夹具

来源:口杯机床附件网    编辑:口杯机床附件网    发布日期:2015-06-15    字体:【  

夹具

夹具简介

 夹具是指夹住、压缩试验片的、安装在试验机上的、用于强度试验的零部件。 根据要测试的试验片的不同种类(塑料、金属等)、试验方式的不同种类(拉伸、压缩)需要更换治具进行试验。机械制造过程中用来固定加工对象,使之占有正确的位置,以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说,在工艺过程中的任何工序,用来迅速、方便、安全地安装工件的装置,都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见,常简称为夹具 。在机床上加工工件时,为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ,加工前必须将工件装好(定位)、夹牢(夹紧)。夹具通常由定位元件(确定工件在夹具中的正确位置)、夹紧装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置(使工件在一次安装中能完成数个工位的加工,有回转分度装置和直线移动分度装置两类)、连接元件以及夹具体(夹具底座)等组成。

夹具分类

1、按专门化程度分类

1)通用夹具

通用夹具是指已经标准化的,在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如,车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘,铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产,常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广,生产效率低,主要适用于单件、小批量的生产中。

2)专用夹具

专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑,操作迅速、方便、省力,可以保证较高的加工精度和生产效率,但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时,夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。

3)通用可调夹具和成组夹具

其特点是夹具的部分元件可以更换,部分装置可以调整,以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具,称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比,加工对象不很明确,适用范围更广一些。

4)组合夹具

组合夹具是指按零件的加工要求,由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造,其特点是灵活多变,万能性强,制造周期短、元件能反复使用,特别适用于新产品的试制和单件小批生产。

5)随行夹具

随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用,又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位,进行不同工序的加工。

2、按使用的机床分类

由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同,对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同,夹具又可分为:车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。

3、按夹紧动力源分类

根据夹具所采用的夹紧动力源不同,可分为:手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。

夹具组成

夹具

 1、定位元件

它与工件的定位基准相接触,用于确定工件在夹具中的正确位置,从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运

动间的相对正确位置。

2、夹紧装置

用于夹紧工件,在切削时使工件在夹具中保持既定位置。

3、对刀、引导元件或装置

这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件,称为对刀元件,如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件,称为导引元件。

4、连接元件

使夹具与机床相连接的元件,保证机床与夹具之间的相互位置关系。

5、夹具体

用于连接或固定夹具上各元件及装置,使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定,使夹具相对机床具有确定的位置。

6、其它元件及装置

有些夹具根据工件的加工要求,要有分度机构,铣床夹具还要有定位键等。

以上这些组成部分,并不是对每种机床夹具都是缺一不可的,但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置,它们是保证工件加工精度的关键,目的是使工件定准、夹牢。

夹具功用

1、能稳定地保证工件的加工精度

用夹具装夹工件时,工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证,不受工人技术水平的影响,使一批工件的加工精度趋于一致。

2 、能减少辅助工时,提高劳动生产率

使用夹具装夹工件方便、快速,工件不需要划线找正,可显著地减少辅助工时;工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性,可加大切削用量;可使用多件、多工位装夹工件的夹具,并可采用高效夹紧机构,进一步提高劳动生产率。

3、能扩大机床的使用范围,实现一机多能

根据加工机床的成形运动,附以不同类型的夹具,即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模,就可以进行箱体零件的镗孔加工。

夹具操作步骤

(1)将发动机衬管两件按照“撑杆焊接组合”图装配到撑杆上,并将其放置于夹具体上,由挡销、挡板将序1撑杆定位,由螺旋夹紧器夹紧序1撑杆;同时由插销将序4发动机衬管两件定位,由快撤式螺旋夹紧器件将其夹紧;

(2)点固焊后,松开快撤式螺旋夹紧器件,拔出插销,取下进行焊接;

(3)将焊件再放置于夹具体上,由挡销、挡板将焊件定位,由螺旋夹紧器夹紧焊件;之后将螺母M6和喇叭支座的组件放置焊件之上并由螺旋夹紧机构上的锥头销钉和螺旋夹紧机构的压板上的开的凹槽来定位由螺旋夹紧机构夹紧;

(4)对螺母M6和喇叭支座的组件与撑杆进行三面焊,然后松开所有螺旋夹紧器,夹紧螺母M6和喇叭支座的组件的螺旋夹紧机构的压板被弹簧弹起,其上的定位锥头销钉随之脱离焊件,然后将压板推出使一端脱离螺旋夹紧机构螺柱,将压板旋转到焊件一边,之后取出焊件。

夹具保养及维护

1、使用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置;

2、如果挡销磨损超差,可以进行打磨修复;如果挡板、插销、定位锥头销磨损超差,可以重新组装,错开磨损部位后继续使用。

3、使用后需要涂防锈油。

夹具设计建议

大多数焊接工装是为某种焊接组合件的装配焊接工艺而专门设计的,属于非标准装置,往往需要根据产品机构特点、生产条件和你实际需要自行设计制造。焊接工装设计是生产准备工作的重要内容之一,也是焊接生产工艺设计的主要任务之一。对于汽车、摩托车和飞机等制造业,可以毫不夸张地说,没有焊接工装就没有产品。通过在工艺设计时,提出所需要的工装类型、结构草图和简要说明,在此基础上完成详细的结构和零件设计及全部图样。工装设计的质量,对生产效率、加工成本、产品质量以及生产安全等有直接的影响,为此,设计焊接工装时必须考虑实用性、经济性、可靠性、艺术性等。在机械设计和制造过程中,普遍存在尺寸链问题。在把零件组装成机器的过程中,也就是将零件上有关的尺寸进行组合和积累。由于零件尺寸存在制造误差,因此装配时也就会有误差的综合和积累。累积后形成的总误差将会影响机器的工作性能和质量。这就形成了零件的尺寸误差和综合误差之间的相互影响关系。设计工装夹具也不例外。合理地确定零件的尺寸公差和形位公差显得很重要。通过本次课程设计,不仅增强了对焊接工艺装备专业性知识的系统化,而且将专业知识、设计能力和实践能力的有机的结合在一起。收获更深的应该是夯实并拓宽了设计工装夹具的思路以及对设计的思维原则性和灵活性的锻炼。

夹具国内关联公司

思诚机电科技有限公司是一家经国家商务部批准具有进出口经营权的专业公司,公司团队成员拥有丰富模具制造经验及机械加工经验负责人为美国项目管理协会项目管理专业人士,是中国早期的专业项目管理人士。

EROWA夹具

EROWA夹具享有世界专利的工装定位元件将柔性和刚性完美结合,保证工件工装的重复定位精度为2μm,从源头上控制累积误差,同时大幅降低机床停机时间,使设备利用率达到最高点。EROWA夹具产品主要应用在各类机床、模具制造,以及电子、汽车、制表、医疗技术、航空航天及切削工具等领域的产品生产。EROWA夹具优良的性价比使得EROWA得到了众多国际厂商的推崇,业内用过EROWA系统的朋友都称赞她是“定位专家,精准之源”。

夹具

EROWA夹具型号

EROWA夹具 EC-075943 ITS快速卡盘100,不带底板

EROWA夹具 ER-012299 EROWA 快速卡盘连底座《NSF》

EROWA夹具 ER-020025 EROWA ITS Compact Combi 卡盘

EROWA夹具 ER-028167 EROWA快速卡盘50 Combi

EROWA夹具 ER-010607 EROWA夹具 ER-010611 EROWA方形25电极夹头

EROWA夹具 ER-008638 EROWA夹具 ER-010562 EROWA球头传感器Φ5mm

EROWA夹具 ER-010793 EROWA直槽铜块

EROWA夹具 ER-009214 EROWA夹具 ER-036751 EROWA定位片50(一套50组)

