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1、MPTMPT 作者: 時間2011.09.28 郑友伟郑友伟 工夹治具设计理念与心得 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 一般而言，凡是在機械製造過程中，使任何加工程 序能加速、方便或安全的輔助裝置工具，均可稱為治具 或夾具（Fixture）. 現今機械加工已由傳統機器演進到CNC機器，但沒有 良好的夾治具的配合使用，仍然很難達到高品質及高產量 ，更無法降低生產成本。所以一个好用的夹治具能带来高 品質及高產量，更降低生產成本，节约加工时间。 优秀夹治具设计者同时应该是产品、制程和设计全通 ，否则水平会低一个档次，哪怕图画得再漂亮。事实上不 懂产品不了解制程的设计师，相信也捣不出
2、象样的治具， 甚至可以说只会制造麻烦。 前言前言 2 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 第一章工夹治具概论- 6 1.1 夹具、治具的含义 - 7 1.1.1 定位、夹紧、装夹意义 - 8 1.2 夹治具设计总则 - 8 1.2.1 材料的选择 - 9 1.2.2 常用的定位方式和定位元件 - 10 1.2.3 夹治具设计注意事项 - 20 1.2.4 数控机床夹具设计要点 - 23 1.2.5 定位误差产生的原因 - 23 1.3 夹治具分类 - 24 1.3.1 按夹紧源头分类 - 25 1.3.2 按用途分类 - 25 第二章产品案例（GEN) - 26 2.1 GEN
3、产品夹具清单 - 27 2.2 2083M88P01反面夹具 - 28 目录目录 3 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 2.3 R287P04L小孔夹具 - 32 2.4 1622M34P01磨床线割夹具 - 37 2.5 J1120P05（热锻）车床夹具 - 40 第三章气缸与配件的运用知识- 48 3.1 选定气缸的方法 - 49 3.1.1 气缸的种类 - 49 3.1.2 气缸选择步骤 - 50 3.1.3 理论数据表 - 51 3.2 配件运用 - 52 3.2.1 简易气动装置的组成部件 - 52 3.2.2 气缸配件清单一览表 - 53 第四章拓展- 54 4.
4、1 焊接夹具 - 55 4.1.1 焊接夹具软件要求 - 59 4.1.2 焊接夹具设计规范 - 59 目录目录 4 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 4.2 检具概论 - 64 4.2.1 检具设计总则 - 64 4.2.2 检具常用材料 - 65 目录目录 5 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 第一章第一章工夹治具概论工夹治具概论 6 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 夹治具的设计以简单,好用,安全为原则,体现在结构 也体现在工件上.也就是 定位准,限位稳,取放易,加工少,结构巧. 1.11.1夹具、治具含义夹具、治具含义 目前个人认为
5、較完善的定义“在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便 、安全地裝夾工件和配合引导刀具的裝置工具”為夾具。 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
6、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。 1.1夹治具含义夹治具含义 7 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 主要是协助控制位置或动作（或两者）的一种工具”稱為治具。 1.1.11.1.1定位、夹紧、装夹的意义定位、夹紧、装夹的意义 確定工件在機器上或夾具中有正確位置的過程，稱為定位。 將工件在機器上或夾具中定位，夾緊的過裡，稱為裝夾。 工件定位後將其固定使其在加工過程中保持定位不变的操作，稱為夾緊。 1.21.2夹治具设计总则夹治具设计总则 1.2.11.2.1材料的选择材料的选择 了解材料的特性，选好材料可以让夹治具更有效地发
7、挥作用。 1.1夹治具含义夹治具含义 8 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 单个零件本身影响是不大普通钢.其实普通钢（SS400）对的如果用 普通钢去压多个相同零件时，就会有个别零件压伤（零件本身的尺寸和 几何形体的误差）。用一段时间普通钢表面会有划痕变形等。 塑钢（）.它是聚合物，在强度，尺寸稳定性比较优良。与普 通钢相比，塑钢比较轻，柔性好。 碳素钢，可以分为三类：低碳 钢、中碳钢、高碳工具钢。首先低 碳钢（S15C）各项特性比较优越， 热处理后表面硬度可达到HRC58-65 ，不易断裂、变形、尺寸稳定、制 造工艺性好，但耐磨性不如高碳工 具钢。中碳钢（S45C）任性较好
