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    工程师必知的9种工装夹具的设计要点!值得分享收藏!

  • 时间:2022-05-11 流量:438


    工装夹具的设计一般是根据零件机械加工工艺制定后某一工艺的具体要求进行的。

    在制定工艺过程时,应充分考虑夹具实现的可能性,在设计工装夹具时,如有必要,也可对工艺过程提出修改意见。

    工装夹具的设计质量应以能否稳定保证工件的加工质量、生产效率高、成本低、排屑方便、操作安全、省力、制造维护方便等为衡量指标。

    一、工装夹具设计的基本原则

    1、满足工件定位在使用过程中的稳定性和可靠性

    2、有足够的承载力或夹持力,以确保工件在工装夹具上的加工过程

    3、满足装夹过程中简单与快速操作

    4、易损件必须是可以快速更换的结构,较好不要使用其他工具

    5、在调整或更换过程中,满足夹具重复定位的可靠性

    6、尽量避免结构复杂、成本高

    7、尽量选择标准件作为组件

    8、内部产品的系统化和标准化

    二、工装夹具设计基础知识

    优秀的机床夹具必须满足以下基本要求:

    1、保证工件加工精度的关键在于正确选择定位基准、定位方法和定位元件,必要时分析定位误差,注意夹具其他部件结构对加工精度的影响,确保夹具能满足工件加工精度的要求。

    2、特殊夹具的复杂性应适应生产能力,尽量采用各种快速高效的夹具机构,确保操作方便,缩短辅助时间,提高生产效率。

    3、工艺性能好的构应简单合理,便于制造、装配、调整、检验、维护等。

    4、性能好的工装夹具应具有足够的强度和刚度,操作应简单、省力、安全、可靠。在客观条件允许、经济适用的前提下,应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置,以降低操作人员的劳动强度。工装夹具也应方便地屑。必要时,可设置排屑结构,防止切屑损坏工件的定位和刀具,防止切屑积聚带来大量热量,造成工艺系统变形。

    5、经济性好的专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构,力求结构简单,制造方便,降低夹具的制造成本。因此,在设计过程中,应根据订单和生产能力对夹具方案进行必要的技术经济分析,以提高夹具在生产中的经济效益。

    三、工装夹具设计规范概述

    1、工装夹具设计的基本方法和步骤

    工装夹具设计的原始资料包括以下内容:

    a)设计通知书、成品零件图、毛坯图、工艺路线等技术资料,了解各工序的加工技术要求、定位和夹紧方案、前工序的加工内容、毛坯情况、机床、刀具、检验量具、加工余量和切削用量

    b)了解夹具的生产批量和使用情况

    c)了解所使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等;

    d)夹具的标准材料库存

    2、工装夹具设计中考虑的问题

    夹具设计一般结构单一,给人的感觉结构不是很复杂,特别是现在液压夹具流行,大大简化了原有的机械结构,但如果在设计过程中没有详细考虑,就会出现不必要的麻烦:

    a)加工件的毛坯余量

    导致空白尺寸过大,干扰。因此,在设计之前必须准备空白图纸。留出足够的空间

    b)夹具的排屑畅通

    由于机床加工空间的有限性,夹具的设计空间往往的设计空间往往相对紧凑。此时,加工过程中产生的铁屑往往被忽略在夹具死角积聚。

    包括切屑液流出不畅,给以后的加工带来了很多麻烦。因此,在实际开始时,应考虑加工过程中的问题。毕竟夹具是基于提高效率和方便操作

    c)夹具的整体开放性

    忽视开放性,使操作人员难以装卡,费时费力,设计禁忌

    d)夹具设计的基本理论原则

    每套夹具都要经过无数次的夹紧和松动,所以一开始可能会满足用户的要求,但是要有它的精度保持,所以不要设计一些违背原则的东西。

    即使运气好,也不会有长久的可持续性。一个好的设计应该经得起时间的锤炼

    e)可更换定位元件

    定位元件磨损严重,应考虑更换快捷方便。较好不要设计成大零件

    夹具设计经验的积累非常重要,有时设计是一回事,在实际应用中也是一回事,所以好的设计是一个不断积累和总结的过程。

    根据功能性,常用工装夹具主要分为以下几种:

    01夹模

    02钻、铣工装

    03数控、仪表夹头

    04试气、试水工装

    05切边、冲孔工装

    06焊接工装

    07抛光治具

    08装配工装

    09激光刻字工装移印

    01夹模

    定义:用产品外观定位夹具的工具



    设计要点:

    1、此类夹模主要用于虎钳上,其长度可以根据需要截取

    2、其他辅助定位装置可设计在夹模上,夹模一般采用焊接方式连接;

    3、上图为简图,模腔结构尺寸由具体情况确定

    4、在动模上的适当位置与直径12的定位销相匹配,定位孔滑动与定位销相匹配

    5、在设计装配型腔时,需要在无收缩毛坯图档的外观面上偏移放大0.1mm

    02钻、铣工装



    设计要点:

    1、必要时,可在固定芯及其固定板上设计一些辅助定位装置;

    2、上图为结构简图,实际情况应根据产品结构进行设计;

    3、气缸通常根据产品的大小和加工过程中的应力来确定SDA50X50;

    03数控、仪表夹头、A数控夹头,内束夹头



    设计要点:

    1、上图未标识的尺寸取决于实际产品的内孔尺寸结构

    2、在生产过程中,与产品内孔定位接触的外圆需要下单边0.5mm较后较终安装在数控机床上,以防止淬火过程造成的变形和偏心

    3、装配部分的材料推荐使用弹簧钢,拉杆部分45#

    4、拉杆部分的螺纹M20常用螺纹可根据实际情况进行调整

    仪表内束夹头



    设计要点:

    1、上图为参考图。装配尺寸和结构取决于实际产品的外观尺寸结构

    2、材料使用45#,淬火处理

    仪表外束夹头



    设计要点:

    1、上图为参考图,实际尺寸根据产品内孔尺寸结构确定;

    2、在生产过程中,与产品内孔定位接触的外圆需要下单边0.5mm余量,较后安装在仪表车床上,防止淬火过程造成变形和偏心;

    3、材料使用45#,淬火处理。

    04试气工装



    设计要点:

    1、上图是气体试验模具的参考图。具体结构应根据产品的实际结构进行设计。其理念是尽可能简单地密封产品,以确认密封部分的密封性

    2、气缸的尺寸可以根据产品的实际尺寸进行调整,还需要考虑气缸的行程是否能满足取放产品的便利性

    3、与产品接触的密封面一般采用优力胶,NBR橡胶圈等压缩量好的材料,同时注意如果有与产品外观表面接触的定位块,尽量使用白胶塑料块,并在使用过程中覆盖棉布,防止损坏产品外观

    4、在设计过程中,应考虑产品的定位方向,防止产品型腔内气体泄漏,误检

    05冲孔工装



    设计要点:上图为冲孔工具的常用结构。底板作用方便固定在冲床工作台上;定位块作用为固定产品,具体结构根据产品实际情况设计,中心点围绕方便安全的产品;

    挡板的作用是方便产品从冲刀上分离;支柱起固定挡板的作用。上述部件的装配位置和尺寸可根据产品的实际情况进行设计。

    06焊接工装

    焊接工具主要起固定焊接部件的位置,控制焊接部件的相对尺寸,其结构主要是定位块,应根据产品的实际结构进行设计。

    值得注意的是,产品放置在焊接工具上时,不得在工具之间产生密封空间,以防止焊接加热过程中密封空间压力过大影响零件焊接后的尺寸。

    07抛光治具







    08装配工装

    装配工具主要用于组件装配过程中辅助定位的装置。其设计理念是根据组件装配的结构,方便地取出和放置产品,在装配过程中不损坏产品的外观和表面,并在使用过程中覆盖棉布以保护产品。

    尽量使用白胶等非金属材料。

    09激光刻字工装移印



    设计要点:

    根据产品位结构应根据产品实际情况的刻字要求进行设计。应注意产品取放的便利性和产品外观的保护。与产品接触的定位块和辅助定位装置应尽可能使用白胶等非金属材料。



    电子厂DIP峰焊炉具设计规范

    1.目的:

    规范波峰焊过炉夹具设计/制作标准,提高产品过炉PPM质量工艺要求.

    2.适用范围:

    本标准适用于深波峰焊炉夹具的设计和生产.

