夾具設(shè)計(jì)總結(jié)

1、夾具設(shè)計(jì)小結(jié)1.關(guān)于擺動(dòng)銷:擺動(dòng)銷的設(shè)計(jì)主要存在的問(wèn)題是定位銷打開(kāi)時(shí)和工件干涉，這里所提及的干涉主要指定位銷銷面與銷孔和工件厚度之間的干涉。存在干涉的主要原因之一是因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的選擇和定位銷孔所在的平面不在一個(gè)平面內(nèi)所造成的。原因之二就是轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)和銷孔的距離太近所造成，距離越近，定位銷從工件所走的圓的軌跡圓心角越大。這樣就容易干涉。圖示3（轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)選擇在一個(gè)平面距離又適中常識(shí):擺動(dòng)銷設(shè)計(jì)時(shí)要有止塊，且止塊與轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)之間的距離與定位銷與轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)之間的距離的比例不應(yīng)太小.一般小于等于1/3.（設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)結(jié)構(gòu)和選用氣缸的不同靈活運(yùn)用此原則）2 .關(guān)于壓塊的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)：壓塊的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的選擇（前提在擺動(dòng)過(guò)程中不和工件干

2、涉，影響焊鉗焊接和氣缸打開(kāi)后能方便取件）一般盡量是轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)和壓塊工件接觸面所在的平面距離越小越好。圖示是工件及氣缸之間的受力分析圖。氣缸的輸出力矩為QF1為工件的壓緊力，F(xiàn)2為工件的摩擦力。從公式Q=F1XD1+F2XD2以看出，摩擦力所產(chǎn)生的力矩越大，壓緊力F1越小，壓緊效果越差。常識(shí)：氣缸打開(kāi)時(shí)壓塊的邊緣與工件之間的距離一般大于14mm但也不要太大.3 .夾具設(shè)計(jì)中如何更好的利用氣缸的行程在夾具設(shè)計(jì)中我們經(jīng)常能用到活塞桿直接推動(dòng)缸桿的情況的氣缸，（在我們公司的標(biāo)準(zhǔn)中也能看到一些日式夾緊缸的使用標(biāo)準(zhǔn)，列出了一系列的參數(shù)選擇值）氣缸的行程一般為活塞的運(yùn)動(dòng)的行程，因此氣缸的行程在一定情況下是有限的

3、，那么如何更有效的利用氣缸的行程呢？為什么標(biāo)準(zhǔn)中會(huì)選擇那樣的參數(shù)呢？下面我們從原理上進(jìn)行一下分析：首先從使用氣缸的目的上來(lái)看無(wú)非有三點(diǎn)：1. 將氣缸的活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成連桿的圓弧運(yùn)動(dòng)。2. 在滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上如何最小程度減少對(duì)缸體本身的損害。下面主要對(duì)上述前兩點(diǎn)做出說(shuō)明：1,將氣缸的將氣缸的活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成連桿的圓弧運(yùn)動(dòng)。假設(shè)氣缸白行程為X,氣缸需要完成的打開(kāi)角度為Y度，氣缸離轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的距離為Z,看下圖：X,Y,Z之間有如下關(guān)系：TgY1=X1/Z/Y1=arctg(X1/Z)TgY2=(X-X1)/ZY2=arctg(X-X1)/ZY=Y1+Y2=arctg(X1/Z)+arctg(

4、X-X1)/Z當(dāng)X和Z為定值時(shí)，要想氣缸的打開(kāi)角度最大，由平均值公式可知：arctg(X1/Z)=arctg(X-X1)/Z(X1/Z)=(X-X1)/Z一”X1=X-X1:X1=X/2從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，只有當(dāng)X1=X/2時(shí)，氣缸的打開(kāi)角度才最大，所以設(shè)計(jì)時(shí)要想充分利用氣缸的行程，X1的值必須接近X/2。理論上是這樣的原則，上述公式中的X應(yīng)該理解為氣缸實(shí)際的使用行程，一般氣缸在使用過(guò)程中要留出一定的使用余量，為了考慮到定位塊的磨損和氣缸自身更好的受力情況及零件加工及裝配之后的所造成的氣缸行程的損失。日式夾具中一般為（X-5）,于是也就有了標(biāo)準(zhǔn)中氣缸較接點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)到壓桿的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的垂直距離為什么為（