8、， 切削性能好，易磨损。高碳钢（T8）耐磨性 最好但制造工艺差， 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 9 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 1.2.21.2.2常用的定位方式和定位元件常用的定位方式和定位元件 1）工件以平面為定位基準的定位方法及定位元件 a.支承支承板，如圖1-1.1-2 b.调节支承及浮动自位支承。图1-3，1-4.看图1-3时就会想到千斤顶 就是这种原理. 图1-1图1-2 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 10 MPTMPT GEN PROCESS CENTER c.产品面定位，图1-5所示 图1-3图1-4 图1-5 J1336P06 定位面定位面
9、 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 11 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 2043M70P07 定位面定位面 2123M71P01 定位面定位面 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 12 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 上面这种类型面定位还有R287P04L,J1188P06D,J1317P06D,J1113P08A等小 孔夹具 J1328P06A 紫红色表示紫红色表示 定位面定位面 防呆面防呆面 左边这种类型面定 位还有1814M67P01 1963M54P01等背面 夹具。 1301M32P01 定位面定位面 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 1
10、3 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 2）工件以外圓柱面為基准的定位方法及定位元件。以工件的個外圓柱面 作為定位基準時，常用的定位方法是將外圓柱裝在圓孔、半圓孔、V形塊 或定心夾緊機構中。 a.將外圓柱裝在圓孔如圖1-6 图1-6 定位孔定位孔 限位面并夹紧限位面并夹紧 2083M88P01 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 14 MPTMPT GEN PROCESS CENTER b.將外圓柱裝V形塊圖1-7 定位圆孔定位圆孔 限位面并夹紧限位面并夹紧 1622M23P01 V V形塊形塊定定 位圆柱位圆柱 J1120P05热锻 图1-7 1.2夹治具设计总则夹治具设计总
11、则 15 MPTMPT GEN PROCESS CENTER c.將外圓柱定心夾緊機構中图1-8 3) 工件以圓孔為定位基准的定位方法及定位元件，定位基准為圓孔时，常 用定位銷及定位心軸定位。此外，還可利用定心夾緊機構進行定位。 a.定位销定位，如图1-9 图1-6 图 1-8 定位销定位销 产品圆孔产品圆孔 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 16 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 定位销定位销 产品孔产品孔 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 17 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 定位销的种类很多，可分外螺纹型、排气孔型、带法兰型、定位推压型、 菱形销
12、等下如图。 排气孔型排气孔型案例带法兰型 定位 推压 型案 例 外螺纹型 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 18 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 菱形销菱形销P尺寸 b.定位心軸定位图1-10 这种定位我们经常在铣床上看到 装夹铣刀的刀座就是用这种定位。 图1-10 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 19 MPTMPT GEN PROCESS CENTER c.定心夾緊機構進行定位图1-11 图1-11四爪定心卡盘夹紧定心效果图 用扳手旋转用扳手旋转 扳手顺时针扳手顺时针 旋转硬爪往旋转硬爪往 里缩，产品里缩，产品 开拿出，相开拿出，相 反则可放入反则可放入 。夹紧又定