    3.定义﹕

    4.职责﹕

    4.1.进口新产品时,产品工程师根据产品设计和试产会议记录ME评估是否需要制作治具;

    4.2.ME负责新治具的设计、验收和现有治具的维护和管理;

    4.3.IE提供治具需求;

    4.4.采购根据需求下订单采购;

    5.作业程序﹕

    5.1准备材料和材料﹕

    5.1.1.峰焊夹具的设计应为高阻、高温防静电材料(一般为玻璃纤维材料,客户有特殊要求); a: 合成石材 b: 玻纤材料 c: 其它材质

    5.1.2资料准备:a:Gerber文件 b:PCBA板

    5.2.过炉夹具的较大外围尺寸﹕420长(L) 320宽(W),治具宽度统一为320MM,长度要根据PCB板材的组合,为了节省助焊剂的喷雾量,工具的长度方向应尽可能短。(长度方向不能留下太多空余部分);

    5.3.夹具45o 倒角边;

    5.4.波峰夹具周围有挡板,挡板间隙小于0.1mm(防止锡液流动PCB板),前两档锡条平行峰值

    5.5.焊锡面 D组件高度3mm以下的﹐采用治具厚度4mm材料制作;

    5.6.焊锡面 D组件高度(使用h表示)在4mm>h>3mm(附件高度不超过4MM)﹐采用治具的厚度5mm材料制作;

    5.7.采用8mm用料制作治具﹐ D组件高度小于3mm治具的位置必须打磨到4mm厚, D组件如高出5mm,治具采用5mm材料制作,底部加补丁倒R角,治具总厚度低10mm;

    5.8.为防止炉具堵塞在峰口,所有螺钉(螺钉)不能从底部击中,必须从部件到锡表面;

    5.9.主芯片底部有接地过孔焊盘(如数科)SK、KJ等)开孔过炉上锡;BGA焊盘中间如有过孔(通孔),必须堵孔,防止冒锡造成不良;

    5.10 .QFN封装的IC为防止炉冒锡造成连锡,制作时必须封堵治具(制作前由产品工程师和产品工程师具体制作)PIE工程师确认);

    5.11.主板上有LED灯、红外接收头工艺要求浮动产品,必须在固定支架上制作,水平高频头部分型号需要增加弹性压力片(根据具体型号,生产PE确定是否需要增加);

    5.12.在PCB板焊锡面无 T组件的位置需要在炉具上开锡导流槽,导流槽的深度一般控制在2mm左右;

    5.13.治具周围需要开宽10mm﹐厚为2.5mm凹槽(轨道边)﹐两端铣弧倒R角﹐避免卡板或运行不畅。

    5.14.治具周围的固定挡条需要宽度12mm的FR4材料所制﹐且每隔95mm(主板较小60mm)锁上一颗螺钉,两个相邻挡板的交界处需要用螺钉锁住,以避免治具变形﹐治具内必须标明治具的过炉方向、治具编号、适用型号等信息

    5.15.治具四周固定挡条距离PCBA槽距为15mm﹐每距离定位压扣90mm需要锁一个,定位压扣与固定挡条的距离是5mm﹐治具上定位PCB必须选择每个压扣位置PCB边缘无组件干扰的位置。

    5.16.防护 治具 D组件槽的尺寸必须是B面的 D组件丝印内侧铣削,深度一般高于组件本体0.3mm为准,若B面组件为BGA、connect、CCD sensor等热敏组件的深度需要高于组件本体的高度0.6mm打开并留下透气通道,避免高温造成不良。

    5.17.防护 治具 D组件凹槽壁厚至少为1mm以上;

    5.18.治具上必须开一个对称的取板槽,方便取放基板,取板槽位置必须无需DIP组件干扰的位置;

    5.19.PTH组件的开口倒角应足够大,以确保 T在组件凹槽壁不断裂的前提下,尽可能增加倒角,倒角角度一般为140°倾斜角﹐降低锡流动阻力

    5.20.锡面组件高度3mm以下﹐采用治具的厚度4mm材料制作 倒角必须大于140度.焊锡表面组件的高度3mm以上﹐根据元件定制材料制作治具厚度 ;

    5.21.治具内槽大小及PCB大小差异不得超过0.2mm﹐同一批治具的外围尺寸宽度误差不得超过0.2mm(特殊情况下,工程师可要求在治具内槽做定位柱);

    5.22. 所有治具的设计和生产都需要考虑工艺防震;

    5.23.和 插件元件 D元件:

    5.23.1.元件与底盖密封边缘的距离不得超过1.2mm.

