 规格为30×505, 坯料为冷拨轴, 生产批量大, 如果托辊生产线产能300件/班, 现在的问题是铣床人员少, 铣22扁方工序成为瓶颈环节, 需解决的问题在我厂现有的设备条件下如何提高铣扁方效率。假如要利用X2012D龙门铣进行托辊轴扁方铣削, 不仅效率较低而且长期占用机床, 降低了机床利用率, 加大了其他工序产品的生产压力, 不能充分利用X2012D龙门铣, X2012D龙门铣是我分厂的主要设备之一, 承担着很重的生产任务, 因此必须找出解决办法。对于企业来说尤其是分厂车间来说, 科技的作用更多地表现在“四新推广”和小改小革方面。企业中小改小革的课题很多, 应用范围很广, 涵盖企业生产效率的提升、工艺的改进、设备的改造、安全的提升、质量的提高等多个方面, 小改小革的作用可不能小觑, 常常能发挥大作用, 况且积少成多, 汇溪成流, 终究形成推动企业技术的进步的强大力量。
1 设计方案分析
1.1 工装设计思路
设计此夹具的思路就是从夹持和定位出发, 且要求夹持数量要多, 夹持方法便于操作。先解决定位的问题, 定位的理论基础就是6点定位原则。一个尚未定位的工件, 其位置时不确定的。以长方体为例, 它可沿X、Y、Z轴移动, 也可以绕X、Y、Z轴转动不同的位置, 用来描述工件位置的不确定性, 合称为工件的六个自由度。其中沿着X、Y、Z轴移动的称为移动自由度, 绕着X、Y、Z轴转动的称为转动自由度。工件要正确定位首先要限制工件的自由度。根据实际需要对自由度进行限制, 分为完全定位和不完全定位, 欠定位是不允许出现的。本设计只需把影响加工精度的自由度限制就可以满足要求, 如图1所示。
原有托辊轴铣扁夹具存在的特点和问题:传统的夹具形式特点是夹持坚固可靠, 缺点是轴料排布疏散, 一次铣削数量较少, 不能充分利用机床的加工范围, 占用空间较大, 紧定螺栓多, 辅助时间长, 生产效率不够高。
1.2 工装结构组成
针对原有托辊轴铣扁夹具存在的问题, 根据托辊轴的结构特点和精度要求, 我以此为出发点设计出一种新型的托辊轴铣扁夹具。该夹具主要由U形座、底板、压块组成, 将底板与机床工作平面固定, U形座焊在底板上, 并选取M30螺栓将压块与U形座紧固。如图2所示。
设计制作完成后, 立即投入试验, 这种设计有效解决了一次铣削数量少, 不能充分利用机床加工范围, 占用空间大的问题, 但在铣削过程中托辊轴压紧强度不够, 出现松动的现象, 这必然会造成铣削尺寸偏差。随即我们围绕这个问题展开研究, 并经过一系列的计算证明压块压紧的力已经足够压紧, 由于未在托辊轴的侧向给一个力而造成了在铣削过程中产生松动现象。
于是我们对压板进行了改进, 保证一侧扣深不变, 另一侧扣深减小, 并在水平方向增加一条M20紧定螺栓, 用螺栓将托辊轴从水平方向紧固。如图3所示。
经过改进后, 再次进行试验, 一次装卡20根托辊轴, 解决了铣削过程中工件松动的现象, 待铣削完毕后, 对工件进行测量, 完全满足图纸要求。传统的托辊轴铣扁工装一次切削6根托辊轴, 经过改进的托辊轴铣扁工装一次可切削20根, 可同时使用3个铣托辊轴工装并排放置在X2012D, 同时加工60根托辊轴, 考虑到辅助时间, 我们在使用新工装后, 生产效率可提高近9倍。预计每年可获得经济效益约11万元。
2 结语
通过设计和运用新型托辊轴铣扁工装, 大大提高了生产效率, 降低了员工的劳动强度, 调动了操作者工作的积极性, 解决了我厂托辊轴生产效能低下, 人员储备不足的问题, 打破了固有思维模式, 激发了人们创新的热情。我分厂在设计并使用此托辊轴铣扁工装后, 其设计理念得到大家肯定, 在多个班组和相关工序间争相效仿, 打破了固有的装卡思维模式, 激发了人们大胆创新的意识。
摘要：针对我厂支柱产品皮带输送机中部件托辊设计出了一种托辊轴铣扁工装夹具, 有效解决了我厂托辊生产批量大、铣工人员较少的难题, 大大提高了托辊轴铣扁效率, 提高了机床利用率。
关键词：皮带输送机,托辊轴,效率
参考文献
实际生产中机床工装夹具的设计 篇10
1 夹具精度设计
在精度设计中,必须重视两个重要的条件:夹紧和定位。只有这样,才能保障工件的进度。
1.1 夹紧