EROWA夹具 ER-022516 EROWA快速卡盘100 Combi R

EROWA夹具 ER-020027 EROWA ITS 50 Compact Combi卡盘 连托板

EROWA夹具 ER-022511 EROWA快速卡盘100 Combi

EROWA夹具 ER-038824 EROWA 快速卡盘100P,带底板

EROWA夹具 ER-038826 EROWA ITS卡盘100P/R

EROWA夹具 ER-055294 EROWA ITS卡盘50 INOX 带底板80×120

EROWA夹具 ER-048519 EROWA ITS卡盘50 INOX

EROWA夹具 ER-047743 EROWA ITS卡盘100P 防锈型,118×118

EROWA夹具 ER-043124 EROWA ITS卡盘100P 防锈型,102×102

EROWA夹具 ER-043123 EROWA ITS卡盘100P 防锈型,不带底板

EROWA夹具 ER-058250 EROWA ITS卡盘100P,带底板φ100

EROWA夹具 ER-045076 EROWAITS卡盘100P 118 X 118

EROWA夹具 ER-007580 EROWA夹具手动快速卡盘

EROWA夹具 ER-007523 EROWA夹具自动快速卡盘

EROWA夹具 ER-007521 EROWA夹具自动快速卡盘

EROWA夹具 EC-001001 电极校正夹头(含EROWA 50定位片及EROWA拉钉)

EROWA夹具 ER-036345 EROWA夹具快速卡盘100P

EROWA夹具 ER-034387 EROWA夹具快速卡盘50

EROWA夹具 ER-007604 EROWA夹具手动快速卡盘NSF

EROWA夹具 ER-035519 EROWA夹具ITS卡盘100P 102 X 102

EROWA夹具 ER-037970 EROWA 夹具ITS卡盘100P,不带底板

EROWA夹具 EC-056930 EROWA手动快速卡盘

EROWA夹具 ER-033400夹具MTS组合式卡盘M-P

EROWA夹具 ER-044310夹具强力卡盘P 158 x 230

EROWA夹具 ER-007697 EROWA夹具 螺丝卡盘50D

EROWA夹具 ER-034665 EROWA夹具 盖罩 用于快速卡盘50

EROWA夹具 ER-020026 EROWA夹具 ITS Compact Combi 卡盘 带法兰盘

EROWA夹具 ER-007612 EROWA 夹具快速卡盘连直角座

EROWA夹具 ER-012297 EROWA夹具 快速卡盘连底座《NSF》

EROWA夹具 ER-010907 EROWA夹具 ER-007986 EROWA夹具方形15夹头

EROWA夹具 ER-035211 EROWA夹具直槽夹头Ф72mm

EROWA夹具 ER-032819 EROWA夹具校正托板Ф115mm

EROWA夹具 ER-008566 EROWA夹具弹簧套筒夹头50

EROWA夹具 ER-042038 MTS盖罩

EROWA夹具 ER-022355ITS夹紧拉钉O型密封环 50个

EROWA夹具 ER-035261 EROWA夹具 ITS 50 Compact Combi卡盘

EROWA夹具 ER-046046 EROWA夹具 防屑罩ø115

EROWA夹具 ER-035356 EROWA 夹具密封环 快速卡盘100P/ ø72

EROWA夹具 ER-034735 EROWA 密封环 快速卡盘/φ72

EROWA夹具 ER-032832 EROWA 密封圈 用于快速卡盘50

EROWA夹具 ER-010622 EROWA方形25夹头,前端部件

EROWA夹具 ER-007870 EROWA方形15夹头,前端部件

EROWA夹具 ER-024312 EROWA强力卡盘P 158 X 198

EROWA夹具 ER-022584快速卡盘50 RSM/UnoSet 连过渡板R=100mm

EROWA夹具 ER-008186 EROWA 卡盘50 RSA 带底板10×55.5×85

EROWA夹具 ER-011803 EROWA 卡盘50 RSA 不带底板

EROWA夹具 ER-020596 延伸臂|Extension arm UnoSet

EROWA夹具 ER-067650 EROWA自定心虎钳148P/i

EROWA夹具 ER-019424 EROWA 直角座 用于快速卡盘100P

EROWA夹具 ER-010596 EROWA实心铜块EWIS-TM

EROWA夹具 ER-009226 EROWA实心铜块

EROWA夹具 ER-009219 EROWA连接铜块

EROWA夹具 ER-009222 EROWA方孔铜块

EROWA夹具 ER-015465 EROWA夹紧拉钉F/A EDM M10 X 45 带冲洗功能(一套20个)

EROWA夹具 ER-007980 EROWA夹紧拉钉F/A INOX(一套20个)

EROWA夹具 ER-010742 EROWA夹具 ER-051381 EROWA夹紧拉钉F/M生产型

EROWA夹具 ER-010755 EROWA夹紧拉钉F/M EDM 带冲洗功能

EROWA夹具 ER-032464带瞄准显微镜的测量杆

EROWA夹具 ER-012727 EROWA基准杆 Unoset

EROWA夹具 ER-008617 EROWA测量杆

EROWA夹具 ER-010723 EROWA检测杆

EROWA夹具 ER-010560 ER‑010561 EROWA可更换传感器探杆Φ5mm

EROWA夹具 ER-036658 ER‑036657 EROWA定位片G INOX(一套5组)

EROWA夹具 ER-011599 EROWA夹具 ER-050195 EROWA定位片100 M8 (一套10组)

EROWA夹具 ER-008553支撑脚

EROWA夹具 ER-022457支撑脚

EROWA夹具 ER-033703MTS托板198 x 398 / 200

EROWA夹具 ER-038376MTS托板398 x 398 / 200

EROWA夹具 ER-038014MTS托板 398 x 398 / 200

EROWA夹具 ER-033300 MTS基础板360 x 360 P

EROWA夹具 ER-033900MTS基础板360 x 560 P

EROWA夹具 ER-022896 EROWA夹具 ER-022898 UPC托板 铝 压铸件S

EROWA夹具 ER-025893 带增压器的手动控制盒

EROWA夹具 ER-074893 空气增压器

EROWA夹具 ER-013913 EROWA 系统座 安放座

EROWA夹具 ER-011588修理套装,用于方形15/25电极夹头

EROWA夹具 ER-015962 强力卡盘P用修理套装

EROWA夹具 ER-038622 MTS握爪柄Rapid

EROWA夹具 ER-041460 MTS夹紧拉钉套装2件套

EROWA夹具 ER-041461MTS夹紧拉钉套装4件套

EROWA夹具 ER-036672MTS气枪阀

EROWA夹具 ER-015661UPC托板/FrameSet手柄

EROWA夹具 ER-XXXXXX EROWA线切割横梁

EROWA夹具 ER-015777 托板 ø148 G

EROWA夹具 ER-007877 旋转固定卡盘50UnoSet

EROWA夹具 ER-015998 F挡块

EROWA夹具 ER-023325 夹爪

EROWA夹具 ER-016010 底座220

EROWA夹具 ER-067926 夹爪24mm (1对) 用于自定心虎钳

EROWA夹具 ER-070695 自定心虎钳148 G

EROWA夹具 ER-051968 夹紧拉钉过渡夹,开口型 可导电 / 一套20个

EROWA夹具 ER-068026 EROWA夹具 ER-052602 EROWA夹具 ER-028218 EROWA夹具 ER-011600 扭力扳手 (用于自定心虎钳)

EROWA夹具 ER-008458 V型块夹头,防锈型

EROWA夹具 ER-008856 旋转摆动式虎钳0 - 100 UnoSet

EROWA夹具 ER-054922 扁平虎钳8mm PalletSet W

EROWA夹具 ER-008842 摆动式虎钳 0-100 UnoSet

EROWA夹具 ER-030645 UnoSet过渡板PalletSet W 定位片G

EROWA夹具 ER-055774 扁平虎钳 170mm PalletSet W

EROWA夹具 ER-030923 3D摆动式夹头PalletSet W

EROWA夹具 ER-035715 手动扁平卡盘 PalletSet W / FrameSet

EROWA夹具 ER-028772 Adapter ITS 50/macro ITS 50~3R转接头

EROWA夹具 ER-028670 3R Macro / EROWA ITS 50转接卡盘

威克泰克(VEKTEK)液压夹具

威克泰克(VEKTEK)液压夹具致力于提供灵活和创新的液压气动夹具解决方案的全球最好的价值。制造商利用威克泰克(VEKTEK)液压夹具在汽车运输的经济部门,海洋产品和发电,医疗,能源,航天和国防。