13、。夹紧又定 心心 1.2.31.2.3夹治具设计注意事项夹治具设计注意事项 1）首先了解夹治具设计要求,产品设计图上的设计数据以及产品制造工艺、 工艺基准这样才能设计所要的夹治具.（如图1-12) 2）要站在使用者的立場設計。 3）应使工件在在结构上便于组装、拆卸，容易加工作业。 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 20 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 4)夹治具的结构上应具有足够的刚性，便于搬运。例如：夹具加工作业时， 由于容易受到切削力发生振动。 5)了解材料的特性，选好材料可以让夹治具更有效地发挥作用。 6)定位、装夹、夹紧方法的考虑.要提高手动机构的操作性，不要让操
14、作者 浪费时间。 产 品 评估 产品设计 图 产 量 交 货 期 设 备 人员 需求 泛用夹 治具 NY设计 需求 工程 分析 加工设 备及规 格 构 思 图 细部 设计 完 成 工 件 材 料 工 件 形 状 加工精 度与加 工方式 机器 行程 加工设备 替换性 工作台 尺寸 机 构 安 全 材 料 成 本 定位 位置 选择 基准 与夹 持位 考虑 定位 夹持 方法 防止 工件 变形 防止 切削 运动 避免 加工 时刀 具干 涉 排 屑 图1-12 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 21 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 7）尽量考虑夹治具的结构部 件的标准化、简单化。
15、8）要让操作人员感到作业的安全性和可靠性。如图1-13所示 9）要考慮排屑处理。 10）从使用頻率与磨耗的关系來考虑耐久性(零件的淬火等)。 右图是车床三通夹具，由 底盘、弹簧、运动块、钳爪 、定位销等组成。从安全角 度不难看出夹具有缺陷！那 就是夹具装到车床上开始加 工时，主轴旋转中心线与夹 具安装的定位销垂直，那在 没有防呆情况下，主轴旋转 定位销会甩出来很危险！运动块运动块 钳爪钳爪 弹簧弹簧底盘底盘 定位销定位销 图1-13 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 22 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 1.2.41.2.4数控机床夹具设计要点数控机床夹具设计要点 设计數
16、控加工用夾具時，除遵循一般夾具设计的原則外还应注意下列問題 1）在數控加工中，为了确定加工点的空間位置，必須建立座标系。 2）數控加工批量較小，故应该量可能采用标准化的通用夾具或組合夾具等 3）为滿足數控加工精度，要求夾具的定位，夹紧精度高。 4）夾具的结构应使工件在一次裝夾后，能进行多个表面的多种加工。 5）夾緊件应牢靠，其位置应注意防止在进退刀或变換工位時发生碰撞。 6）自动让刀夾緊裝置的设计，应保证其动作的准确可靠以及与刀具运动 軌跡的協调。 1.2.51.2.5定位誤差產生的原因定位誤差產生的原因 任意一批工件在夾治具中加工時，引起加工尺寸產生誤差的主要原因有2类 1）由于定位基准本身
17、的尺寸和幾何形狀誤差 2）定位基准与定位元件之間的間隙，以上两种所引起的同批工件定位基准 沿加工尺寸方向的最大位移，称为定位基准位移誤差。 1.2夹治具设计总则夹治具设计总则 23 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 1）工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全 确定的惟一位置，称为完全定位。 2）根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。有 些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这种定位情况 称为不完全定位。不完全定位是允许的 3）按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是 不允许的。因为欠定位
18、保证不了加工要求。 4）工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。 当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。但当 过定位并不影响加工精度，反而提高加工的稳定性。 1.31.3夹治具分类夹治具分类 1.3.11.3.1按夹紧源头分类按夹紧源头分类如图1-14 1.3.21.3.2按使用用途分类按使用用途分类如图1-15 1.3夹治具分类夹治具分类 24 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 按夹紧动力源分类 手 动 夹 治 具 气 动 夹 治 具 液 压 夹 治 具 真 空 夹 治 具 其 他 图1-14 按使用用途分类 车 床 夹 具