在进行机械加工时,因为工件会受到惯性力以及切削力等作用的影响[1],所以要确保在此外力作用的影响下,其工件还要能确保家具中元件位置不出现改变与振动。因此,必须要将夹紧装置设置好,尤其当工件定位后,有效固定工件并在其加工中确保位置不变,这称之为夹紧装置[2]。在工件的夹紧过程中,夹紧效果能对工件的生产、表面粗糙度以及加工进度有一定的影响。所以,在对夹紧装置进行设计时,必须要做到几点原则,分别是工件不移动、不变形、不振动、安全可靠、经济使用等。只要遵循这些原则所设计的夹紧装置,才能有更大的实用性。
1.2 定位
夹具设计中,最为重要的设计内容是做好工件定位工作,以保障加工精度。首先,必须要使定位的元件、方法以及基准等的选择正确,同时要对误差进行相应分析。如果夹具被反复使用过,其元件的耐磨性以及强度也要注意,要最大程度使夹具满足工件中所有对加工精度的要求。
一般来说,在夹具设计中非常重要的任务就是工件定位,而工件定位主要是让工件在夹具的放置中能做到同一个位置。如果工件未有效定位,其位置自然也无法确定。其中,必须要有效设置6个约束,将6个运动中的自由度很好地进行约束,即6点定位的原理。工件中的自由度均有效被约束[3],那么工件中的位置自然也能确定好。不过,在对工件进行定位时,还需要对其进行认真地分析。进行定位分析时,如何正确选择定位基准是一个非常重要的问题。如果能够较好地选择定位基准,那么定位方案将很好确定,而定位方案的合理性对工件加工的精度有较大的影响。所以,在进行工件定位时,表面能将定位中基准线的所有线与定位很好体现,即定位基面的意义。
2 结构设计
在进行结构设计的时候,夹具的重复使用以及长期设计中,有几点细节需要引起重视。特别是在实际的生产中,能做好以下几点,可以最大程度地提高劳动效率,节约生产成本。
2.1 耐用性
即使夹紧部件一样,若设计的结构不一样,那么使用寿命自然也不相同。比如,两侧的压板受力处都属于两侧受力[4],其中间的开口压板刚性明显更好,也更加耐用,在一定程度上还可有效节省成本。再如,在中间开口以及侧开口的机床压板中,即使其工作中受力的方位以及大小一样,然而因为结构不一样,所以受力作用点也是不一样的。如果其压板受力的地方在开门口一侧,那么就属于单边的受力。因此,在相同的性能要求得以完成的时候,需要多选择一些耐用性强的结构。
2.2 统一性
夹具如果非常复杂,其中必然会有调节与辅助支撑以及多处的压紧等元件进行设置。比如,螺栓和螺母都是应用螺旋来压紧。因为受很多因素的影响,包括夹紧力度、空间大小等,针对不同部位,螺纹的选择自然也不一样。如果依照理论设计元件外形,其操作部分也不一样。外齿尺寸不相同,使用者就需要应用完整的工具进行操作。对加工来说,这不仅会有很大不便,而且其效率也会相对降低。比如,在设计需要长期应用的工装夹具时,针对不一样;螺纹要应用外形尺寸相同的螺母以及螺栓,那么在其使用中只要有一样工具,就可以有效调节以及夹紧绝大部分的夹具,以有效减少因为加工形成的辅佐时间,相应提高生产效率。
2.3 注重定位元件
在进行镗床以及铣床夹具设计时,其结构较为复杂时必须引起注意。如果夹具元件以及加工部位无法进行加工,需要将定位以及找正等基准面设计留下来。在工装夹具的设计中,该细节往往被忽略,一定程度上给现场的生产带来不便。
3 结束语
综上所述,夹具设计在机械制造业中有非常重要的应用意义,所以在进行工装夹具的设计工作时,(下转第78页)(上接第76页)需要对细节引起重视,针对每一件事都能得到相应的改进以及有效的总结,只有这样才能使机械制造业不断发展,有效提高生产效率,大幅度降低成产成本,设计出与生产现场更为贴近的工装夹具。
摘要：随着我国社会经济的不断发展,机械制造业的发展也越来越快。现阶段,在机械制造业中,机床的应用非常广泛,同时也在一定程度上促进了机械制造业的不断进步。本文将重点对机床中夹具的设计原理、方法以及应用进行详细分析与探讨。
关键词：生产,机床,工装,夹具设计
参考文献
[1]刘曙光.一种简单可靠的数控加工工装夹具设计[J].科技创新导报,2014,12(16):219.
[2]谢冬,王晓霞.浅谈实际生产中机床工装夹具设计[J].世界家苑,2012,03(11):266-267.
[3]张国政,徐小飞,刘顺,等.面向数控加工的一体多件装夹夹具设计[J].安阳工学院学报,2014,13(4):14-16.
