崔德同

【摘要】随着工装夹具在生产实践中要求的不断提高，研究其设计与应用凸显出重要意义。本文首先介绍了工装夹具设计的基本方法与步骤，分析了其设计的精度要求。在探讨工装夹具设计注意事项的同时，就其应用问题提出了个人看法。

【关键词】工装夹具；生产实践；设计；应用

一、前言

作为工装夹具在生产实践中的重要工作，其设计与应用在近期得到了有关方面的高度關注。该项课题的研究，将会更好地提升其设计与应用的实践水平，从而有效优化工装夹具在生产实践中的整体效果。

二、工装夹具设计的基本方法与步骤

1.设计前的准备

工装夹具设计的原始资料包括以下内容：夹具设计任务单；工件图样及技术条件；工件的加工及装配工艺规程；夹具设计的技术条件；夹具的标准化和规格的标准化资料，包括国家标准，工厂标准和规格化结构图册等。

首先要对任务书进行仔细阅读与深入研究，认真了解工件的作用、结构特点、材料、生产规模及技术要求，详细分析焊接、加工工艺过程或装配过程中本工序的要求，如焊接所需留的加工余量、加工精度、加工表面、定位基准及前后工序的联系等等。这些设计前的准备工作不仅要做，还要做好、做细，只有这样才能使我们的设计顺畅、稳妥，少出麻烦和错误。

其次，要根据工件的特点多动脑筋，换个思维方向，多提出几个设计方案以留备用，因为在实际的设计过程中，根据同一工件，每一个设计人员的设计思想及考虑重点都不相同，因而会给出不同的设计方案，由此设计出的工装夹具的结构自然也就不同，应用到实际生产中产生的效果也会有所不同。通过对多个方案的分析比较确定一个更合理、更符合要求的结构方案，在设计时还要注意多听取和吸收其他好的意见和建议。

2.设计的步骤

确定夹具结构方案；绘制夹具工作总图阶段；回执焊接机加装配夹具零件图阶段；编写焊接机加装配夹具设计说明书；必要时，还需要编写夹具使用说明书，包括夹具的性能，使用注意事项等内容。

三、工装夹具设计的精度要求

工装夹具设计的基本思路是工件的定位和夹紧。定位又可分导向定位和加工定位。一般有孔定位、面定位、外圆柱面定位等。定位不准影响产品的加工精度，定位出错可能导致零件的报废。按夹具的结构一般可分为：导向定位机构、定位机构、夹紧机构、机座等几部分。当然并不是每个夹具都有这几部分。其核心部分是定位机构和夹紧机构，对工件直接影响，决定了工件的加工形状和加工精度。工装夹具设计的精度要求分为如下四类。

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，主要包括接头的定位件，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互相配合的夹具元件，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，也不与其他元件相配合，如夹具的主体骨架等。

工装夹具的设计要满足使用过程中的受力的需要，例如铣床要知道顺铣和逆铣时受力，估算加工过程的受力情况，还要计算夹紧力的大小及夹紧时对工件的影响，不能因此引起工件的变形。有可能的情况下要充分利用加工时受力的相互抵消来减轻工装夹具的重量和夹紧力。对于一些大型的焊接件，还需考虑受力的平衡以及松开后的焊接变形。同时又要求夹具有足够的强度和刚度。

夹具的结构尽可能采用可调性的。对于经常使用的夹具依靠螺栓标准件紧固，销钉定位等方式。调整和装配夹具时，可对某一元件尺寸较方便地修磨。还可采用在零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。补偿其他零件的误差，提高夹具精度。

四、工装夹具设计的注意事项

1.夹紧元件的统一性

一套比较复杂的工装夹具中通常具备多处压紧、辅助支撑、调节支撑等元件，常用的靠螺旋压紧的螺母、螺旋调节的螺栓等部件因空间位置、夹紧力大小等因素的影响，不同部位所用的螺纹大小会不尽相同。若按理论设计这些元件的外形操作部位也会不尽相同，不同的外形尺寸需要操作人员用多种工具才能完成夹紧、调节等工序，加工极不方便，效率大大降低。如对不同的螺纹采用相同的外形尺寸，M20螺母、M12螺母、M16螺栓等操作部位外形皆设计为宽度为k的外六方，使用时同一种工具就能完成所有的夹紧、调节等工序，减少了辅助时间，提高了生产效率。可见在工装夹具设计过程中注意夹紧元件统一性对于提高生产效率、降低劳动强度具有重要作用。

2.夹紧元件的安全性

工装夹具中比较常见的开口压板由于其螺母大径小于工件孔径，只要稍松螺母，取下开口压板，工件即可方便地穿过螺母被取出，是一种比较实用的快速夹紧结构。但这种结构在回转体压紧装置中存在一定弊端，因为当螺母意外松动时，开口压板极易在离心力的作用下由开口处从夹具中飞出，安全隐患令人堪忧。当工作时，旋紧的带肩螺母其肩部进入开口压板的盲孔内，一旦带肩螺母稍有松动，因其肩部嵌在盲孔内，所以压板不会立即飞出，而此时操作人员能明显感到工件的松动，停车再次旋紧即可，然后将带肩螺母的肩部旋出开口压板盲孔深度，这样既然保证了压紧的安全性，又可轻而易举地卸下工件，可谓一举两得。

3.设计人员深入现场

工装夹具的设计人员一定要深入工作现场，了解现场和熟悉现场。要对夹具使用的机床规格、主要参数及在机床上安装夹具部位的结构和配合尺寸和本工序使用的刀具、量具等情况了解清楚。不深入现场就会对这些情况一无所知，设计制造出来的夹具极有可能安装不上，不能用于机床的正常生产，造成返修或废掉，不仅损失了经济和时间成本还耽误了生产运行，得不偿失。另外，工装夹具的设计人员多下现场可与操作人员进行面对面的交流与沟通，有利于掌握第一手的一线资料。因为操作人员不仅可以提供一些好的意见和建议，还会告知设计人员同类夹具存在的问题、需要改进之处及操作习惯和干活方式等，这些都有利于工装夹具的优化设计。否则设计出的夹具虽符合机床且加工合格，但不符合操作人员的工作习惯，造成加工不便，则极有可能被束之高阁。此外，设计人员在夹具制造完成投入到实际生产中后还要多次进行回访，了解其使用情况。

五、工装夹具的应用

工装夹具的设计根据产品批量和加工复杂程度的大小来定。例如工件的钻孔。对于小批量，自由装夹就可以了，中批量可以钻模工装定位钻孔，大批量就可以设计专机，永久性夹具，特大批量可设计专机流水线。考虑定位基准的统一性，装夹的一致性。但对于一些复杂的加工件。虽然量小但还没有工装夹具无法保证其加工的准确性，这时也需要设计制作工装夹具，例如需要多次焊接的工件。这时就需要尽可能使用便于装拆的，由标准件或通用件组成的组合夹具。现在有许多由模块组成的夹具，模块化的夹具大大减少了中小批量多类型的产品制作时间和成本。

再次工装夹具的结构要符合工人加工操作习惯。装拆时要有足够的操作空间。便于日后的维修和装拆。在生产过程中要正确使用夹具.安装要到位，夹紧的螺栓螺母要锁紧。对于使用较为复杂的工装夹具要编制使用说明书，并要求操作时严格按此执行。

六、结束语

通过对工装夹具在生产实践中设计与应用的相关研究，我们可以发现，该项工作的顺利开展，有赖于对其多项影响环节与因素的充分掌控，有关人员应该从工装夹具的客观实际应用环境出发，研究制定最为符合实际的设计与应用实施策略。

参考文献：

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