威克泰克(VEKTEK)液压夹具螺纹体标准旋转缸

威克泰克(VEKTEK)液压夹具液体推动式支撑缸

威克泰克(VEKTEK)液压夹具空气推动式支撑缸

威克泰克 (VEKTEK)液压夹具弹簧推动式支撑缸

夹具

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 夹具设计

夹具设计的基本原则

1、夹具设计要根据批量大小的需要。例如:箱体件小批量划线钻孔,自由装夹;中批量用钻模用工装加工;大批量设计专机,永久性夹具;特大批量设计专机流水线,考虑定位基准的统一性,装夹的一致性:常年生产特大批量设计加工自动线,除考虑考虑定位基准的统一性,装夹的一致性外。还要考虑,随性夹具的设计、工件输送链设计、机械手的设计、自动测量的设计、自动补尚的设计。

2、设计要满足机床受力的需要。例如铣床要知道什么是顺铣,什么是逆铣及它们的受力情况。

3、满足六个自由度的需要。

4、减少工件变型的需要。

5、适应工件形状变化的需要。

6、要考虑在加工中切削力相互抵消,来减轻工装的重量和夹紧力。

7、工装设计要人性化。

8、工作设计要考虑工人的加工习惯。

9、工装设计的零部件要尽可能统一性,便于工装的制造与维修。

夹具设计建议

1、大多数焊接工装是为某种焊接组合件的装配焊接工艺而专门设计的,属于非标准装置,往往需要根据产品机构特点、生产条件和你实际需要自行设计制造。焊接工装设计是生产准备工作的重要内容之一,也是焊接生产工艺设计的主要任务之一。对于汽车、摩托车和飞机等制造业,可以毫不夸张地说,没有焊接工装就没有产品。通过在工艺设计时,提出所需要的工装类型、结构草图和简要说明,在此基础上完成详细的结构和零件设计及全部图样。

2、工装设计的质量,对生产效率、加工成本、产品质量以及生产安全等有直接的影响,为此,设计焊接工装时必须考虑实用性、经济性、可靠性、艺术性等。

3、在机械设计和制造过程中,普遍存在尺寸链问题。在把零件组装成机器的过程中,也就是将零件上有关的尺寸进行组合和积累。由于零件尺寸存在制造误差,因此装配时也就会有误差的综合和积累。累积后形成的总误差将会影响机器的工作性能和质量。这就形成了零件的尺寸误差和综合误差之间的相互影响关系。设计工装夹具也不例外。合理地确定零件的尺寸公差和形位公差显得很重要。

4、通过本次课程设计,不仅增强了对焊接工艺装备专业性知识的系统化,而且将专业知识、设计能力和实践能力的有机的结合在一起。收获更深的应该是夯实并拓宽了设计工装夹具的思路以及对设计的思维原则性和灵活性的锻炼。

设计您的动力工装夹具系统

1、成功的动力工装夹具系统并不会碰巧产生,不是信手拈来的。像其它加工制造工艺一样,必需谨慎设计。但这并不是说一定要成为液压工程师才能设计动力夹具系统。只需要知道液压夹具的几个基本概念的常识性应用,就可以进行系统设计了。

2、动力工装夹具的应用分为两类:对现有夹具进行改进和升级;使用动力工装夹紧元件设计全新的夹具。在这两种情况下,都必须记住动力工作装夹具产生的力度。单个元件,小到可以抓在手里,就能产生5吨的夹紧力。如果你替换已有的手动螺栓和螺母夹紧或肘节夹具,请先确夹具或机床底座能否承受此力度。请不要冒险将产生30kN夹紧力的夹具放在只能承受15kN力的T型槽上,以免损坏机床。使用动力工装夹具决不能违背合理夹具设计的原则。3-2-1概念与工件在三个平面上定位的相关性,在使用动力工装夹具和手动方式的条件下同样适用。工装夹具的固定方式必须能够保证工件和定位块、销子或平面的接触牢固。

3、在开始设计夹具程序时,你需要考虑如下问题:你期望夹具系统能达到什么目标?该夹具系统将用于哪种操作?当你的生产线运行时,哪种夹具夹紧“速度”能够与之相配?您应选择“现实”的节拍……节拍时间越短,需要的能源越大。例如,电机功率为1/3马力的泵可在三秒内达到给定夹具系统所需的夹力,然而若在1秒内实现这一任务,可能需要1马力电机的泵—这大量增加了初期费用和运行成本。因此在指定 "瞬时" 节拍时,请确认提高的夹具夹紧速度确实与您具体安装的高成本相匹配。弄清楚你是否能有效利用省下的时间。鉴于此,让我们逐步对您的系统设计进行评价。

设计夹具的基本要求

机械加工中在“机床-刀具-夹具-工件”这一工艺系统内,四要素构成了静态/动态的几何关系。图1-2a所示为夹具和机床。刀具、工件之间的联系关系,由于夹具由各元件和组件构成,图中点划线框内即为夹具的各元件和其他三要素的联系关系。图1-2b为四要素之间相互直接联系的尺寸/几何精度要求。过去只考虑简单的一维精度。随着零件设计精度的提高今后必须要分析和研究二维,少数情况下甚至三维的尺寸和形状位置精度。在此基础上再考虑如何提高生产率和降低成本等其他问题。

夹具设计

图1-2“机床-刀具-夹具-工件”工艺系统内四要素间的相互联系关系

a)工艺系统四要素间的相互联系关系 b)工艺系统四要素之间直接联系的尺寸/几何关系

夹具结构设计的分类编码系统

a)JJBM系统的基本结构图 b)第5、6位码的标志或属性

夹具设计制作成本的估算

1、专业夹具设计制作成本估算

2、可调整夹具设计制作成本估算

3、组合夹具设计制作成本估算

夹具设计的发展趋势

1、夹具设计柔性化

2、夹具设计的自动化和智能化

3、计算机辅助夹具设计(CAFD)

4、夹具设计应对“寻位一加工”的挑战

夹具硬件设计总的发展趋势

1、在功能组件标准化的基础上,专用、可调整和组合夹具将逐步统一成模块化组合可调整夹具。

2、研究和开发更多应用新原理的柔性夹具

3、更多采用微小型液压器件组成的动力夹紧系统。

4、机构简单、布局简洁的定位夹紧系统。

5、在夹具上应用传感器使定位夹具更加准确可靠,更能感知外界环境的变化与之相适应。

6、夹具要适应多工序的数控机床,发展自动化和智能化的夹具,夹具上的定位夹紧装置将随着工序的更替自动变更定位元件,或自动松开或压紧工件。

机床专用夹具设计步骤

一、设计前期准备

1、信息资料收集

2、加工精度和工艺性分析

3、切削刀、夹紧力平衡计算

二、夹具结构方案选择

1、定位方案选择

2、辅助支撑方式选择

3、对刀与引导方式选择

4、夹紧方案选择

5、其他部分结构形式选择

6、结构方案经济性分析

三、夹具总装配图绘制

1、总体结构确定

2、定位元件结构绘制

3、辅助支撑结构绘制

4、对刀与引导装置结构绘制

5、夹紧元件结构绘制

6、其他组成部分结构绘制

7、夹具体结构绘制

8、总图标注和技术条件给定

四、夹具零件图绘制

1、零件结构确定

2、技术要求确定

3、零件材料选择

五、工艺性分析

1、冷、热工艺分析

2、装配工艺性分析

六、图样输出及保存

夹具设计目标

1、提高全过程(包括设计、工艺、制造、服务)的质量。

2、降低夹具全生命周期的成本(包括设计、制造、发送、支持、使用至报废等成本)

3、缩短夹具研发周期(包括减少设计反复、降低设计时间、生产准备时间、发送时间等)

工艺孔在夹具设计中的应用

夹具设计中常用工艺孔的场合主要有:

1、定位用工艺孔

2、找正用工艺孔

车床夹具设计要则

1、结构力求紧凑、简单,重量尽可能轻。

2、夹具与机床主轴。花盘或法兰接要安全可靠。

3、夹具工作时应保持平衡,以免主轴轴承过早磨损而失去精度。因此夹具元件的重心应尽量接近回转中心,而平衡重的位置应远离回转中心,并可作径向调整。

4、夹具在径向无突出和可能松脱的零件。如图7-2所示的结构则不符合这一要求,若要采用这类结构,要加防护罩,以杜绝夹具回转时产生事故。

5、夹紧结构应迅速可靠,尽可能选择离中心最远处夹紧工件。夹紧元件在夹具回转时的惯性和离心力作用下不应松脱。

6、在加工过程中,工件在夹具上能用万能量具进行测量。

7、切屑能顺利地从夹具中排出和清除。

8、夹具经调整(如换过渡法兰盘)后即可在另外一种型号的机床上使用。为此,通常将夹具的最大外圆设计成校准回转中心的基准,供重新安装时校准中心。

9、为适应小批量轮番生产,应优先考虑采用自定心卡盘,以便配换专用卡爪来加工多种零件。

钻床夹具设计要则

设计钻床夹具时,应根据工件的加工要求、形状和大小,加工时使用的机床以及生产的批量,经济合理地选择钻床夹具的结构型式。

镗床夹具设计要则

镗床夹具是要保证达到工件上孔的尺寸精度。几何精度、表面粗糙度以及多孔镗削时孔距和孔的位置精度的精密工艺装备。镗床夹具的主要加工对象是薄壳箱形铸件,因此在设计时,除了工件的正确定位和夹紧以及具有足够的刚性之外,主要考虑的问题是与镗孔刀具密切相关的刀具导向装置的合理选用,以保证达到产品的工艺要求。

镗床夹具可分为卧式镗床、立式镗床、金刚石镗床等三类。

铣床夹具结构设计要则

1、由于铣削过程不是连续切削,且加工余量较大,所以不但所需的切削力较大,而且切削力的大小及方向随时都可能在变化,致使在铣削过程中产生振动。因此铣床夹具要有足够的夹紧力,夹具结构要有足够的刚性。

2、为了提高铣床夹具的刚性,工件待加工的表面应尽量不超出工作台,在确保夹具有足够排屑空间的前提下,尽量降低夹具的高度,一般夹具高与宽之比小于或等于1-1.25.

3、对于以铸、锻件毛坯面定位的铣夹具,应以毛坯图作为设计夹具的依据,以免对工件毛坯余量尺寸和形状误差、分型面或浇冒口等问题因考虑不周而影响夹具的合理性和可靠性。

4、以工件毛坯面定位时,为避免毛坯误差,应多设置若干个辅助支承。

5、要特别注意在铣削过程中容易变形的部位,并设置必要的辅助支承。

6、为了获得较大的夹紧力,在铣床夹具中尽可能采用扩力结构。

7、为了防止工件在加工过程中应振动而使夹紧松脱,夹紧装置应具有足够的自锁能力。

8、从侧面压紧工件的着力点应低于工件侧面的支承点,并使其产生作用在支撑上的合力W。为此,压板作用点A应位于工件对称轴线上或略高于轴线,使作用力W在支撑面内,且落在对称轴线附近。

9、为了调整和确定夹具与铣刀的相对位置,应正确选用对刀装置。

10、对刀装置应设置在使用塞尺方便和易于观察的位置,井应在铣刀开始切入工件的一端。

11、为了调整和确定夹具与机床工作台轴线的相对位置.在夹具体的底面应具有两个距离尽量远一点的定向键,当夹具安装在工作台的T形槽时,为确保其纵向轴线和机床工作台的纵向行程方向一致,同

时承受了由切削力所产生的转矩,减小夹具与机床连接螺栓的负荷,从而增加了夹具在加工过程中的稳固性。因此,即使在加工不一定要求与机床工作台轴线平行的工件平面时,也经常使用这种定向键。

12、由于铣削过程中产生大量切屑,因此要使排屑容易,并且要有足够的排屑和容屑空间。同时,根据需要考虑冷却液的排出。

组合机床及其自动线夹具设计要则

组合机床及其自动线夹具的设计要则与技术条件,除其本身的特殊要求外,可以参考相应的专用夹具设计要则和技术条件。

一、组合机床自动线固定夹具设计要则

组合机床自动线的固定夹具除具备单机组合机床夹具所应具有的功能外,还要适宜自动线加工:

1、夹具要有良好的通过性。在组合机床自动线上加工的零件,从自动线端进人,加工完后由另一端出来,工件要顺序地自动进入线上的每一台设备,因此固定夹具要具有良好的通过性,必须在工件的运动方向上是敞开的,保证工件的正常通过。并且要求工件装卸是最简单的运动形式。

2、夹具的定位夹紧应自动进行。自动线的夹具一般都采用一面两销的定位方式。而夹紧大多采用液压缸夹紧机构或楔铁夹紧机构。定位和夹紧后并能自动发出各种动作的完成和检查信号。为了防止工件定位时被伸缩式定位销抬起,夹具上要设有防止工件抬起的限位板,因而定位销没有定好位时,就发不出定位信号,避免事故的发生。

3、排屑方便。自动线都设有自动排屑装置,对加工时产生的切屑,经过固定夹具的排屑口,自动掉人自动线的中间底座,进入设在中间底座或地沟中的排屑装置,由排屑装置将切屑运走。如果切屑堆积住夹具上自动线就不能正常进行工作。

4、自动润滑。由于自动线上夹具数量多,要润滑的部位多,因此多采用集中润滑方式,其操纵有手动和自动两种,当采用于动润滑时,由操作工人定时按动手动润滑泵,保证各润滑点的供油。当采用自动润滑时,由全线总操纵台上电气按钮进行统一控制,亦可用单独开关进行控制,使电动润滑泵定期打油进行润滑。操作者应经常检查各润滑部位的润滑情况,避免润滑部位的润滑油溢出或不足。此外,自动线固定夹具还设有用以支承输送带的支承滚轮。

二、组合机床自动线随行夹具设计要则

机床自动线的随行夹具,除了完成对工件的定位、支承和夹压外,还把工件输送到各工位上,在工件卸下后,随行夹具又返回到自动线的始端。随行夹具主要用于那些适合组合机床自动线加工,但又无良好输送和定位基面的工件。对一些有色金属工件,为了防止基面划伤和磨损,也可采用随行夹具,由于随行夹具要有返回装置,使自动线结构复杂,成本提高。

组合机床夹具设计程序

1、组合机床夹具方案的制定

组合机床夹具,在很大程度上决定了组台机床的型式。所以在确定组合机床方案时,应对组合机床夹具提出初步方案。设计组合机床夹具与设计一般专用机床夹具一样,正确的选择定位基准(使零件满足六点定位原则)、夹紧部位,是保证加工精度的重要因素。另外要注意到组合机床的工作特点,大部分刀具(用于孔加工工艺)在导向套中工作,所以正确选择导向型式.也是保证机床加工精度的重要环节。定位基准、夹紧部位和导向装置确定后即可以确定下夹紧总布局,定位支承板的安装,定位机构、夹紧机构的布置,传动、导向部分的安装,夹具结构的工艺性,夹具的操作方便等。对于复杂的夹具,可以首先进行草图设计,通过草图设计及修改然后决定组合机床夹具方案。

2、组合机床夹具的技术设计

按照组合机床夹具方案,对夹具各部分的结构、尺寸加以仔细的考虑确定。要注意装配、加工工艺性及使用维修的方便,在一般组合机床设计中,导向部分的结构、尺寸以及夹具的联系尺寸,是组合机床总体设计人员在绘制加工示意图中初步确定。所以在夹具技术设计时,要按加工示意图尺寸来设计(如果有必要修正、改正,也必须征得机床总体设计者的许可,同时修正加工示意图)。对于夹紧力、夹紧机构的强度.作必要的核算。在绘制组合机床夹具总图时,一定要注意它与组合机床其他部件的联系,尤其是与多工位组合机床的各夹具之间的联系等。夹具总图绘制完成后,根据被加工零件的精度要求,制定夹具制造和检验的技术条件。

3、组合机床夹具工作设计

把组合机床夹具中的专用零件绘制成工作图(包括技术要求)。把组成夹具的专用件、通用件、标准件分别编入明细表中。

成组夹具的设计与应用

基于可调夹具加工对象品种多而不确定.其原理结构与成组夹具无本质差别,本节仅讨论成组夹具,且主要介绍一些与专用夹具设计不同的有关事项。所述内容原则上也适用于调夹具。