基于车床夹具加工与设计研究 篇11
关键词：工装 夹具 组合夹具
笔者结合实际操作重点就夹具的设计步骤和方法进行了分析，设计了一套符合夹具的设计思路，并在保证工件加工质量的前提下，提高了生产效率，降低了生产成本，且操作方便、工作安全和减轻了工人的劳动强度。类似的夹具设计在生产车间是会经常碰到的，因此，在平时生产过程中，应注意积累和总结，在需要时才能设计出简单、适用的专用夹具，为社会主义建设作出应有贡献。
1、夹具的分类
按照使用的机床种类可以分为：车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、磨床夹具和镗床夹具等。按照其通用性格和使用特点，通常可以分为通用夹具、专用夹具和组合夹具三类。其中专用夹具是为某工件的某一工序的加工要求专门设计制造的夹具。这种夹具结构紧凑、操作方便。
2、夹具的组成
定位装置作用是使工件在夹具中占据正确的位置。夹紧装置作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确位置。对刀或导向装置作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。连接元件作用是确定夹具在机床上的正确位置。夹具体是机床夹具的基础件，通过它将家具的所有连接元件连接成一个整体。其他元件或装置是指夹具中因为特殊需要而设置的元件或者装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。
3、专用夹具的作用
保证加工精度提高加工质量采用夹具后，由于工件相对于机床和刀具的正确位置由夹具保证，所以工件的加工过程中，各相关表面间的位置精度就可以得到保证，并比划线找正所能达到的位置精度高。同时每一批工件基本上都能达到相同的位置精度。因而不仅工件加工精度高，而且质量也稳定。提高劳动生产率降低生产成本采用夹具后，既省去了划线、找正等辅助时间，且定位、夹紧快捷；有些夹具还可以提高了工件或车刀的刚性，这样便可以提高切削用量，因面提高劳动生产率。若再采用气动或液压传动来驱动夹紧装置，则效果更为显著，同时可以大大减轻工人的劳动经度。在批量生产中使用夹具，可以保证加工精度、稳定产品，质量、提高劳动生产率、降低对工人技術水平的要求均利于降低生产成本。
解决车瘩加工装夹中的特殊困难有些工件不论数量多少，不用夹具是很难保证加工质量的，甚至无法加工。扩大机床的加工范围在单件小批量生产时，工件的种类多，而工艺过程较复杂，当机床的种类不齐全时，可对某种机床经过适当改造并加装适当的夹具，使机床“一机多用”。如在车床的中滑板上装上镗模，车床就可以当镗床使用。降低工人劳动强度及技术等级用夹具装工件方便、省力、安全。当采用气动、流动等夹紧装置时，可以减轻工人的劳动强度，保证安全生产。用夹具装夹时，工件的精度由夹具本身保证，因而可以降低对工人的技术要求。
4、专用夹具设计分析
夹具实例分析：钻、铰定位销孔夹具设计，夹具主要用来加工大头端面定位销孔的，在车床曲轴或船舶曲轴等中，定位销孔一直起着关键的作用。要标准才能对后工序飞轮孔加工保证其精度和位置差，才能让主机的跳动、点火和装配飞轮很稳定。定位销孔一直是一个精度和形位公差要求很高的部位，好比曲轴的咽喉。所以，需要有较好工装夹具来保证。为节约成成本，钻床采用一般的ZC40小钻床，钻夹头采用精度高的钻石牌钻夹头；考虑选择采用合理的装夹方式保证其稳定性和工装的耐磨、互换性：工装夹具零部件的材料、热处理和加工工艺能否可行等；对提供加工定位销孔的机床做主轴和主轴套跳动和间隙等；钻夹头的跳动，铰刀的锥度和跳动：工装夹具装配基准、坐标定向和装配校基准的难度。
5、定位元件确定
机床曲轴为大批量生产，采用手动夹紧的夹具不仅结构简单，在生产中的应用也比较广泛，另外，采用手动夹紧，原始夹紧力可以连续作用，加紧可靠，方便实用。曲轴属于轴类零件，在本道工序夹具的定位元件还是选用两个V形块，一个支承板来对曲轴轴向方向定位，采用一个靠山作为角度方向的定位。V形上用的抗磨块，因为它零件是线接触，容易磨损一处，就要采用热处理后，硬度较高的材料，实践证明，用Tl0A的材料的都容易磨损，也为节约成本，我们采用镶嵌白钢的方式，白钢成本较低，能耐磨。曲轴定位销孔的两个方向多的垂直度要求10：100mm，因此，对支承板的要求较高，其经常磨损的地方要进行热处理，同时，不能与轴颈R像干涉，保证装夹中不会存在抵触点。夹具体支承座，该部件采用HT200的材料，主要该材料经过失效处理后，稳定性好，不易变形，加工方便和可在利用价值高有点。
在设计中，支承座底部和背部做削器翻砂处理，便于加工平面过大，平面度达不到。两侧各有一加强劲。上面与套模版接触地方加宽，为了是接触更加稳定，支撑力更好。钻、铰套的设计，该工序因为要采用多次加工才能达到图纸尺寸，因此采用活动钻套和铰套。钻套和铰套都是采用的Cr12的材料，热处理后进行线切割加工，基准统一，才能达到同心的要求。上面采用活动可调式柄套，方便更换产品可用。根据工艺要求，钻定位销孔Ф5.7mm钻花，只需要加工深度达9mm，内孔不能大于5.8mm，即可完成加工。即用直柄钻花钻孔，根据GBl141-84的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为Ф5.7±0.021mm。定位销孔夹具体设计主要考虑零部件的形状及将上述一个主要零件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。
本篇文章中，我们设计主要是机床夹具设计分析及加工工艺过程：在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，夹具转速和切削速度，其中，机床的进给量，夹具转速和切削速度需要计算并查手册确定。
参考文献：
[1]李洪主编，机械加工工艺手册[M].北京：北京出版社，2009，12.