    5.23.2. T贴片元件与底盖壁之间的距离应控制0.5-0.8mm以上.

    5.23.3.红胶工艺 T贴片元件焊盘边缘距离开孔壁之间距离不应小于1.5mm.θb在45°-60 °

    5.23.4.元件引脚与开孔壁之间的距离不小于2.5毫米.

    5.23.5. T贴片元件底盖密封厚度在1.5—1.9mm及以上。.

    5.23.6.距板边较近元件引脚距离开孔边缘不应低于5mm.

    5.24. 所有治具与PCB接触的面必须做平整且在同一平面内(0.2mm),不可有突起及凹陷现象;

    5.25.治具上所使用的材料必须是不沾锡材料,且机械强度要足够,不可以有翘曲变形。




    1、夹具使用目的及效果

    1)夹具的主要目的是为了将工件快速、准确地定位以及适合的支撑、维持,使在同一夹具上生产的所有工件都固定在特定的范围内,保证产品的精密性和互换性。

    2)使用夹具可以在各种加工、组装等工作当中减少工作时间,进行高效率的工作。

    3)可以将复杂的工作单一化,提高经济效益,将只有熟练工完成的工作,完全可以由未熟练工来完成。

    简单地说,可以提高生产效率,保证产品质量及互换性维持和减小加工(组装)费用。


    2、夹具的种类及分类

    夹具的种类可大致分为装配用夹具,加工用夹具,检查用夹具等。

    1)装配用夹具

    作 为把单件通过结合,连接,焊接等方法装配为完制品的夹具,需满足以下条件:*,工件的取放要容易,第二,所有的工作尽量在夹具夹紧的状态下完成,第三, 工作条件要选择较方便的位置进行,第四,零件要固定在正确的位置,较后,焊接的情况,要求俯视工作姿势的作业性,一般可分为机械装配夹具,焊接夹具,用粘 合剂的装配夹具等。

    (1)机械装配夹具

    可拆装零件的螺栓连接、铆接的装配夹具、当前车身工厂的DRHINGE装配夹具、车门铰链左右结合装置属于这种类型,还有,为了与焊接装配夹具或粘合剂结合夹具,也可以包括折边机。

    (2)焊接夹具

    为了实现零件之间的结合采用焊接方式时用的夹具,用于DIP波峰焊接及 T回流焊接、普通电阻电焊、弧焊、惰性气体焊接、氧气焊等,现车身工厂大部分的夹具属于焊接夹具。

    (3)用粘合剂的装配夹具

    机械方法或焊接无法实现的装配的情况,根据特殊的意义使用粘合剂方法。一般车身工厂使用的粘合剂钉牢部位HEM’G胶,用于加固及防音、防震等目的的乳白胶等。

    使用的设备有车门、顶盖、后备箱、T/GATE等大部分采用MOV’GPART手动自动涂胶的装置。

    2)加工夹具

    加工夹具是用于支撑或固定工件的工具,可迅速、正确地定位加工对象,还有引导切削工具的功能。

    一般包括车、钳、铣、刨、磨、钻等加工机械特性为依据的夹具。

    3)检查用夹具

    为了正确检查未装配工件或已装配工件来修改夹具及托架,或检查装配夹具及托架的磨损状态及性能变化,或为了防止不良品投入下一道工序,实现产品的均衡的质量管理,一般使用的检查用夹具为INSPECTIONCHECKER或CHECKER,CHECKER也可以定义为属于一个特殊测量仪器类型的检验装置。感谢关注数控自动化微信狭意的检验装置是一个具有工件控制概念(定位加紧,支撑)的夹具上装有测量仪器,广义来讲也可与测量仪器混论。

    4)JIG&FIXTURE

    将夹具&固定设备明确区分比较困难,一般地,夹具是指将工件定位、支撑、夹紧的同时还具有切削刀具导向装置,但固定设备(FIXTURE)只具有定位、支撑、维持的功能。但是在功能方面,在车身工厂较多情况是复合使用夹具&固定装置,可以认为相同,在欧美地区叫FIXTURE的情况较多,在日本称为JIG的情况较多,韩国称JIG的较多。

    如果您有这方面的经验,欢迎评论留言分享。

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