工装夹具控制办法培训课题PPT教学课件

• （2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度 要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精 度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。
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机床夹具的现状及发展方向
• （3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以 提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、 高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹 工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡 爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度 大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹 具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以 及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。
正确位置的机床附属装置。
工装夹具培训
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第一节 机床夹具的作用及其组成
我们仅以机械加工过程中与机床有关的夹具做一些介绍
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1、机床夹具的定义
用于装夹工件的工艺装备就称为机床夹具
也就是说，在机床上用以正确确定工件的位置（定位），并可靠而 迅速地将工件夹紧的机床附加装置被称为机床夹具（加紧）
主讲：周 飞
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培训达成目标
• 考试合格 • 课堂提问过关 • 会正确使用各种夹具及机床附件
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机床夹具的现状及发展方向
• 夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助 工具发展成为门类齐全的工艺装备。
• 机床夹具的现状
国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种 已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更 新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传 统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套 专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80 ％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。

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实际应用举例
2024/1/26
汽车制造行业
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针对车身焊接、总装等工艺环节，设计专用工装夹具，提高生
产效率和产品质量。
航空航天领域
02
针对复杂零部件的加工和装配需求，设计高精度、高稳定性的
工装夹具，确保产品质量和安全性能。
电子产品制造
03
针对小型化、精密化的电子产品制造需求，设计微型化、高精
度的工装夹具，提高生产效率和良品率。
了解工装夹具(治具)的制 造工艺和材料选择
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具备一定的创新能力和 解决实际问题的能力
课程内容与安排
工装夹具(治具)的制造工艺和材料 选择
工装夹具(治具)的结构设计和优化
工装夹具(治具)的调试和使用维护
工装夹具(治具)设计的基本原理和 方法
2024/1/26
课程设计：完成一个实际案例的 工装夹具(治具)设计，包括方案制 定、结构设计、制造工艺选择、 调试和使用维护等。
支撑力计算与选择
分析支撑力的传递路径和影响因素 ，选择合适的支撑机构和支撑力大 小，确保工件在加工过程中的稳定 性和刚度。
导向精度与调整
分析导向精度的影响因素和提高方 法，如采用高精度导向元件、预紧 措施等，同时介绍导向精度的调整 方法和技巧。
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案例分析：自动化生产线用治具
1 2
生产线布局与治具设计
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改进策略探讨
模块化设计
将工装夹具划分为多个功能模块 ，便于快速组合、调整和更换，
提高设计效率和灵活性。
智能化技术
引入传感器、控制系统等智能化 技术，实现工装夹具的自动化、 智能化操作，提高生产效率和产
品质量。
轻量化设计

工装夹具在医疗器械生产中的具体应用
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如用于手术器械的装配、检测过程中的固定和定位等。
需求分析方法与技巧
需求分析的基本步骤
明确目标、收集信息、分析信息、制 定方案。
常用的需求分析方法
需求分析技巧
注意倾听和理解用户需求，关注细节 和异常情况，运用专业知识和经验进 行判断和引导。
问卷调查、访谈、观察、原型评估等 。
明确医疗器械的形状、尺寸、材 料等基本属性，以及生产过程中 的工艺要求。
仿真与优化
利用CAE软件对工装夹具进行仿 真分析，优化设计方案，确保其 满足生产要求。
关键设计要素考虑
医疗器械的精度要求
工装夹具的设计应保证医疗器 械的加工精度和稳定性。
生产效率
工装夹具的设计应提高生产效 率，降低生产成本。
操作便捷性
医疗器械生产的基本流程
从原材料采购、加工、装配到检测、包装和出厂等各个环节。
医疗器械生产的特殊要求
对产品质量、精度和稳定性的高要求，以及生产过程中的洁净度和环境控制等 。
工装夹具在医疗器械生产中的应用
工装夹具的作用
01
保证产品质量、提高生产效率、降低生产成本等。
工装夹具的种类
02
包括定位夹具、夹紧夹具、导向夹具、测量夹具等。
工装夹具的设计应便于操作和 调整，减少操作难度和时间。
安全性
工装夹具的设计应确保操作过 程中的安全性，防止意外事故
发生。
案例分析与讨论
案例一
某医疗器械公司针对一种新型医疗器械设计的专用工装夹具，通过优化设计和改进材料， 提高了生产效率和产品质量。
案例二
某医院在引进一种新型手术器械时，由于缺乏相应的工装夹具，导致手术效率低下且存在 安全隐患。经过专业设计团队的介入，设计了专用的工装夹具，有效解决了问题。