工装夹具 篇12
关键词：双曲面,活门压盖,筒体,工装设计
1 引言
23/8"活门和3"活门是油田井下作业必须使用的作业工具之一, 在井下作业使用这两种活门的主要目的是防止井喷, 消除在井下作业时的不安全隐患, 减少对作业工人在井上作业时的意外伤害。尤其在冬季作业如果出现井喷, 对井上工作人员的伤害更大。在作业中使用活门工具就可以避免这种事故的发生, 起到了安全保护作用。
这两种活门工具中的关键零件是活门筒体和活门压盖, 也是最难加工的四种工件, 这四种工件几何形状非常复杂, 没有装夹部位和装夹基准。四种工件的几何形状都是双向曲面圆弧, 是在圆弧体上加工圆弧。在车床上使用通用夹具进行装夹和加工是根本无法实现的。为了满足生产上的急需, 在加工时, 要先在车床上加工出圆筒体, 不但加工成本特别高, 而且加工效率很低, 因为这四种工件加工效率低而影响到整套工具的加工进度, 所以整套工具加工周期特别长, 给生产带来极大影响。
2 结构原理
为了解决双曲面活门压盖和筒体的加工难题, 需根据它们的几何形状和复杂程度首先进行认真分析后, 再找出设计基准和工艺基准。在夹具设计中, 夹具的工艺基准必须服从设计基准, 根据总装配图纸的设计原理结构及技术要求, 再对照23/8"和3"的活门筒体图样进行分析, 这两种工件的设计基准都是工件的外圆。以外圆为基准加工外圆柱体上的一端圆弧, 使筒体上的圆弧与筒体的轴线保证垂直。根据工件的设计基准和工件结构, 首先要考虑夹具的定位基准必须与工艺基准重合, 工艺基准又必须与设计基准重合, 这样才能加工出合格的产品, 从而保证批量生产加工的质量。根据理论分析的结果, 设计了两套可以互换卡头的夹具, 夹具分两部分:联接体和夹头体。其中联接体可以共用。当加工23/8"的活门筒体、活门压盖时换上23 8"的活门筒体和活门压盖的夹头体;加工3"的活门筒体和活门压盖时再换上3"的活门筒体和活门压盖夹头体。这种互换夹具在使用中既灵活方便, 又可以节省制造夹具的原材料及成本。夹具的设计按照工件装卡的六点定位原则, 结构简单通用, 制作工艺性好, 装夹方便, 牢固稳定, 操作方便, 安全可靠。
任何一批工件在夹具中定位时, 为了保证加工面的准确位置尺寸或位置精度, 以及承受切削力和夹紧力等的需要, 必须保证完全限制住工件在空间直角坐标中的六个自由度, 即沿X、Y、Z轴的移动自由度和绕X、Y、Z轴的转动自由度, 并使所有工件定位后得到一致的位置。加工活门筒体时将活门筒体夹具的联接体夹在车床卡盘上并和夹头体连接在一起, 把已经加工好的半成品装在夹头体内, 使夹头体的内圆弧面正好卡在工件的外圆弧面上, 用顶尖顶在活门筒体半成品的工艺中心孔上, 使工件在夹具中实现六点定位。在加工活门压盖时, 只需把夹头体换上加工活门压盖的夹头体。用顶尖顶在活门压盖半成品的工艺中心孔上就可以达到工件的六点定位。这个夹头体与加工筒体的装卡方式相反, 加工活门压盖是夹头体的外圆弧面顶卡在活门压盖的内圆弧面上进行定位, 其原理是相同的。工件夹紧后可以任意切削, 简单方便实用。
3 应用效果