5、X-5）/2再圓整?？芎钢袣飧椎挠嗔恳话銥?0mm（電極帽的磨損量），其他一些結(jié)構(gòu)中的行程留量還有些不同。根據(jù)實(shí)際情況來(lái)定。另外從氣缸自身的擺動(dòng)角度來(lái)看，在此種情況下氣缸本身的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)看，氣缸本身運(yùn)動(dòng)的幅度最小，這樣也滿足了第2條，避免了本身對(duì)氣缸的損壞。上述如何利用好氣缸的行程在夾具設(shè)計(jì)中是最普遍的情況，當(dāng)然不是說(shuō)一定要遵守這種原則，有很多情況下是可以打破這種原則的，當(dāng)結(jié)構(gòu)的空間受到限制時(shí)，當(dāng)這種情況與焊鉗干涉時(shí)等等，我們是可以靈活運(yùn)用的。我們運(yùn)用這種原則的前提就是為了更好為我們的夾具設(shè)計(jì)服務(wù)。常識(shí)：一般工件的壓緊力為50-80公斤，設(shè)計(jì)時(shí)要盡量滿足.4 .關(guān)于定位塊定位銷的三個(gè)方向調(diào)整

6、夾具設(shè)計(jì)中常常伴隨著定位塊定位銷的調(diào)整，首先先說(shuō)明一下定位塊定位銷為什么需要調(diào)整？原因之一就是我們夾具在零件加工的時(shí)候存在一定的公差，原因之二就是我們夾具再裝配的過(guò)程中存在裝配的誤差，原因之三就是白車身零件本身在沖壓的過(guò)程中也存在一定的公差。三個(gè)方面的因素綜合在一起我們實(shí)際制造出的夾具不可避免會(huì)和實(shí)際的零件之間存在一定的偏差，那么為了消除這種偏差，更好的滿足白車身的裝配車身尺寸的要求，必然涉及到相應(yīng)定位塊定位銷的調(diào)整。那么怎樣調(diào)整才是最科學(xué)的呢？我們知道車身的測(cè)量是按照汽車坐標(biāo)系X,Y,Z三個(gè)方向空間的坐標(biāo)值測(cè)量的，而每個(gè)方向的坐標(biāo)值都是由一定的公差要求的，當(dāng)超出車身的公差范圍時(shí)就需要調(diào)整，通

7、過(guò)測(cè)量我們可以觀察相應(yīng)X,Y,Z方向哪個(gè)方向超差，即而對(duì)相應(yīng)的方向作出調(diào)整。也就是說(shuō)我們所做的調(diào)整是針對(duì)車身的汽車坐標(biāo)系。而不是定位塊定位銷所在的自身的相對(duì)坐標(biāo)系做出調(diào)整。因此相應(yīng)的定位塊定位銷的調(diào)整方向應(yīng)該是車身的汽車坐標(biāo)系。正常的車身零件在設(shè)計(jì)的時(shí)候，有一些規(guī)定的定位點(diǎn)（歐式夾具中一般叫做RPS點(diǎn)，日式夾具中有的叫CD點(diǎn)）都是與車身坐標(biāo)系是平行的，是我們?cè)趭A具設(shè)計(jì)中必須使用的定位點(diǎn).我們?cè)趭A具設(shè)計(jì)的時(shí)候需要按照RPS£CD點(diǎn)的規(guī)定要求分別設(shè)計(jì)出相應(yīng)的調(diào)整方向.一般平面的定位點(diǎn)只需要單一方向的調(diào)整（X,Y,或Z）,主定位銷需要做三個(gè)方向（X,Y,Z）的調(diào)整，次定位銷需要做（X,Y,

8、Z）兩個(gè)方向的調(diào)整.當(dāng)然也有特殊情況的定位銷或定位塊，當(dāng)定位塊的定位面的角度與車系坐標(biāo)面之間的角度超過(guò)一定數(shù)值時(shí)就需要兩個(gè)方向的調(diào)整（詳細(xì)參見(jiàn)每個(gè)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)）.另外定位銷銷孔的軸向與車身坐標(biāo)系之間角度超過(guò)一定范圍的時(shí)候就需要三個(gè)方向都做出調(diào)整.當(dāng)然夾具設(shè)計(jì)時(shí)要盡量選用此種情況的定位面或定位銷.5 .定位夾緊器的設(shè)計(jì)步驟定位夾緊器是夾具的基本單元，它的設(shè)計(jì)是有一定的步驟可尋的.新的夾具設(shè)計(jì)者往往不知如何下手.是先畫(huà)定位塊好呢？還是先畫(huà)氣缸支座好呢？還是先放氣缸好呢？新的設(shè)計(jì)者往往存在著這樣的疑問(wèn).由于不知道如何下手，往往在設(shè)計(jì)的過(guò)程中浪費(fèi)了一定的時(shí)間.下面針對(duì)這樣的問(wèn)題，就我對(duì)夾具設(shè)計(jì)的理解，以