再如图2-34d所示过球体中心打一通孔，定位基面
为球面，则对三个坐标轴的转动自由度均无必要限 制，所以，限制 、2个移动就够了。
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若将图2-34的f与e对照：均是在圆柱体工件
上铣通槽，但图f的加工要求增加了一条，被 铣通槽与下端槽需对中。虽然，它们的定位 基面仍是外圆面，但图f需增加对 自由度的限 制，共需限制5个自由度才正确。
支座类零件上的精密孔和孔系。主要由镗模 底座、支架、镗套、镗杆及必要的定位和夹 紧装置组成。
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（3）按夹紧动力源分类
根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动
夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、 磁力夹具、真空夹具等。
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3、机床夹具的组成
定位元件
夹紧装置或元件
第二章
工件装夹与夹具设计原理
为保证工件某工序的加工要求，必须在加
工前，使工件在机床上相对刀具的切削或 成形运动处于准确的相对位置。

这项工作便是对工件的装夹（安装）。
在成批加工工件时一般都通过夹具来进行。
机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要
组成部分。
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当用夹具装夹工件来对进行加工 时，必须满足三个条件：
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(1) 定位元件
它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确
位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的 相对正确位置。如图中的定位销6。
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(2) 夹紧装置或元件
用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定
位置。
如图中的螺母5和开口垫圈4。
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装焊夹具
（七）定位 零部件的定位是通过其定位基准与夹具上的定位元件相接
触而实现的。 7.1常用的定位元件有以下几种。 A、定位销 有圆柱销和菱形销两种。一般零件在以定位销
定位时，零件上为两个圆孔将采用1个圆柱销+1个菱形销 定位；零件上为一个圆孔+一个长圆孔时将采用2个圆柱销 定位。 B、挡铁 分为固定挡铁和活动挡铁。主要是用于对零件 进行方向上的限位。 C、支撑板 分为平面和曲面两种，起到辅助支撑的作用， 防止工件因重力产生变形。 D、样板 装配时，使它和工件紧靠来实现工件的定位。
各种工艺装备。
（一）工装的种类：
包括：夹具、模具、刀具、辅助工具及测
量工具，在焊装车间还泛指工位器具、
吊具等。
夹具：顾名思义，用以装夹工件(或引导刀具)的装置。 模具：用以限定生产对象的形状和尺寸的装置。
刀具：机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料， 所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。
夹紧力合力的作用点一般应靠近支承表面的几何中心， 也既作用于支撑三角形的中心。这样可使夹紧力较均 匀地分布在接触表面上。
夹紧力作用点应尽可能靠近加工面，使加工力对于夹 紧力作用点的力矩变小，这样可减少工件的转动趋势 或振动。
夹紧力作用点的数目增多，能使工件夹紧均匀，提高 夹紧的可靠性，减少夹紧力的变形。
（一）夹具的作用
夹具的作用主要是定位和夹紧。
为使工件在定位件上所占有的规定位置在加工过程 中保持不变，就要用夹紧装置将工件夹紧；才能保证工 件的定位基准与夹具上的定位表面可靠地接触，防止在 加工过程中移动、振动或变形。
由于工件的夹紧装置是和定位紧密联系的，因此， 夹紧方法的选择应与定位方法的选择一起考虑。
装焊夹具