19、铣 床 夹 具 磨 床 夹 具 其 他 夹 具 图1-15 1.3夹治具分类夹治具分类 25 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 第二章第二章产品案例（产品案例（GENGEN） 26 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 2.1GEN2.1GEN产品夹具清单产品夹具清单 上面清单可能有的件号没写进去，还请谅解！ 从清单看铣床夹具最多，定位方式多以面定位夹紧。下面我们就从中找几个 案例来分析、探讨！ 2.1GEN产品夹具清单产品夹具清单 27 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 2.2 2.2 2083M88P012083M88P01反面夹具反面夹具
20、 1）产品图分析 如图所示2-1 圖2-1 2.2 2083M88P01反面夹具反面夹具 28 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 从图上可以看出产品比较复杂，圆柱公差很小0.006左右，并表面不能有划伤 等等。夹具要求也要高的多！ 2）构思图 上面工夹治具设计概论工夹治具设计概论中我们知道几种定位方式，可以根据(1)(2)(1)(2)两点来思考 那我们可以以外圆柱为基准，平面为辅助定位的方法。产品外围尺寸有差异， 那么这个机构怎么实现呢？可以用弹簧机构，在滑块里面装相应的弹簧，弹簧可 以利用弹力自动找到接触面，对面在施加个力，把产品夹紧。产品四个面选择哪 两个呢？看右上图（2
21、-2）所示，从图上可以看出2083M88P01应选哪两个面！下面 看设计好的夹具图。如下图所示（2-3） 圖2-2 2.2 2083M88P01反面夹具反面夹具 29 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 圖2-3 上面就是构思图，从图上可以看出:此夹具还是有缺点，从J287P04L小孔 夹具案例中分析了“加工设备的替换性、调动性要强。那你所设计的夹治具就加工设备的替换性、调动性要强。那你所设计的夹治具就 要适应现场设备替换性、调动性要适应现场设备替换性、调动性”。 孔要大于孔要大于 产品圆柱产品圆柱 0.020.02 1.1.放产品（注放产品（注 意方向）意方向） 2.2.松开
22、手，让松开手，让 滑块自动找滑块自动找 到产品边到产品边 3.3.手压产品表手压产品表 面，另只手面，另只手 拎螺丝锁紧拎螺丝锁紧 压紧状态压紧状态方便搬运方便搬运 2.2 2083M88P01反面夹具反面夹具 30 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 看左边的图：为什么粉 红色的线是椭圆呢？主要 是因为产品边到圆柱中心 尺寸有差异，用圆定位那 气缸在顶出的时候产品会 发生倾斜， 所以我们设计成椭圆Y 方向定位,X方向有活动间 隙0.5,请不要给太大！ 防呆面防呆面 定位面定位面 2.2 2083M88P01反面夹具反面夹具 31 MPTMPT GEN PROCESS CENT
23、ER 2.32.3 R287P04LR287P04L小孔夹具小孔夹具 1）产品分析 如图所示2-4 左图是R287O4L小孔加 工尺寸，从尺寸上看 公差很大，孔小又深 外形比较细长，材料 为不锈钢。对加工要 求高，那夹持位要选 好。产品外观要求没 有划痕、碰伤。并要 批量生产！ 圖2-4 2.3 R287P04L小孔夹具小孔夹具 32 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 2）现场设备考虑 GEN是批量加工生产产品，所以加工设备的替换性、调动性要强。那你所设计 的夹治具就要适应替换性、调动性。现场用的虎钳少，多数是EROWA.它定位准 速度快，那我们可以将R287P04L小孔夹具
24、底部要装EROWA垫片，快速定位。 3）构思图 看图2-4，怎么样夹持它呢？两头夹面太小，也只有夹中间大面，刚好其中 一面为小孔尺寸基准。再用六角边中的两边限位。产品不能划伤、夹伤，那材 料选择软料，电木不行，吸水强，PMMA也不好，耐磨性差。也只有用普通钢材 下面是两个夹具图2-5 圖2-5 2.3 R287P04L小孔夹具小孔夹具 33 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 4）细节考虑 图2-5所示，左边手动，右边是气动，它们比较如下： 1.以A,B面压紧定位 2.A.B面划伤多主要是有铁屑 粘在定位面上，夹紧定位面 间隙太小，铁屑无法排出。 3.压伤主要是尺寸误差大， 一
