工装夹具设计的基本方法和步骤

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1、工装夹具设计的基本方法和步骤Prof.Dr.陶学恒大连工业大学机械制造（系）教研室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，进行产品零件的加工、装配、焊接夹具和检测夹具等工装的设计工作。专用夹具设计的基本要求一个优良的机床夹具应满足以下基本要求保证工件的加工精度能

2、提高生产效率工艺性能好使用性能好经济性好1、工装夹具的设计和使用目的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。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。使用工装的最根本目的就是在保证产品零件的质量稳定

3、，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，设计工装夹具不仅是一个技术问题，而且还是一个经济问题，每当设计一套工装夹具时，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的工装夹具获得更佳的经济效益。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

4、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。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。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。定位基准的选择应该具备二个条件：应该选择工

5、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；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）。如在进行夹具的工装设计时，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。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

6、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。根据经验，有两个以上的定位就可以起到定位作用了。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。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。1）支承板多用于精基准平面定位；2）定位销则用于以零件上

7、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；3）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。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。例如：某组件的装配焊接夹具的定位件选择，按照要求应采取定位销定位的形式；其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

8、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。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