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2022
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08
工装夹具设计的基本知识
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一、工装夹具设计的基本知识
1.夹具设计的基本要求
由于产品结构的技术条件、施焊工艺以及工厂具体情况等的不同，对所选用及设计的夹具均有不同的要求。目前，就装配-焊接结构生产中所使用的多数夹具而言，其共性的要求有以下几方面:
使时承受着多种力的作用，比如:焊件的自重、夹紧反力、焊接变形引起的作用力、翻转时可能出现的偏心力等，所以夹具必须有一定的强度与刚度。
(2)夹紧的可靠性夹紧时不能破坏的定位位置，必须保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。因此，手动夹具操作时的作用力不可过大，机动压紧装置作用力应采用集控制的方法。
(3)焊接操作的灵活性 使用夹具生产应保证足够的装配-焊接空间，使操作人员有良好的视野和操作环境，使焊接生产的全过程处于稳定的工作状态。
(4)便于焊件的装卸操作时应考虑制品在装配定位焊或焊接后能顺利地从夹具中取出，还要注意制品在翻转或吊运时不受损坏。
(5)良好的工艺性 所设计的夹具应便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件。设计时，还要考虑车间现有的夹紧动力源、吊装能力以及安装场地等因素，降低夹具制造成本。
2工装夹具设计基本方法与步骤
(1)设计前的准备为保证设计出的夹具生产出符合设计求的工件，就要了解工件在生产中及本身构造上的特点及要求，这是设计夹具的依据，是设计人员应细致研究并掌握的原始资料。夹具设计的原始资料包括以下内容:
1)夹具设计任务单。任务单中说明工件图号、夹具的功用、生产批量、对该夹具的要求以及夹具在工件制造中所占地位和作用。任务单是夹具设计者接受任务的依据。
2)术件。研究图为了尺寸链的结构、尺寸公差及制造精度等级。此外，还需了解与本工件有配合关系的零件在构造上它们之间的联系。研究技术条件是为了明确在图样上未完全表达的问题和要求，对工件生产技术要求获得一个完整的概念。
3)工件的装配工艺规程。工艺规程是产品生产的指导性技术文件，是工艺编制的核心。夹具是直接为工艺规程服务的工具，因此夹具设计者应当明确所设计的夹具必须满足工规程中的一切要求。
4)装焊接工艺员根据工件图样和工艺规程对夹具提出的具体要求，一般应包括如下内容:
①夹具的用途，担负何种工件的装配-焊接工作以及该工件前后工序的联系。
②所装配工件在夹具中的位置，工件定位基准以及定位尺寸，说明工件接头尺寸属于中间尺寸(注明加工余量)或最后尺寸。
③制造和安装夹具时，保证夹具的调整和检验时所需的样件及样板等。
④对夹具的构造形式、是否翻转和移动以及夹具所用定位及夹紧件的机械化程度等提出原则性意见。
⑤规定工件焊接收缩量大小，以确定定位件和夹紧件的位置。
5)包国准工准和规格化夹具结构图册等。
需要指出的是，装配一焊接生产中所使用的大型机械装备，如变位设备、操作机械等大多由专门的生产厂家提供，此节中主要针对常用的装配一焊接夹具的设计加以介绍。
(2)设计的步骤
1)确定夹具结构方案，绘制草图。此阶段的主要工作内容有:
①选择夹具的设计基准。夹具设计基准应与被装配结构的设计基准一致;有装配关系的相邻结构的装配-焊接夹具尽可能选择同一设计基准，如选用基准水平线和垂直对称轴线作为同一设计基准。
②绘制工件图。设计基准确定后，在图纸上按设计基准用双点画线绘制出被装配工件围、包括工件轮廓及工件要求的交点接头位置(注意包括收缩余量)。
③定位件和夹紧件设计。确定零件的定位方法及定位点，零件的夹紧方式和对夹紧力的要求，并根据定位基准选择定位件和夹紧件的结构形式、尺寸及其布置。
④夹具主体(骨架)设计。主体设计时需要满足装配-焊接工艺对夹具的刚度要求，并根据夹具元件的剖面形状和尺寸大小来确定主体结构方案和传动方案，如确定夹具结构的组成部分有哪些、结构主体的制造方法以及采用几级传动形式等。
⑤完成设计草图。在充分考虑夹具的整体结构布局之后进行必要的设计计算，并绘制出夹具的设计草图。
2)制夹具工作总图阶段。草图设计经过讨论审查通过后，便可绘出夹具的正式工作总图，完成此阶段工作应注意以下几点:
①总图上的主视图应尽量选取与操作者正面对的位置。夹具的工作原理和构造以及主要元件结构和它们之间的相互装配位置关系应在基本视图上表达出来，各视图的布置除严格按照制图标准外，要空出零件编号及标注尺寸的位置，总体布局合理美观。
②总图上应标注的主要尺寸应包括装配尺寸、配合尺寸、外形尺寸及安装尺寸。
③编写技术条件。一在视图上无法表示的关于制造、装配、调整、检验和维修等方面的技术要求，应在总图上注明。
④标出夹具零件的编号，填写零件明细表和标题栏。
3)绘装焊接夹具零件图阶段。夹具中的非标准零件要绘制零件图，零件的结构形式、尺寸、公差和技术条件应与夹具总图相符合。
4)编写装配-焊接夹具设计说明书。设计说明书是夹具的设计计算、分析整理和总结，也是图样设计的理论根据。其主要内容是:
①目录。
②夹具设计任务书。
③产品要求分析。
④夹具设计技术条件。
⑤夹具设计基准的确定。
⑥夹具设计方案的分析。
⑦夹具技术经济效益评定。
⑧参考资料。
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