25、块板把几个都锁紧绝对会 有压紧与压不紧 4.用螺丝锁紧方式给操作者 带来不便. A 手动夹具 B C 1.以A,C面压紧定位 2.每个产品对应一个压紧 装置 3.大大减少定位面压伤,划 伤问题 4.利用气动与弹簧原理让 操作者更加方便 气动夹具 2.3 R287P04L小孔夹具小孔夹具 34 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 经过一段时间气动夹具问题暴露的也明显，主要是压紧装置在压紧时没有辅 助导向产品装斜铣削时发生振动容易断刀具，夹具笨重利用虎钳夹，现场很忙时 夹具不能用，调动性很差，夹具刚性不够. 圖2-6 夹紧状态 定位面 2.3 R287P04L小孔夹具小孔夹具 35
26、 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 按照上面的问题我们又重新设计修改夹具。新的J287P04L小孔夹具（图1-3） 大大提高了产品质量和效率。并结合生产单位需求，又设计3套相关小孔夹具例 如J1328P06A,J1317P08B,J1113P06A等等如图2-7。 圖2-7 组立图压紧机构连接EROWA底板图 J1328P06A 2.3 R287P04L小孔夹具小孔夹具 36 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 2.42.4 1622M34P011622M34P01磨床线割夹具磨床线割夹具 慢走丝的认识：慢走絲是利用连续移動的細金屬作电极，對工件经行切割 成型
27、。目前我們部門有浸水和冲水兩種机台。在切割時一般是通過一次切割成 型，二次切割提高精度，三次以上是提高表面質量。 1）产品图 如图所示2-8 圖2-8 2.4 1622M34P01磨床线割夹具磨床线割夹具 37 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 看了上面产品图要考虑定位方式，首先现场有无心磨可以磨外径。那可以用产 品外形定位，定位好后还要限制旋转，刚好产品有一面可以用平面磨加工。那夹具 基本可以设计啦， 下面看看设计的线割夹具图2-9所示 1622M23P01：車床-無心磨-平面磨-線割 研磨外形公差 在0.005 平面到圓心距 0.02 平面磨夹具 1.送开一边 挡块，连续
28、 将4个产品 放到里面 2.锁紧螺丝 表面对刀 2.4 1622M34P01磨床线割夹具磨床线割夹具 38 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 線割治具注意點 A,考慮夾持位 B,線割過程中沖水是否足夠（水的多少影響1,線割速度2,工件表面質量） C,贴面加工（只要不干涉）两个机头之间距离越小越好，可以提高線割速度。 D,要快速定位 改善后的夹具线割速度快，生產效率变高，还節省了購買銅丝的費用。但一段时 间也出现很多不良，经发现磨的平面公差太大导致放不到夹具里。 定位面 锁紧挡块 ，挡块面 与产品面 可紧贴 这边避空主要 是：当有避空 时产品的另一 部分被割下来 的瞬间，它会
29、往左倾斜。负 责会影响外观 圖2-9 2.4 1622M34P01磨床线割夹具磨床线割夹具 39 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 2.5 J1120P052.5 J1120P05夹具夹具 1）产品分析 如图所示2-10 圖2-10 2.5 J1120P05夹具夹具 40 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 2.5 J1120P052.5 J1120P05夹具夹具 1）分析 如图所示 1. 3. 2. 4. 2.5 J1120P05夹具夹具 41 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 上面的夹具效果很好，但现在我们要节约产品的材料，首先就是从加工
30、工艺开 始，之前的工艺： 备料-铣削-线割-铣削 经研讨后在车床上加工，三通加工工艺： 热锻-车(去毛边)-铣削 这种工艺不仅节约材料，而且很适合量大产品加工。但难点就是夹具怎么设计 呢？第一次设计的车床夹具是用四爪卡盘改装的。由以下几个部件组成：卡盘底座 2钳爪、1组硬爪、定位销。如图2-11所示 - 2.5 J1120P05夹具夹具 42 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 这个夹具在车床上加工2个还 可以，但到第3个左右两孔中心有 偏差。经分析定位销D4太小，磨 损太快，定位销很容易被甩出来 危险大！所以夹具要重新设计。 偶然的机会在机械论坛上看 到一篇关于三通夹具改进文
31、 章，上面的画的产品跟我们的产 品很类似！ 先看看他们是怎么设计的？ 如图2-12所示，该夹具是由基座 螺丝、压块、分度台组成 要点：1.基座是带有锥度轴的弯板结构与车床主轴相连 刚性有保证2.分度台上面带有两垂直V型槽，定位 准，下面轴与基座上孔配合，可以任意旋转 定位销定位销 钳爪钳爪 底盘底盘 硬爪硬爪 左左右右 圖2-11 2.5 J1120P05夹具夹具 43 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 了解他们的设计思路，就来看看我们的夹具怎么设计。要注意以下几点 1.J1120P05产品小 2.在加工过程中夹具不能与刀具干涉 3.要夹紧，夹具刚性要强、夹具材料耐磨性要好