一、成组夹具的设计依据

1、成组夹具设计任务书(含夹具名称、编号或编码动力源形式,机床名称、型号,工件品种技其数量,零件组的工序图等)。

2、该零件组的成组工艺规程。

3、该零件组的全部零件图样。还可参考其原来使用过的专用工艺过程及该工序所使用过的夹具图样等有关工装设计资料。

二、成组夹具的设计原则

I、能迅速、可靠地安装零件组中任何一种零件:且应力求夹具结构紧凑、调换方便,保证定位准确、操作安全,

2、具有足够的精度、刚度和较长的寿命(特别是通用的基本部分).能满足本组工序所需加工的任一工件的技术要求。

3、具有较好的工艺继承性和体现对产品发展的预见性,以适应不断增加的同组新零件的需要。

三、成组夹具设计的附加说明

1、估算最小夹具容量(一套成组夹具加工工件的最少品种数).以保证成组夹具的经济性。即确保使用成组夹具时单个工件的夹具费用低于使用专用夹具的单件夹具费用。最小夹具容量可按下述算法估算:

最小夹具容量=成组夹具基本部分成本/(专用夹具成本-成组夹具可调换元件成本)

算法中的成本单位相同且均为单套或单件的平均成本。计算分析表明通常一套成组夹具加工三种以上的工件就能获得经济效益,且其效益随工件品种数的增加而增大。

2、估算最大夹具容量(一套成组夹具加工工件的最多品种数),以保证足够的生产能力。适当划分尺寸段,保证成组夹具结构的合理性。当成组夹具加工工件的品种和件数太多,用一套夹其可能完不成生产任务时,通常不重复制造多套成组夹具,而是合理划分尺寸段,另外设计结构相似而尺寸不同的成组夹具,以保证其结构紧凑和必要的生产能力。最大夹具容量可按下述算法估算:最大夹具容量=计划期内可利用的工时数/(计划期内一种工件的件数x单件工时)算法中工时的单位相同且工件的件数及其单件工时均为平均值。实践表明:通常用—套成组夹具可加工10-20种工件;最大夹具容量与工作班数厦产品批量、单台件数、工件复杂性、工序分散程度等多种因素有关。当同组工件尺寸过于分散时,为使夹具结构紧凑、方便应用,有时也采用“尺寸分段法”设计多套结构相似、尺寸不同的成组夹具。为留有余地,通常成组夹具实际加工的工件品种数要小于最大夹具容量。

3、设计成组夹具的重点是精心设计其基本部分。认真比较、选择其结构方案和妥善处理好其精度、寿命、结椅刚度之间的关系,对夹具整体性能有着决定性的影响。例如:为持久保持其高精度,可采取提高表面硬度、镶嵌硬质合金片,为解决轻便、紧凑与刚度的矛盾,可采用高强度材科、壳形奉体、设加强肋等措施。

4、尽量采用快换定位元件和快速、机动、安全的夹紧装置,以保证精度、提高效率、降低劳动强度。对功能结构相同仅尺寸不同的夹具零件(如可换定位件),可采用“填表选用法”快速设计。即只需将其本身的主要尺寸和其应用工件的图号、工序号填入特定表格(有关部门协定),而不必绘制其图样。

5、为防止相似工件的错装,应采取适当的“防武装”措施。例如:增设“防错装”机构、采用判别标记以及建议修改零件图等。

6、设计数控、加工中心机床用成组夹具的注意事项:编程员应向夹具设计者提供刀具运动轨迹图;夹具图要按照夹紧和装卸状态1:1精确绘制;要绘制充分表示刀具外形的投影和断面图,以防刀具与夹具相干涉;借用或修改已有夹具图样时,编程员与夹具者应及时商讨。

夹具调整件设计

设计成组夹具的关键之一就是可调整部分的快速准确更换和调整,以及各种快速更换机构的设计技巧。虽然成组夹具中的调整件在整个夹具中所占比例不大,但这部分设计的优劣,对成组夹具能否保证精度和正常使用影响程很大。

对调整部分和调整件的基本要求是:

1、结构简单紧凑,调整方便。

2、调整件装拆迅速、所需时间越短越好。

3、能保证要求的加工精度。

4、为便于成组夹具的使用和管理,减少调整件的数量,希望调整件能有一定的通用性和继承性。

成组夹具上调整件的调整方法可以归纳为以下四种。

1、用移动或调节定位元件的方法。

2、重新布置或重新固定各定位元件。

3、全部或局部更换定位或其他需要更换的元件。

4、同时用调节位置和更换元件的方法。

检验夹具的一般设计原则

检验夹具作为高精度的测量装置.在设计过程中要考虑基本的设计原则,可以归纳如下:

1、测量精度 

检验夹具是检验零件精度的,

如果它本身的精度不好,测量产品就没有意义。因而保证检验夹具的高精度是非常必要的。但这并不等于说检验夹具的精度越高越好,本身存在误差是正常的,只要这种误差对测量结果的影响可以忽略,这样的检验夹具就是合理的。一般情况下,检验夹具的误差与产品公差的比值大约控制在IO% - 15%就可以。对于产品公差特别严的情况,检验夹具的精度甚至达到产品的30%,但只要检验夹具能发挥其应有的作用,对指导生产有意义,这样的检验夹具也是可行的。

2、测量效率

测量效率在设计时必须重视。

测量效率与产品的批量、检验的频次有直接的芙系,是抽检还是百分之百检验也往往对检验夹具的方案和结构有重要影响。设计中以适应检查频率为最好,能手动的就不用电动。但对于测量频次特别高的检验夹具,甚至是在线测量设备,自动检验也是必要的。

3、方案结构

检验夹具的方案结构是在充分满足测量精度和效率的前提下产生的。结构简单,注重制造的工艺性是保证检验夹具精度的最有效途径。一般对加工而言,结构的工艺性和刚性是影响检验吏具精度的最关键因素:对设计而言,方案中合理的定位和完善的测量装置对检验夹具精度的影响至关重要。

4、使用方便

检验夹具的设计定要考虑使用者的操作是否方便,设计中关注如下各点:

1、应用于生产现场的大多数检验夹具都是由一名检查员操作完成,这就要求检验夹具定位测量要可靠用两只手完全可以测量。

2、测量结果直观、准确,容易判断是否台格,数据计量示值容易观察。

3、操作简单可靠,定位、测量位置唯一。

4、制造成本低。

焊接夹具设计原则

一、定位部件的设计原则

1、定位基准统一原则

由于在车身制造中,每个制件要经过若干次装配、定位、夹紧的重复定位。所以焊接夹具要求采用定位基准统一原则。如果工艺有PLP点位图,则接点位图的要求确定夹具的定位基准,如果工艺没有PLP点位图,分析清楚车身的结构关系,先确定车身总成的定位基准,以后逐级分解而定位基准应相同。

2、正确选择定位基准

一般将车身装配重要部位影响车身总成几何形状和尺寸的重要型面位置度要求高的工艺孔,作为夹具的定位基准。定位基准孔一般采用产品数字模型上已有的孔或冲压工艺可保证的最稳定的工艺孔。出于定位可靠性、制造工艺性、夹具经济性等几个因素的考虑,定位基准面一般优先选择平面,尽量避免选择曲面。

3、正确确定每个制件定位点数量

在设计中仍应该遵守六点定位原则。但为克服薄板弹性变形,保征制件正确定位支撑点,允许出现过定位。

4、合理确定定位点的位置

首先将定位基准的孔和型面确定为定位点;其次将两个制件搭接处需要焊接的部位确定为定位点;另外将易变形处确定为定位点支撑。同时,部件安装和结构设计要考虑焊钳的接近性,焊钳必须能在指定的焊点位置焊接。

二、夹紧部件的设计原则

车身装焊时,为了克服制件的弹性变形和其他外力的影响,保证车身冲压件定位基准面与定位块的紧密接触,必须依靠夹紧机构对制件施加夹紧力,保持制件相对正确的装配位置。在设计夹紧部件时,具体设计要点如下:

1、正确确定夹紧点

当制件正确定位后,就是如何正确确定夹紧点。对于薄板冲压件,夹紧点应作用在定位点上,一般将定位基准面、两个制件搭接处、易变形处的定位支撑点等位置确定为夹紧点。避免在没有支撑处布置夹紧机构,与支撑点形成力偶,破坏制件在夹具中的定位。

