在日常工作中,為了提高生產效率,降低成本,減少機械設備磨耗和運行時間,提高產品質量的穩定性,降低不良率,減輕作業者的負擔。需要把復雜繁多的工序、重復的機械性動作、耗時無效且又必不可少的設備運行過程 簡單化。為此我們就得設計夾治具來優化這個工序,以達到安全、快速、簡潔、高效的工作方式。
一、 夾治具的分類
在工作中為了實現某個功能或解決某種問題而制作的針對性輔助工具,都可以稱之為夾治具,種類繁多,應用廣泛,結構有簡單也有復雜,小到一個鐵塊,大到一套設備,例如:磨床用擋塊、銑床用的虎鉗、流水線用的機械手…… 等等
綜合起來大致可分為七個類型:機械、電動、液壓、氣動、真空吸、磁吸、鎖螺絲 等等
二、 夾治具的工作原理
任何一個幾何體擺放三維空間中均有6個自由度,即沿著X、Y、Z三個軸移動和旋轉,那么我們約束這6個自由度就可以完全定位幾何體,這個規則被稱為“六點定位原則”。
定位方法多種多樣,常用的有平面定位:即平面與平面接觸;點定位:即點與面接觸;軸定位:即軸與孔接觸;形狀定位:即同一形狀的凹與凸接觸。但是要注意一點,定位并不等于固定。
在制造過程中為了使產品基準點與設備相對應,并防止產品在刀具切削力、重力、慣性力……等外力作用下發生移位和振動,我們必須對產品施加力度以固定它。
然而實際工作中我們通常是用夾治具約束4個自由度就可以完全固定幾何體,因為夾治具至少有一個方向是有夾持力的,例如:虎鉗夾持工件,假設Y正負方向夾緊,Z與X各定位其中一方向即可以完全固定工件。夾緊力度大于加工力度的前提下,約束兩個自由度也可以完全固定工件,比如鎖螺絲,這要取決與哪個力度更大。
一、 夾治具的設計原則
在設計夾治具之前我們需要了解產品的特性,材質、形狀、重量、上一工序的來源、毛坯情況,本工序的加工要求、精度要求、加工位置、加工余量和切削量、所使用設備的主要技術參數、性能、規格、精度以及與夾治具連接機構的關聯尺寸、刀具、檢具量具,下一工序的制作過程……等等的工藝流程。
在設計夾治具的時候,要考慮夾治具在制造過程中所產生的不確定因素,設計的這些零部件應該用什么材質?用什么設備加工?能不能加工出來?長時間處于受力、受熱狀態是否會變形?市場上有沒有可購買的標準件?我們設計的產品必須是可以加工出來的,否則將毫無意義。
還要考慮怎么方便組裝和維修,盡可能采用標準元件和標準結構,結構簡單、制造容易,以降低夾治具的制造成本。定位及夾緊零件的可更換性,零件磨損嚴重,能方便快捷的更換。最好不要設計成較大的零件。
需考慮防呆設計,確保作業者人身安全和避免零部件錯裝、少裝等。充分考慮夾治具適用性、實用性、操作性與產出穩定性,夾緊力和夾緊行程在一定范圍內可進行調整,夾緊動作迅速。必要時可設置排屑結構,防止切屑破壞產品的定位和損壞刀具,防止切屑的積聚帶來大量熱量而引起工藝系統變形。
應以低成本高效率為原則,設計的夾治具力求制造簡單、維護容易,保證作業者操作安全、省時省力,產品在加工過程中質量穩定、效率高、裝夾簡單、排屑排水方便。
二、 夾治具的結構
夾治具一般由兩部分組成,定位裝置和夾緊裝置。
1. 定位裝置:設計定位裝置時,優先選擇軸定位和平面定位這兩種方式,一個軸可以約束四個自由度,大大提高了設計效率;平面接觸面積較大,不易振動或移位,制造過程中穩定,降低不良率。
2. 夾緊裝置:設計夾緊裝置時,夾緊范圍和支撐范圍要對應,夾持位置不可懸空,夾緊力盡可能包容整個產品接觸面,避免產品裸露懸空,夾緊過程中不能讓已定位好的產品發生移位,夾緊力度適當,即要保證產品在制造過程中不發生移位和振動,又要保證產品在夾緊后不會變形和壓傷。
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