32、下面是设计好的J1120P05夹具，如图2-13所示 圖2-12 压板压板螺丝螺丝分度台分度台 基座基座定位机构定位机构 2.5 J1120P05夹具夹具 44 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 设计的夹具还没有调试，但只要以严谨 态度，绝对会搞好的！ V V型槽型槽 之间距离之间距离 为为18MM18MM 锥度锥度4 4度度 圖2-13 2.5 J1120P05夹具夹具 45 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 2.6 2206M27P022.6 2206M27P02返修方法返修方法 1.下面是2206M27P02产品图，如图2-13所示 2.由于2206M
33、27P02圆边上的小缺口宽度尺寸在下限，所以品质工程要求返修。 因为19个缺口放在夹具上没有相对位置，无法与3D吻合。在听取副理的建议后，我 们设计并完成塞规。在多次实践中解决了这个难题！如图2-14所示 圖2-13 2.6 2206M27P02返修方法返修方法 46 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 方法说明： 1.用四爪卡盘把产品内撑起来 2.先将B放到缺口里，A然后按照斜度 往下滑，并轻轻敲 A块 3.用百分表在块的表面取数打表，运用 三角函数算出角度 4.在3D里把角度摆好（注意方向），编写 程式 圖2-13 A AB B 6 6 B B A A 2.6 2206M2
34、7P02返修方法返修方法 47 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 第三章第三章气缸与配件的运用知识气缸与配件的运用知识 48 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 3.13.1选定气缸的方法选定气缸的方法 3.1.13.1.1气缸种类？气缸种类？ 气缸种类很是比较多的，但目前GEN常用气缸分3种，分别为薄型气缸（图3-1） 、双连杆气缸（图3-2）、新型带导杆器缸（图3-3），比如J1120P05背面夹具 上的气缸是用图3-3，现场很多气缸都是用图3-2. 圖3-1圖3-3圖3-2 3.1 选定气缸的方法选定气缸的方法 49 MPTMPT GEN PROCESS
35、 CENTER 3.1.23.1.2选择气缸的方法选择气缸的方法 估计各项条件。 1）确定气缸输出力（伸出时） F1 = 2 X S1 X P X (负载率) F1 = 输出推力（N) S1 = 伸出受力面积(mm) P = 工作压力（MPa) 2）确定气缸输出力（缩回时） F2 = 2 X S2 X P X (负载率) F2 = 输出推力（N) S2 = 缩回受力面积(mm)P = 工作压力（MPa) 计算气缸输出力（双连杆气缸） 确定气缸内径 重新确任气缸内径，完成 1）工件大小 2）切削力或其他负载力 3）行程 3.1 选定气缸的方法选定气缸的方法 50 MPTMPT GEN PROCE
36、SS CENTER 3.1.33.1.3理论数据理论数据 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 伸出344557687990 缩回253442515968 伸出6080101121141161 缩回45607590106121 伸出94126157188220251 缩回7194118141165188 伸出147196245295344393 缩回113151189227264302 使用压力（MPa) 491 378 型号 （双连杆） 活塞杆直径 （mm) 动作 方向 受力面积 （mm) 12 TN-16*S TN-20*S TN-25*S 113 85 201 151 314
37、236 6TN-12*S 8 10 单位：单位：N N 以TN-12*S为例计算缩回压力: S=3.14*(12/2)-(6/2)=84.78mm F=P*S=0.7MPa*84.78mm=59.3N 注意：1Kgf/cm=0.098MPa=0.1MPa1Kgf/cm=0.098MPa=0.1MPa 1Kgf1Kgf9.81N9.81N 3.1 选定气缸的方法选定气缸的方法 51 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 3.2 3.2 气缸配件运用及清单气缸配件运用及清单 3.2.13.2.1简易气动装置组成部分简易气动装置组成部分 一个简易的气动装置是由气缸、接头、气管、手动换向
