如何避开大批量生产用夹具的设计误区

夹具超人

上周末，为大家讲解设计大批量生产用夹具的思路。课程预热信息发布后，直播群内气氛热烈的技术讨论一直持续到现在，但可能还是有不少的小伙伴没能赶上直播，难道就这样错过？别急，这就为你带来课程直播的内容回顾。已经观看过直播的朋友们也快来复习一下吧。

一、夹具设计流程与需要考虑的因素

图1  设计流程

图2 设计因素

二、具体设计中的细则

2.1 定位

常用的有直销和台阶销等几种，若干用慢走丝加工的定位孔安装是夹具定位的核心零件之一，根据不同的场合合理选择不同的定位销钉可以更好的发挥定位销,防止销钉下沉。

图3

2.2定位销的固定

定位销钉在设计过程中必须考虑销钉的更换方便和固定稳定性。

图4

图4中的销钉在进过使用一段时间后往下沉导致定位失效，在设计时候需要考虑销钉的固定稳定，可以使用台阶销钉或者在侧面加紧定螺钉来进行固定。或者可以选用图5中的台阶销钉，这样可以防止销钉下沉。

图5

2.3夹紧可靠

夹具的一个重要功能就是固定零件。固定的稳定性直接导致零件的加工效率和品质稳定性。

2.4具备足够的强度

图6

立板的高度太高时需要注意夹具固定时的刚性，连接部分尽量用整体结构，避免用螺纹连接，螺纹连接会导致刚性下降。（图6右为整体式，强度较左图高）

2.5合理选用材质

材质对夹具的重要性几乎是第一位，材质影响着夹具的制造难度，制造精度，稳定性，功能，重量等关键因素。

例如：定位板可以选择热处理后硬度比较高的材料，对于非功能的零件，比如支撑板则可以选择A3或者45#钢。对于一些辅助的结构可以选择铝合金来减轻夹具的重量和降低加工难度提高夹具的加工效率。

对于一些外观要求高的零件夹具则可以采用电木或者FR4等现对稳定的材料加工。ABS或者PMMA还有赛钢由于加工后变形比较大不适宜用于做夹具的定位和夹具本体。对于强度有需要的可以使用钢材+塑料的方式进行强度的增加。一些用于压平零件的压板则可以选用U力胶或者赛钢和黄铜。

图7

需要利用到材料的弹性来进行复位动作时，需选用弹簧钢之类弹性比较好的材料。比如：65Mn 55Si2Mn、60Si2Mn、60Si2MnA等弹簧钢。

图8

对于定位面或者定位销钉需要选择SKD11,SUJ2等热处理后可以获得比较高硬度的材料。

图9

后工序加工则选择比较软的夹具材料。比如：ABS,PC,电木，铝，铜等材料。防止夹具刮花夹零件。

图10

夹具需要比较高的精度，确保夹具在使用过程中不变形或者微小的变形，可以使用花岗岩或者铸铁材质（铸铁需要做时效处理） 。

2.6加工效率

批量生产夹具主要目的就是为了提高零件的加工效率，在保证品质的条件下加工效率是最优先考虑的。影响夹具加工效率的因素有很多。比如：零件安装的数量，零件安装的时间，夹具上下机床的时间等。

2.7零件的加工工艺和品质要求

夹具的设计通常在零件加工工艺确定之后。或者经过小批量生产确定加工工艺没有问题之后。根据加工工艺确定夹具的定位和固定方式。在一些特点情况下需要考虑零件的品质要求。例如有些零件对导磁率有特备要求，在设计夹具时就不能使用可能产生磁性的装置或者结构。

2.8排水，排屑顺畅

图11

如图11，封闭槽对于排屑和清理都不是很方便，可以考虑将2边切除这样易于排屑和清理夹具。

图12

如图12，对于一些螺丝孔或者避空孔需要进行处理，以减少在清理夹具时切屑和冷却液的到处乱飞。

2.9压板的操作效率

压板固定零件时需要考虑压板的刚性，厚度，材质，清理，操作效率，定位，防呆，对于一些定位比较浅的还需要考虑压板操作时会不会将零件吸附出定位面,。对块单独的压板在操作上回造成重复动作的浪费，可以用一块板进行柔性连接。即可以快速的将压板一次全部放上，防止压板遗失百度。

2.10零件取出的效率

增加退料机构可以快速的将加工完成的零件取出，可以提高装夹的效率。

图 13

图 14 多工位取出机构

图15 取料夹具

2.11方便维护和维修       由于夹具在使用过程中可能出现意外损坏的情况，在设计时需要考虑夹具的维修和维护的便捷性。可以使用一些可拆式结构件进行组合，比如定位组件，夹紧组件等可以进行分体式设计来为以后维修做准备。

图16

2.12现有资源配置

夹具设计需要考虑到公司资源的配置。例如使用真空方案时是否有真空机，没有时是否使用真空发生器，使用真空发生器要考虑空压机的输出功率能否达到要求。会不会导致气压不足而影响机床的正常运行。使用电磁夹具则需要考虑电源的配置和操作的安全性。另外一些电控部分机床是否要进行电路改造。

2.13考虑加工时间

设计夹具时需要考虑加工时间。例如某零件的一件的加工时间为5秒，设计夹具时候就需要考虑装夹的效率，加工数量。加工零件的数量可以用来缓解机床和机外装夹时间上的匹配，保证机床加工完成之前机外装夹的夹具能将零件全部安装到夹具上。这样才能达到料等机床，如果是机床停机待料那就浪费了很多时间。

2.14预留后续修改的空间

图17

如图17，避空槽的方向需要考虑后续修改夹具的余地（例如增加零件数量）。

夹具超人

和夹具行业的牛人

woshipengyu

楼主很专业，写得很好！

moldzsdj

非常愿意跟楼主学习！

wglixiao

   经典案例图书

楼主辛苦了！

gugehahaha

楼主太有才了，膜拜中……