2、正确确定夹紧力的作用方向

制件在夹具中的夹紧和定位是密切相关的。夹紧力的作用方向就是向着定位支撑块。通过定位支撑块的反作用力,使制件与定位块紧密接触。

3、正确决定夹紧力的大小

夹紧力大小应以能克服制件的弹性变形保证定位准确可靠为宜。夹紧时不应破坏制件定位时所处正确的空间位置,应使制件与定位面或者导电面紧密贴合。夹紧力过大,容易损伤制件表面和产生变形。夹紧力过小,当定位面也为导电面时,制件与导电面间隙大而使焊点不牢或者烧穿制件;还可能造成制件与定位块之间有相对运动,定位不可靠。

4、夹紧部件结构功能满足使用要求

1)夹紧部件应能保证夹紧力的大小有调整的可能。以便在使用中得到最佳的夹紧力。

2)夹紧部件应动作灵活迅速、操作安全、方便、体积小、机构能调节、有足够的夹紧行程;其结构应简单、紧凑,制造和维修方便。

3)手动夹紧部件应在自锁位置夹紧,压紧面支撑面距离应为被夹紧零件的板料厚度之和。夹紧松开结构要活动自如、力量均匀。

4)手动夹紧机构应具有自锁性能,在撤掉外力的状态下,保证焊接时制件不脱离定位面。

5)气动夹紧应有一定夹紧行程补偿量。以使调节夹紧力的大小。

三、夹具体的设计原则

1、夹具体是夹具重要测量基准,因此夹具体工作表面应加工出与产品坐标相一致两根垂直的主测量基准线和若干根辅助测量基准线。基准线应做标记,标记应该清晰、明显,不能被覆盖、涂抹。辅助测量基准线与主测量基准线及两根测量辅助基准线之间要有技术要求和公差。夹具体表面要有平面度、表面租糙度等形状位置技术要求和公差。

2、夹具体要有好的稳定性,有足够的强度和刚度。尤其是采用焊枪焊接的史具,夹具体除了要承受焊接应力、夹紧力、焊件自重力外,还需要支撑一把或者多把焊枪的焊接压力。所以要求夹具体在工作状态下承受各种外力而不变形,不随意移动或者转动。

3、夹具体要结构简单工艺性好。现在,夹具体一般采用型材和钢板焊接而成,上表面是块整体平板,下表面在型材结合处有加强板,基本是一个规则的六面体。机械加工的工艺性很好。

4、铸件夹具体不得有砂眼、裂纹以及降低夹具体强度的其他缺陷,铸件表面应光滑平整。非运动表面有砂眼的,应打腻子刮平喷漆。

5、为了夹具搬运方便,夹具体应有搬运方式所需的结构。如:用吊车整体吊装时夹具体应有起重孔;用叉车搬运时夹具体要有叉脚库且作出标记;无搬运设备时夹具体要安装轮子。

6、为了使夹具在工作状态时,夹具体表面相对某参照系平行或垂直,在夹具安装时,对夹具体要进行调整。因此,夹具体上要有调整机构,便于调整。

四、焊接夹具设计方法

随着汽车产品生产周期的缩短,要求新产品投放市场加快,故在焊接夹具设计制造方面如何加快进度、提高质量、方便调整,降低成本是重要的方向和不断迫求的目标。焊接夹具设计方法无论国内外都在广泛采用产品系列化、功能柔性化、结构模块化设计方法。

焊接夹具的组合式设计方法的基础,建立在设计中经常使用经过验证成熟的、规范化的、适用性强、系列化程度高、结构简单可靠、机械加工工艺性好的功能部件。就是将一些以往焊接夹具中常用的定位销、定位面、工作台、支架、蛰片等零件,部分焊接夹具通用件,预先设计成标准化、系列化、通用化程度很高的功能部件。因此,设计时设计者只需选用若干个通用部件任意组合成单元,再由若干个功能部件单元和辅助装置组合成一套完整的焊接夹具。只要熟知各种通用部件的种类、功能、规格及使用原则,在结构设计时,能合理选择组合搭配即可。使焊接夹具的系列化、标准化、通用化达到80%.能满足各种车型各种生产纲领的生产准备的要求。

这种组合式设计方法具有以下特点:

(1)极大地提高了设计效率

采用通用部件的焊接夹具设计时,只需在总图中注明型号和规格而不用绘制零件图。节省了大量设计工时。

(2)提高了设计质量

设计者主要考虑方案和连接配合尺寸,节省了设计具体结构的时间。

(3)提高了制造质量

通用部件机械加工工艺性好,只要保证部件的精度,就定能保证整套夹具的精度。

(4)缩短了制造周期

因为,焊接夹具设计中采用了相同功能和同规格的通用件可占2/3通用部件,还可将这些部件事先加工成成品或者半成品。当承接具体项目后,再补充加工另外1/3非通用件。相当于将零件加工的时间缩短了2/3。

(5)便于调整

作为夹具体的工作台是整套夹具的设计、机械加工、安装、检测、调试基准。台面上刻有二维测量基准线或者基准孔,便于测量定位块的空间尺寸,也便于校校被焊制件的空间位置。定位夹紧零件与支架之间有三片厚度不等的垫片,并且采用的是三维分体独立式连接。只需改变垫片的数量即可按车身数学模型的数据独立调整三维中某一方向定位夹紧面的尺寸。

(6)经济性好

极大地降低了项目成本。通用部件的互换性好,可重复使用。对于用户减少了备件的品种和数量,便于维修和库房管理。

(7)有利于CAD/CAM技术的开发与应用  

将已经定型的通用部件以参数化形式装入微机结构库。为焊接工装CAD设计提供了极为有利的条件,也为CAD/CAM技术在焊接工装方面的开发与应用奠定了技术基础。

(8)有利于设计人才的培养

因为有了套比较成熟的设计摸式。初学者只要熟知各种通用部件的种类、功能、规格及使用原则,在结构设计时,能合理选择、组合搭配,便可以很快掌握结构设计技巧。

五、焊接夹具设计步骤

1、焊接夹具设计的原始依据

焊接夹具设计要具备基本的设计条件,其一为产品二维图样或三维数字模型,即为车身上的“挡板横粱总成”产品作为实例,所谓“挡板横粱总成”是指轿车中位于仪表盘下方,发动机舱与驾驶区之间的挡板焊接构件。其二为该产品焊接工艺即白车身某一分总成焊接工艺。

1)在设计夹具之前,首选要通过车身三维数学模型或二维图样,对白车身焊接总成进行分析,熟悉掌握车身的结构特征。

2)对白车身总成制造工艺过程进行详细全面的分析了解。

2、焊接夹具设计应收集的有关资料

1)焊接车间厂房条件

2)公用动能供给系统情况

3、确定夹具设计方案

4、确定夹具设计结构

5、绘制夹具图样

夹具设计工具

1、夹具设计辅助系统CAFD

计算机辅助夹具设计技术就是利用计算机辅助人工进行夹具设计的一种先进制造技术。最初的CAFD系统是交互式界面,可以完成相对复杂的夹具设计任务,在一定程度上节省了设计绘图和修改时间。随着计算机水平的提高和各种理论的成熟,在基于成组技术和知识的基础上CAFD带有了一定的智能性,提高了夹具设计的自动化程度,目前CAFD系统正在向着以实际生产应用为导向的计算机夹具辅助设计发展,使其更趋向于智能化和自动化。

2、系统设计实例

1)组合夹具虚拟设计实例

具体应用步骤有:

①以零件实体模型作为设计依据

②按设计需要选用支撑组件、压紧组件、基础组件、定位组件、导向组件等元件、组件。

*元件、组件不带知识库的可以从标准件、组件树上直接下载。

*元件、组件带知识库的,通过组件设计推理,进行组件、元件的推理和系列尺寸驱动,并下载到工作区,进行装配。

③组件和元件之间的装配。对于已经下载的各类元件和组件,使用三维CAD平台装配功能进行装配,并输出结果,完成整个组合夹具的设计。组合夹具其装配示例见图12-22,SolidWrorks平台下的增强装配实例见图12-23.

夹具设计
夹具设计

2)专用夹具设计实例

具体设计步骤

①根据被加工零件的尺寸参数及其形状,在基础版库中选择可用基础版或进行基础版建模;连杆被加工零件见图12-24,基础版见图12-25.