38、阀、消声器、空气过 滤器（调节阀+油雾器+压力表）等等。如图所示3-4 圖3-42D圖 3.2 气缸配件运用及清单气缸配件运用及清单 52 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 3.2.23.2.2配件运用及清单一栏表配件运用及清单一栏表 3.2 气缸配件运用及清单气缸配件运用及清单 53 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 第四章第四章拓展拓展 54 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 本节主要是更深层的探讨和分享夹治具知识。能够让我们本节主要是更深层的探讨和分享夹治具知识。能够让我们更深更深的把握夹治具的把握夹治具思思 路对设计的思维原则性和灵
39、活性。路对设计的思维原则性和灵活性。 4.14.1焊接夹具焊接夹具 焊接夹具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，没有焊接工装夹具 就没有产品。 夹具焊接件焊枪 4.1 焊接夹具焊接夹具 55 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 工作状态 局部放大 4.1 焊接夹具焊接夹具 56 与机械手与机械手 关节相连关节相连 压紧压紧 支撑支撑 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 从上面的图上看：汽车外围这么大！为什么只能在这个区域夹紧或支撑呢？ 其实是客户那边已近外形受力分析好啦，再一个是焊
40、接打点的位置是固定，所以 就只能按照他们的要求，那我们做什么呢？ 1）设计夹具（3D)，按客户要求画焊枪， 2）夹具运动机构是否合理（打开高度），压紧的 力是否大于客户提供的力 3）将焊枪放到指定点，模拟运动夹具，看运动过 程是否干涉 4）下单购买气缸，感应器，马达，标准零件等等 5）出2D图，画电气安装图 6）安装调试 4.1 焊接夹具焊接夹具 57 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 4.1 焊接夹具焊接夹具 58 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 4.1.14.1.1焊接夹具设计的软件技术要求焊接夹具设计的软件技术要求 二维设计软件应为：AUTOCAD2
41、002、2004版本，接口应为：*.dwg， 三维设计软件应为：UG或CATIA（优先）。 4.1.24.1.2焊接夹具的通用技术要求焊接夹具的通用技术要求 夹具设计应充分考虑点焊的操作性，留有足够的焊钳活动空间，保证工件 在夹紧状态下完成所有焊点，在设计图纸上应有所有焊点位置与焊枪施焊的位 置。 长度超过2米的夹具底板的厚度为30mm，长宽都小于1米的底板厚度20mm, 其他底板厚度为25mm, 在基座平面上加工基准坐标线和基准孔（3-12mmH7， 基准孔必须加保护罩。 所有夹具的支撑、定位、夹紧方案都必须由甲方确认后才能进行正式设计 夹具精度要求 定位销制造精度：-0.26-0.2 ，粗
42、糙度：0.8，硬度：HRC38 -43。定位销定 位精度：0.02mm。定位面定位精度：0.05mm；粗糙度：3.2 制造精度： 0.05mm。定位销应对其表面作渗碳处理，提高定位销的硬度及耐磨性。 4.1 焊接夹具焊接夹具 59 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 夹具的运动部分应灵活，无卡滞现象，具有良好的操作性。手柄长度要合适 焊接手柄时应注意翻转角度的限位，理论上翻转角不超过1200 ，以防打开时伤 人。夹紧可靠，刚性适当，夹紧后既不使工件松动滑移，又不使工件拘束过大，产 生较大应力，损坏工件表面质量。 所有钢板使用Q235A，定位销使用45#钢，定位销导向使用铜套，石
43、墨润滑， 外表面支撑面使用工程塑料防划伤。 所有工装夹具除标准件为本色、夹具基准面要求涂防绣漆、夹具定位面、夹具 定位销、支撑夹紧块贴合面（与零件贴合面）等部位要求发黑外，夹具其它部分 均要求喷涂-色漆。 1）一个典型的夹紧单元包括L板、支板、夹紧臂、定位块、垫片、回转销、定位 销、定位销连接板、限位块、连接板、气缸等。见图4-1 4.1 焊接夹具焊接夹具 60 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 图4-1 在自动化（机械手）设计中常会用到转轴机构，首先要考虑让 夹紧臂怎么运动，运动范围怎么控制，看似简单，做起来困难！ 下面来探讨转轴机构 4.1 焊接夹具焊接夹具 61 MPTMPT GEN PROCESS CENTER 看上面两组图，连杆机割（clamp机构）有什么不同，图上也画出气缸运动时， 连杆机构是怎么运动的。请大家想想。 下面我用CAD给大家演示。ZHENG_FIXTURELINK.dwg 图4-2 A B C AB C 4.1 焊接夹具焊接夹具 62 MPTMPT GEN