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思考：
确定此键槽的设计基准、定位基准、工序基准和测量基准。
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二. 定位误差的分析计算
定位误差概念
指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准（或工序 基准）在加工尺寸方向上的最大变动量。
成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动 的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的。 但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上 均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动。
短半圆孔定位限制工件的二个自由度；长半圆孔定位限
制工件的四个自由度。
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三、工件以圆孔定位
1、在圆柱销上定位
分固定式和可换式
用定位销定位时，短圆柱销限制两个自由度；
长圆柱销可以限制四个自由度。
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2．心轴 几种常用的心轴结构形式如下图：
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过盈配合心轴，限制工件四个自由度； 间隙配合心轴，限制工件五个自由度（心轴 外圆部分限制四个自由度，轴肩面限制一个 自由度）；小锥锥度心轴，装夹工件时，通 过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工 件，使用小锥度心轴定位可获得较高的定位 精度，它可以限制五个自由度。
➢ 机床夹具：完成装夹的工艺设备称为机床夹具。
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定位 + 夹紧 = 安装
小结： 定位在前，夹紧在后 定位是首要的
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二、安装方式
1、直接找正安装法
是用百分表、划针或用目测，在机床上 直接找正工件，使工件获得正确位置的 方法。
效率低，适于单件小批生产和定位精度 要求较高的情况。
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第一讲 工装夹具设计基础
三、工装夹具设计基本方法与步骤
4.工装夹具结构的工艺性：
（1）对夹具良好的工艺性要求： 1）整体夹具结构的组成，应尽量采用各种标准件和通用件，
制造专用件的比例应尽可能少，减少劳动量和降低费用。 2）各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量，装配
和调试方便。 3）便于夹具的维护和修理。
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第一讲 工装夹具设计基础
四、工装夹具设计方案的制订
2.拟定方案（报告）框架：
1）设计方案概述：指导思想、总体目标、项目方案背景、问 题的提出。 2）可行性分析、项目方案设计说明:方案设计原则及设计思路 （或设计思想）。 3）设计目标内容及性能指标。 4）设计依据及技术参数确定。 5）设计技术验证。 6）设计方案成果体现形式。 7）设计完成的论文、可行性分析报告、设计方案（报告）、 设计图纸、工艺技术文件、项目技术验证（检测、试车、调 试、安装）报告。 8）项目预期：经费预算及预期. 效果。
三、工装夹具设计方法步骤
6.工装夹具的维修工艺性： 进行工装夹具设计时应考虑到维 修方便的问题。
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第一讲 工装夹具设计基础
四、工装夹具设计方案的制订
1.制订前的准备工作 1）资料准备:工件零件图、毛坯图；装配工 艺规程、工艺卡；技术手册、行业标准； 2）所用设备、工具、量具；检测手段； 3）可行性分析报告； 4）项目实施计划方案； 5）工艺分析：结构性、可靠性。.第一讲 工装夹具设计基础
一、工装夹具设计概念
1.工装？ 工装是工艺装备的简称，工艺装备就是零 件或部件加工和装配至设计图样要求，所必 须具备的基本加工与装配条件和手段。
2.工装类型？ 工艺装备包括：装配和加工设备（标准 、专用和非标准设备）、夹具、磨具、量 具、刀具和工具等。

主讲：周 飞
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培训达成目标
考试合格 课堂提问过关 会正确使用各种夹具及机床附件
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机床夹具的现状及发展方向
夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步， 夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。
机床夹具的现状 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品
种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代 生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应 市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采 用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里， 约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种 生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用 夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。
A 结构
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4、工件以外圆柱面定位
2）V形块
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C： V形块的特点
V形块定位外圆时的定位误差分析计算
do
DW JBJW
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O1 oC
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dmin dmax
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C： V形块的特点
V形块对外圆柱面定位，形式上是支承定 位（V形块两斜面于外圆柱面接触），但 其实质是定心定位。
V形块能起对中作用，即工件轴心必处于 V形块两斜面的对称中心平面之上
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机床夹具的现状及发展方向
特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性 制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提 出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备 周期，降低生产成本；
2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步