夹具设计
夹具设计

②智能件打孔装配加快专用夹其设计。将标准件紧固螺钉、定位销、螺栓、档销等制作成具有装配属性的智能件,这些智能件具有打孔、装配一次性完成功能,并可实现多层板的打孔及各层板的间隙设置。定位销智能件在打孔装配操作后,还具有阵列、删除、修改等功能,如若智能件规格不台适,还可直接进行足寸系列替换,大大提高了专用夹具的工作效率。挡销智能件见图12-26,智能件打孔装配及阵列见图12-27。

夹具设计
夹具设计

③组件知识库推理及打孔装配。建立夹具组件知识库和智能件,通过采集相关信息,对组件进行知识库参数化驱动,并实现组件打孔装配,阵列,提高组件设计效率。压板组件打孔快速装配见图12-28,压板组件打孔阵列见图12-29。

夹具设计
夹具设计

3)夹具典型整体结构设计实例

当夹具具有整体结构重用价值时,系统通过建立夹具典型整体结构参数化模型库、知识库,实现夹具变结构快速设计,在设计环节中如果遇到一些强度计算问题,在建立知识库推理时可以将相应的公式计算(含有限元分析计算结果)整理入库,当再次使用时通过系统进行推理计算以满足快速设计的需要。以下结合某厂焊接夹具设计为例,简述典型整体结构设计过程。通过前期对焊接夹具典型结构的实体模型、设计经验、计算公式、二维工程图等数据、图形的总结整理后.已经建立该类零件的焊接夹具典型结构模型库、数据库、知识库。系统通过4次数据采集,4次推理设计完成整个设计。在三维夹具模型驱动完成后,修改二维工程图的标注变化特征参数和尺寸即可。

本实例设计过程如下:

①被加工零件模型参数的数据采集被加工零件模型参数的数据采集主要解决推理条件的自动数据录入问题,由于人工录人数据效率低,容易出错。通过参数采集直接获取被加工零件模型参数,存储在驱动参数表内供推理设计使用。被加工零件模型参数采集获取后,首先驱动被加工零件模型,再将零件模型作为焊接夹具各部件设计驱动的依据。被加工零件见图l2-30,零件参数拾取界面见图12-31。

夹具设计
夹具设计

②驱动法兰、底板、盖板零件模型由被加工零件模型的驱动结果作为焊接夹具法兰、底板、盖极零件模型驱动条件,在知识库中自动进行推理驱动,焊接夹具法兰,底板、盖板模型驱动后形状见图12-32

夹具设计

③筋肋自动计算驱动

焊接夹具的筋肋设计是一项非常繁琐的设计工作,设计员需要反复计算、画图,如果一次计算不合理或因其它原因变化还需反复修改,工作量大。本设计在知识库中建立了推理规则,将筋肋设计经验和算法存入知识库,设计时只需输入筋肋的分布区域和数量,系统即可自动进行三维实体模型设计和二维工程图的设计。

④起吊螺栓的结构驱动和强度校核

当夹具筋肋自动计算驱动后,需要进行起吊螺栓的结构设计。系统在知识库中已建立了起吊螺栓的强度计算公式,在确定了新的筋肋结构后,按照新结构条件进行起吊螺栓的强度计算,并根据起吊螺栓的强度计算结果自动在系统中选择起吊螺栓的规格,井输出螺栓模

型.夹具筋肋和起吊螺栓自动计算骄动后的模型见图12-33。

夹具设计

⑤工程图输出

在典型结构变参数三维设计完成后,特征没有变化的设计,其工程图自动关联驱动,标注习惯和模板是一致的,特征发生变化的部分由人工进行调整和标注。

钻夹具的设计实例

图2-2-20所示为杠杆类零件图样。图2-2-21所示为本零件工序图。

夹具设计
夹具设计

1.零件本工序的加工要求分析

①钻、扩、铰φ10H9孔及φ11孔。

②φ10H9孔与φ28H7孔的距离为(80±0. 2)mm;平行度为0.3mm。

③φ11孔与φ28H7孔的距离为(15±0. 25)mm。

④φ11孔与端面K距离为14mm。

本工序前已加工的表面如下。

①φ28H7孔及两端面。

②φ10H9两端面。

本工序使用机床为Z5125立钻,刀具为通用标准工具。

2.确定夹具类型

本工序所加工两孔(φ10H9和φ11),位于互成90°的两平面内,孔径不大,工件质量较小、轮廓尺寸以及生产量不是很大,因此采用翻转式钻模。

3.拟定定位方案和选择定位元件

(1)定位方案。根据工件结构特点,其定位方案如下。

①以φ28H7孔及一组合面(端面K和φ10H9一端面组合而成)为定位面,以φ10H9孔端外缘毛坯面一侧为防转定位面,限制六个自由度。这一定位方案,由于尺寸 mm公差大,定位不可靠,会引起较大的定位误差。如图2-2-22(a)所示。

②以孔φ28H7孔及端面K定位,以φ11孔外缘毛坯一侧为防转定位面,限制工件六个自由度。为增加刚性,在φ10H9的端面增设一辅助支承,如图2-2-22 (b)所示。

比较上述两种定位方案,初步确定选用图2-2-22(b)所示的方案。

夹具设计

(2)选择定位元件。

①选择带台阶面的定位销,作为以φ28H7孔及其端面的定位元件,如图2-2-23所示。定位副配合取 。

夹具设计

②选择可调支承钉为φ11孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件,如图2-2-24(a)所示。也可选择如图2-2-24 (b)所示移动V形块。考虑结构简单,现选用图2-2-24(a)所示结构。

夹具设计

(3)定位误差计算

①加工φ10H9孔时孔距尺寸(80±0.2)mm的定位误差计算。

由于基准重合,故ΔB=0。

基准位移误差为定位孔(φ38 mm)与定位销(φ38 mm)的最大间隙,故ΔY=(0.021+0. 007+0.013)mm=0.041rnm。

由此可知此定位方案能满足尺寸(80±0.2)mm的定位要求。

②加工φ10H9孔时轴线平行度0.3mm的定位误差计算。

由于基准重合,故ΔB=0。

基准位移误差是定位孔φ28H7与定位面K间的垂直度误差。故ΔY=0. 03mm。

此方案能满足平行度0. 3mm的定位要求。

③加工φ11孔时孔距尺寸(15±0.25)mm。加工φ11孔时与加工φ10H9孔时相同。

此方案能满足孔距(15±0.25) mm的定位要求。

4.确定夹紧方案

参考夹具资料,采用M12螺杆在φ28H7孔上端面夹紧工件。

5.确定引导元件(钻套的类型及结构尺寸)

⑴对φH9孔,为适应钻、铰选用快换钻套。

主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准GB/T2263-80, GB/T2265-80选取。钻孔时钻套内径φ10 mm、外径φ15 mm;衬套内径φ15 mm,衬套外径φ22 mm。钻套端面至加工面的距离取8mm。

麻花钻选用φ9. 8 mm。

(2)对φ11孔,钻套采用快换钻套。钻孔时钻套内径φ11 mm、外径φ18 mm,衬套内径φ18 mm,外径φ26 mm;钻套端面至加工面间的距离取12mm。

麻花钻选用φ10. 8 mm。

各引导元件至定位元件间的位置尺寸分别为(15±0.03)mm和(18±0. 05)mm,各钻套轴线对基面的直线度允差为0.02mm。

6.夹具精度分析与计算

由图2-2-22可知,所设计夹具需保证的加工要求有:尺寸(15±0.25)mm;尺寸(80±0.2)mm;尺寸14mm及φ10H9孔和φ28H7孔轴线间平行度允差0.3mm等四项。除尺寸14mm,因精度要求较低不必进行验算外,其余三项精度分别验算如下。