9、歐式夾具為例，簡(jiǎn)單的提出我的設(shè)計(jì)思路，僅供參考：定位夾緊器的目的是什么呢？定位夾緊工件.那么除了滿足定位夾緊的要求外還要滿足什么要求呢？定位塊打開(kāi)時(shí)能保證工件順利取出.另外就是定位夾緊器的設(shè)計(jì)不能影響工人的操作.上述內(nèi)容就是一個(gè)定位夾緊器所要滿足的設(shè)計(jì)要求我們有哪些因素是定的呢？對(duì)了，定位塊和壓緊塊的位置.這是我們所知道的，也是我們的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，所以第一步應(yīng)Ig是將定位塊（或定位銷）和壓塊畫(huà)好，那然后呢？有人說(shuō)可以布?xì)飧谆蜻B接塊了，因?yàn)閴簤K已經(jīng)位置定了，也有人說(shuō)可以畫(huà)氣缸支座了因?yàn)槎ㄎ粔K可以定了.這是最直接的想法，但這是錯(cuò)誤的，因?yàn)闅飧椎奈恢脹](méi)有定,所以連接塊和氣缸支座的位置應(yīng)該是個(gè)變值.所以是

10、不對(duì)的，那么下一步是什么呢？壓塊要滿足一定的打開(kāi)位置，打開(kāi)后能方便取件.這是我們要滿足的設(shè)計(jì)要求.與壓塊打開(kāi)后的位置直接相關(guān)的因素就是壓塊轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的位置，而轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)位置確定了以后相應(yīng)的氣缸的位置也確定了，氣缸的位置定了，壓塊與氣缸之間的連接塊也就定了，氣缸的位置定了，氣缸支座也確定了.因此下一步驟就是確定壓塊的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn).（詳細(xì)參考2.關(guān)于壓塊的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)）,再下一步就是確定氣缸的位置然后是連接塊及氣缸支座.整個(gè)定位器設(shè)計(jì)完畢.當(dāng)然定位器的設(shè)計(jì)時(shí)焊點(diǎn)和焊槍是要步好的，定位器的設(shè)計(jì)要考慮到這些因素,而且只有這樣才能進(jìn)行定位器的設(shè)計(jì).6 .關(guān)于二次擺動(dòng)在夾具設(shè)計(jì)的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到一次動(dòng)作難以實(shí)現(xiàn)夾緊的情況，為

11、了滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)要求，這樣就需要二次或二次以上的擺動(dòng).而二次擺動(dòng)在歐系夾具和日系夾具之間的要求又有所不同.下面我們就對(duì)歐系夾具和日系夾具中的二次擺動(dòng)進(jìn)行下簡(jiǎn)單的說(shuō)明.二次擺動(dòng)在日系夾具，設(shè)計(jì)時(shí)注意要點(diǎn)：1 .轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)要選好，盡量將結(jié)構(gòu)緊湊化，節(jié)省空間和材料。2 .當(dāng)一次擺動(dòng)的力比較大時(shí)一次擺動(dòng)氣缸應(yīng)選擇比較大的氣缸。3 .一次擺動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)處的寬度，要盡量寬些，富士標(biāo)準(zhǔn)中一次擺動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)寬度為30,二次擺動(dòng)的寬度為16。二次擺動(dòng)在歐系夾具，設(shè)計(jì)時(shí)注意要點(diǎn)：1 .歐系夾具中一次擺動(dòng)的氣缸一般比較大，且一般需要自鎖，要么四連桿自鎖，要么加自鎖氣缸，這也是一次擺動(dòng)氣缸選擇比較大的原因之一。另外在歐式夾具設(shè)

12、計(jì)中也有直接采用自鎖氣缸的，但一般氣缸成本比較高.但在一定程度上節(jié)省了設(shè)計(jì)的時(shí)間.2 .由于歐式夾具二次擺動(dòng)機(jī)構(gòu)一般比較大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意考慮緩沖裝置設(shè)計(jì)。小結(jié)：二次擺動(dòng)機(jī)構(gòu)是夾具設(shè)計(jì)中相對(duì)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，一股成本比較高，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意是否需要，一旦確定需要設(shè)計(jì)者仔細(xì)分析結(jié)構(gòu)的合理性，需要反復(fù)斟酌，以給后期夾具的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試帶來(lái)便利。現(xiàn)場(chǎng)改動(dòng)二次擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般需要推翻原來(lái)方案，更改起來(lái)比較麻煩。以上說(shuō)的注意事項(xiàng)只是自己的一些心得，其他設(shè)計(jì)者可能有自己的一些想法，可以相互進(jìn)行探討。7 .關(guān)于四連桿四連桿機(jī)構(gòu)組成圖示:四連桿機(jī)構(gòu)在夾具應(yīng)用一般在有立面擺動(dòng)銷，需要擺動(dòng)到位后自鎖，或需要較大壓緊力的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)時(shí)需