组合，平面与圆孔的组合，平面与外圆表面 的组合，平面与其它表面的组合，锥面与锥 面的组合等。
在多个表面同时参与定位的情况下、 各表面在定位中所起的作用有主次之分。一 般称定位点数最多的定位表面为第一定位基 准面或主要定位面或支承面，定位点数次多 的定位表面称为第二定位基准面或导向面， 定位点数为1的定位表面称为第三定位基准
4〕设计参数：V形块在夹具中的安装尺寸T是V形块 的主要设计参数，该尺寸常用作V形块检验和 调整的依据。由图4-23可以求出：
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移动方向上对工件不起定位作用。 V 形块在夹具中的安装尺寸 T 是 V 形块的主要设计
参数，该尺寸常用作 V 形块检验和调整的依据。由图 4-23 可以求出：
T
H
1 2
D
AO2 '2 AC2 AO22 AB2
即
D2 2
2
b 2
1 2
(Tkl
Tlx
)
2
D2
2min 2
2
b 2
2
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展开并整理后有：
1 2 b(Tlk
Tlx )
1 4 (Tkl
Tlx )2
D22min 2
2min 2
2
误差及间隙量与基本尺寸相比可视为无穷小量， 去掉上式中的高阶无穷小量可得到
电动夹具、电磁夹具、真空夹具、自紧夹具(靠切削力 本身夹紧)等。
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4.1.4 工件在夹具中加工时加工误差的组成 1.工件在夹具中加工时的加工误差
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工件在夹具中加工时的加工误差，由三部分组成。
(1)安装误差 工件在夹具中的定位和夹紧误差。 (2)对定误差 ①刀具导向或对刀误差，即夹具与刀具的相对位 置误差。 ②夹具在机床上定位和夹紧误差即夹具与机床 的相对位置误差。 (3)加工过程误差 如加工方法的原理误差，工艺系统的受力变形、 工艺系统的受热变形、工艺系统各组成部分(如机床、 刀具、量具等)的静精度和磨损等。

主讲：周 飞
培训达成目标
考试合格 课堂提问过关 会正确使用各种夹具及机床附件
机床夹具的现状及发展方向
夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步， 夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。
机床夹具的现状 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品
种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代 生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应 市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采 用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里， 约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种 生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用 夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。
机床夹具的现状及发展方向
（3）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性 化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方 式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变 因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形 状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类 主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、 模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工 业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的 柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可 拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发 展的主要方向。
（2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应 提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多， 例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"； 用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5μm。
机床夹具的现状及发展方向
（3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本 时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动 强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和 具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎 钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速 三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度 提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高 效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上 出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装 置，充分发挥了数控机床的效率。

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CONTENTS
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工装夹具概述
工装夹具设计
工装夹具制造 与调试
工装夹具应用 与案例分析
工装夹具维护 与保养
PART ONE
PART TWO
工装夹具：用 于固定、支撑 和定位工件的
装置
作用：提高生 产效率，保证 加工精度，降 低劳动强度， 提高产品质量
案例总结：总结案例分析与实践经验分享的要点，帮助用户更好地理解和应用工 装夹具
PART SIX
定期检查：定期检查工装夹具的磨损情况，及时更换磨损严重的部件 清洁保养：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ期清洁工装夹具，保持清洁，防止灰尘和污垢影响工装夹具的性能 润滑保养：定期给工装夹具的传动部件和滑动部件添加润滑油，保持润滑，减少磨损 定期校准：定期校准工装夹具的精度，确保工装夹具的精度和性能稳定
航空航天： 用于航空 航天零部 件的生产、 装配、检 测等
医疗设备： 用于医疗 设备的生 产、装配、 检测等
建筑工程： 用于建筑 工程的施 工、检测 等
案例分析：介绍实际应用中的工装夹具案例，分析其优缺点及适用场景
实践经验分享：分享工装夹具在实际应用中的经验和技巧，提高工作效率和质量
常见问题及解决方案：介绍工装夹具应用中常见的问题及解决方案，帮助用户解 决实际问题
应用领域：机 械加工、汽车 制造、航空航
天等
设计原则：安 全、高效、经
济、环保
按照功能分类：定位夹具、夹紧夹具、导向夹具等 按照结构分类：固定式、可调式、组合式等 特点：精度高、稳定性好、通用性强、操作方便等 应用领域：机械加工、汽车制造、电子设备制造等