(1)尺寸(80±0.2)mm的精度校核。

定位误差ΔD,由前已计算,已知Δ=0.041mm。

定位元件对底面的垂直度误差ΔA=0.03mm。

钻套与衬套间的最大配合间隙ΔT1=0. 033mm。

衬套孔的距离公差ΔT2=0.1mm。

麻花钻与钻套内孔的间隙X2=0.050mm。

衬套轴线对底面(F)的垂直度误差ΔT3=0. 05mm。

因而该夹具能保证尺寸(80±0. 2)mm的加工要求。

(2)尺寸(15±0. 25)mm的精度校核。

ΔD=0. 041mm,ΔA=0. 03mm,ΔT1=0. 033mm。

衬套孔与定位元件的距离误差ΔT2=0.06mm。

麻花钻与钻套内孔的间隙X=0.061mm。

因而尺寸(15±0.25)mm能够保证。

(3)φ10H9轴线对φ25H7轴线的平行度0.3mm的精度校核。

ΔD=0. 03mm,ΔA=0. 03mm。

衬套对底面(F)的垂直度误差ΔT=0. 05mm。

因而此夹具能保证两孔轴线的平行度要求。

7.绘制夹具总图

根据已完成的夹具结构草图,进一步修改结构,完善视图后,绘制正式夹具总装图,如图2-2-23所示。

8.绘制夹具零件图样

从略。

9.编写设计说明书

从略。

铣床夹具设计实例

图2-2-25所示为轴套类零件的零件图样。现需设计铣两槽5 mm的铣夹具。

1.零件本工序的加工要求分析

本工序的加工要求,在实体上铣出两通槽,槽宽为5 mm,槽深为27 mm,两槽在圆周方向互成60°±30′角度,表面粗糙度为Ra1. 25μm。

本工序之前,外圆φ60 mm、内孔φ32 mm及两端面均已加工完毕。

夹具设计

本工序采用φ5mm标准键槽铣刀在X5l立式铣床上,一次装夹六件进行加工。

2.确定夹具类型

本工序所加工的是两条在圆周互成60°角的纵向槽,因此宜采用直线进给带分度装置的铣夹具。

3.拟定定位方案和选择定位元件

(1)定位方案。

①以φ32 mm内孔作为定位基准,再选孔端面为定位基准,限制工件五个自由度。如图2-2-26(a)所示。

夹具设计

②以φ60 mm外圆为定位基准 (以长V形块为定位元件),限制4个自由度。如图2-2-26 (b)所示。

方案②由于V形块的特性,所以较易保证槽的对称度要求,但对于实现多件夹紧和分度较困难。

方案①的不足之处是由于心轴与孔之间有间隙、不易保证槽的对称度,且有过定位现象。但本工序加工要求井不高,而工件孔和两端面垂直精度又较高,故过定位现象影响不大。

经上述分析比较,确定采用方案①。

(2)选择定位元件。根据定位方式,采用带台肩的心轴。心轴安装工件部分的直径为φ32g6( )mm,考虑同时安装6个工件,所以这部分长度取112mm,由于分度精度不高,为简化结构,在心轴上做出六方头,其相对两面间的距离尺寸取28g6( )mm,与固定在支座上的卡块槽28H7( )mm相配合;加工完毕一个槽后,松开并取下心轴,转过相邻的一面再嵌入卡块槽内即实现分度。心轴通过两端φ25H6mm柱部分安装在支座的V形槽上,并通过M16螺栓钩形压板及锥面压紧,压紧力的方向与心轴轴线成45°角。

夹具设计

(3)定位误差计算。工序尺寸27 mm 定位误差分析如下。

由于基准重合ΔB=0

由于定位孔与心轴为任意边接触,则因此定位精度足够。

由于加工要求不高,其他精度可不必计算。

4.确定夹紧方案

根据图2-2-26所示心轴结构,用M30螺母把工件轴向夹紧在心轴上。心轴的具体结构如图2-2-27所示。

5.确定对刀装置

(1)根据加工要求,采用GB/T2242-80直角对刀块;塞尺符合GB/T2244-80,基本尺寸及偏差2 mm。

(2)计算对刀尺寸H和B

如图2-2-28所示,计算时应把尺寸化为双向对称偏差,即

夹具设计

6.夹具精度分析和计算

本夹具总图上与工件加工精度直接有关的技术要求如下。

定位心轴表面尺寸φ32g6。

定位件与对刀间的位置尺寸(24.75±0.08)mm,(4.575±0.05)mm。

定位心轴安装表面尺寸φ25h6。

对刀塞尺厚度尺寸2 mm。

 分度角度60°±10′。

定位心轴轴线与夹具安装面、定位键侧平面间的平行度公差为0. lmm。

分度装置工作表面对定位表面的对称度公差为0. 07mm。

分度装置工作表面对夹具安装面垂直度公差为0.07mm。

对刀装置工作表面对夹具安装面的平行度和垂直度公差为0. 07mm。

(1)尺寸27 mm的精度分析。

ΔD=0. 064mm(定位误差前已计算)。

ΔT=0. 16mm(定位件至对刀块间的尺寸公差)。

ΔA= ×20mm=0.0086mm(定位心轴轴线与夹具底面平行度公差对工件尺寸的影响)。

故此夹具能保证27 mm尺寸。

(2)对60°±30′的精度分析。

分度装置的转角误差可按下式计算。  

故此分度装置能满足加工精度要求。

7.绘制夹具总图

图2-2-27所示为本夹具的总装图样。

8.绘制夹具零件图样

从略。

9.编写设计说明书

从略。

现代夹具设计手册

作 者: 朱耀祥,浦林祥 主编

出 版 社: 机械工业出版社

出版时间: 2010-2-1 

内容简介

本手册全面总结了我国半个世纪来的工业化过程中机械制造业内设计制造各类夹具的丰富经验,绝大部分资料都通过生产实践的考验,包括从国外引进后消化、吸收和改进的内容,也包含作者以往亲历的研发项目的成果。

本手册内容主要包括:夹具总论;夹具功能部件的典型结构;夹具设计计算;专用夹具常用零件及其标准或规范;气动、液压、电力、电磁、真空夹具传动系统及其元件和夹具案例;机床专用夹具设计方法;机床专用夹具设计及典型图例;可调夹具和成组夹具;组合夹具,数控机床、加工中心、柔性制造系统用夹具;检验夹具;焊接夹具;计算机辅助夹具设计等。

本手册主要适用于各种机床夹具、焊接夹具、检验夹具等的设计、制作、使用人员,管理人员,相关专业在校师生。

目录

笫1章 夹具总论

1.1 夹具产生和发展的背景

1.2 夹具的功能、组成和设计要求

1.3 夹具和机械零件的分类

1.4 夹具系统的选择和技术经济指标

1.5 现代夹具发展趋势

第2章 夹具功能部件的典型结构

2.1 定位装置典型结构

2.2 定位支承装置典型结构

2.3 夹紧装置典型结构

2.4 分度装置典型结构

第3章 夹具设计计算

3.1 定位尺寸的相关计算

3.2 定位误差的计算

3.3 典型夹紧形式的夹紧力计算

3.4 典型夹紧机构的作用力计算

3.5 自定心夹紧机构的相关计算

3.6 端齿分度盘的相关计算

3.7 夹具夹紧误差的估算

3.8 多轴传动头的齿轮系几何尺寸计算

3.9 典型加工方法切削力的计算

第4章 专用夹具常用零部件及其标准或规范

4.1 概述

4.2 夹具常用紧固件与连接件国家标准索引

4.3 定位件

4.4 支承件

4.5 夹紧件

4.6 导向件

4.7 对刀块及塞尺

4.8 操作件

4.9 与夹具相关的机床附件

4.10 其他件

4.11 夹具体

4.12 机床夹具零部件标准件应用图例

4.13 夹具元件公差配合的选择及机床夹具零部件通用技术条件

第5章 气动、液压、电力、电磁、真空夹具传动系统及其元件和夹具图例

5.1 夹具夹紧动力源概述

5.2 气动夹具

5.3 液压夹具和液压夹紧的动力源

5.4 电力传动夹具

5.5 电磁夹具及其应用

5.6 真空夹具及其应用

第6章 机床专用夹具设计方法

6.1 机床专用夹具设计步骤

6.2 设计前期准备

6.3 夹具结构方案选择

6.4 夹具总装配图绘制

6.5 夹具零件图绘制

6.6 夹具设计与制造中的信息处理

第7章 机床专用夹具设计及典型图例

第8章 可调夹具和成组夹具

第9章 组合夹具,数控机床、加工中心、柔性制造系统用夹具

第10章 检验夹具

第11章 焊接夹具

第12章 计算机辅助夹具设计(CAFD)

参考文献

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