13、要注意：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮壓力角的大小，壓力角比較大，運(yùn)動(dòng)效果比較好。設(shè)計(jì)時(shí)需要注意計(jì)算傳輸力矩。如果力矩比較大，一是選擇比較大的氣缸，另外就是合理優(yōu)化四連桿機(jī)構(gòu)，調(diào)整輸出力矩比。根據(jù)四連桿擺動(dòng)到位的精度適當(dāng)選擇連桿的寬度，增加限位塊。如果四連桿機(jī)構(gòu)比較大，且有比較大的沖擊，考慮增加緩沖機(jī)構(gòu)。四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮死點(diǎn)的限位。在主動(dòng)擺桿和從動(dòng)桿的位置都需要增加。小結(jié)：四連桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在夾具設(shè)計(jì)中是比較普遍的，一般歐式夾具中氣缸內(nèi)部本身的結(jié)構(gòu)就是四連桿自鎖結(jié)構(gòu)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該多參考以往成功的連桿結(jié)構(gòu)，另外就是重新設(shè)計(jì)四連桿結(jié)構(gòu)時(shí)且結(jié)構(gòu)比較大時(shí)要嚴(yán)格計(jì)算，詳細(xì)可參考機(jī)械設(shè)計(jì)中連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分.8

14、 .關(guān)于滑軌平移機(jī)構(gòu)1 .自鎖自鎖機(jī)構(gòu)的增加一是為了滿足大眾的標(biāo)準(zhǔn)，二是從安全角度需要自鎖（例如吊具上），一般日式夾具中運(yùn)用的很少，只有在類似合裝工位比較大的平移機(jī)構(gòu)中才采用。一般普通的自鎖機(jī)構(gòu)是選擇一個(gè)自鎖氣缸自鎖，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了空間，但成本相對(duì)高些。其二就是設(shè)計(jì)四連桿自鎖機(jī)構(gòu)，本種自鎖的優(yōu)點(diǎn)是成本相對(duì)較低，而且相對(duì)自鎖力較大，但是占用空間相對(duì)較大，設(shè)計(jì)工時(shí)相對(duì)長(zhǎng)些。其三就是平移機(jī)構(gòu)自身為連桿自鎖結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了成本，但是適用于滑動(dòng)距離比較小的場(chǎng)合，另外需要有足夠的設(shè)計(jì)空間。2 .推進(jìn)氣缸的選擇推進(jìn)氣缸的選擇主要是要看平移機(jī)構(gòu)的大小，另外就是根據(jù)需要的推進(jìn)速度來(lái)定，根據(jù)氣缸的參數(shù)計(jì)算出所選氣

15、缸是否能滿足要求。如果沒(méi)有計(jì)算可以參照以往類似成功結(jié)構(gòu)中的氣缸。3 .緩沖緩沖一般取決機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度和機(jī)構(gòu)的大小，如果速度比較大，且機(jī)構(gòu)重量比較大，就要增加緩沖裝置，防止沖擊過(guò)大給設(shè)備造成損傷，另外緩沖器大小的選擇，一是可以參考以往類似結(jié)構(gòu)中的緩沖器，如果不確定的話，就需要根據(jù)實(shí)際情況，計(jì)算所需要緩沖器的大小。4 .滑塊及軌道滑塊的選擇，主要根據(jù)滑塊上平移機(jī)構(gòu)的重量及重心而定，如果重量比較大，且重心與滑塊之間有一定的扭矩，建議使用較大一點(diǎn)的滑塊或相應(yīng)增加滑塊的數(shù)量，如果設(shè)計(jì)者憑經(jīng)驗(yàn)很難斷定的話，建議通過(guò)計(jì)算來(lái)選擇滑塊的大小和數(shù)量。盡量選相對(duì)較大一點(diǎn)的安全系數(shù)，另外需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，設(shè)計(jì)時(shí)盡量避

16、免使滑塊產(chǎn)生扭矩和拉力比較大的情況，滑塊的抗扭能力和抗拉能力比較差，也最容易出問(wèn)題。如果使用中不可避免，建議增加滑塊的數(shù)量及改用較大的滑塊。5 .滑軌平移機(jī)構(gòu)圖例9 .關(guān)于翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1 .翻轉(zhuǎn)的重心翻轉(zhuǎn)主要有氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)，電機(jī)翻轉(zhuǎn)和手動(dòng)翻轉(zhuǎn)，而無(wú)論拿一種翻轉(zhuǎn)都要考慮翻轉(zhuǎn)的重心，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起注意，偏心會(huì)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)力矩，根據(jù)翻轉(zhuǎn)例句的大小及翻轉(zhuǎn)重量的大小我們才能對(duì)所選電機(jī)及氣缸做出選擇，尤其對(duì)手動(dòng)翻轉(zhuǎn)我們要考慮人操作時(shí)所需要的翻轉(zhuǎn)力。偏心較大的翻轉(zhuǎn)應(yīng)該盡量避免，相應(yīng)需要的驅(qū)動(dòng)力及產(chǎn)生的沖量也很大，必然會(huì)對(duì)夾具的使用壽命有所影響。2 .翻轉(zhuǎn)的限位限位是翻轉(zhuǎn)必須有的結(jié)構(gòu)，一般分為止塊式和定位銷式，有時(shí)也有兩種

17、情況相結(jié)合的情況。3 .自鎖（參考8.關(guān)于滑軌平移機(jī)構(gòu)中自鎖）9.關(guān)于翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)車身焊接夾具的定位轉(zhuǎn)化為定位板定位，板的厚度在16、19、25幾檔中選用。定位板與角支座、角支座與底板各定位孔均采用鏈孔，孔間距偏差為L(zhǎng)±0.02采用三個(gè)圓柱銷定位各零、部件，L士0.05定位板一般用A3、A5號(hào)鋼板，厚度為12-20mm。按坐標(biāo)標(biāo)注尺寸，不注公差。3、車身焊裝夾具的夾緊特點(diǎn)車身沖壓件裝配后，多使用電阻焊接，工件不受扭轉(zhuǎn)力矩，當(dāng)工件的重力與點(diǎn)焊時(shí)加壓方向一致，焊接壓力足以克服工件的彈性變形，并仍能保持準(zhǔn)確的裝配位置與定位基準(zhǔn)貼合，此時(shí)可以省去夾緊機(jī)構(gòu)。焊接通常在兩個(gè)工件間進(jìn)行，夾緊點(diǎn)一般都比

18、較多，電阻焊是一種高效焊接工藝，為減少裝卸工人的輔助時(shí)間，夾緊應(yīng)采用高效快速裝置和多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。對(duì)于薄板沖壓件，夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)作用在支承點(diǎn)上，只有對(duì)剛性很好的工作才允許作用在幾個(gè)支承點(diǎn)所組成的平面內(nèi)，以免夾緊力使工件彎曲或脫離定位基準(zhǔn)。夾緊力主要用于保持工件裝配的相對(duì)位置，克服工件的彈性變形，使其與定位支承或?qū)щ婋姌O貼合，對(duì)于1.2mm厚度以下的鋼板，貼合間隙不大于0.8mm,每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力一般在300-750N.范圍內(nèi)；對(duì)于1.5-2.5mm之間的沖壓件，貼合間隙不大于1.5mm每個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力在500-3000N.范圍內(nèi)。夾緊器按照夾緊方向有平面、垂直、45度夾緊器；按照操作方式有螺栓夾緊、快速夾緊、手柄螺旋夾緊；還有手工、氣動(dòng)或液壓。其中帶補(bǔ)償?shù)穆菪龏A緊器最為常用。這種夾緊器在懸臂中增加了彈性伸縮，抵消夾緊時(shí)的側(cè)向分力，以補(bǔ)償夾具本身的變形和插入過(guò)程中的間隙，保證夾緊力與受力面垂直。夾緊頭部一般由碳鋼、不銹鋼、尼龍材料制成，以適合不同的工件要求。如果配備兩點(diǎn)、三點(diǎn)夾緊橋，可以同時(shí)夾緊不同高度的兩個(gè)位置的工件。另外也可以按照夾緊的型面加工特殊的夾緊頭。七、焊接夾具的精度控制焊接夾具精度標(biāo)準(zhǔn)由設(shè)計(jì)單位制定，其中規(guī)定了底板基準(zhǔn)梢和坐