工装夹具设计的基本要求

由于产品结构的技术条件、施焊工艺以及工厂具体情况等的不同，对所选用及设计的夹具均有不同的要求，目前，就焊接结构生产中所使用的多数夹具而言，其共性的要求有以下几方面：

1、工装夹具应具备足够的强度和刚度，夹具在投入使用时要承受多种力的作用，例如焊件的自重、夹紧反力、焊接变形引起的作用力、翻转时可能出现的偏心力等，所以夹具必须有一定的强度和刚度。

2、夹紧的可靠性，夹紧时不能破坏工件的定位位置，并要保证产品形状、尺寸符合图样要求，既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束过大而产生较大的拘束应力，因此，手动夹具操作时的作用力不可过大，机动压紧装置作用应采用集中控制的方法。

3、焊接操作的灵活性，生产中使用夹具时应保证足够的装配焊接空间，使操作人员有良好的视野和操作环境，使焊接生产全过程处于稳定的工作状态。

4、便于焊件的装卸，操作时应考虑构件在装配定位焊或焊接后能顺利的从夹具中取出，还要注意构件在翻转或吊运时不受损坏。

5、良好的工艺性，所设计的夹具应便于制造、安装和操作、便于检验、维修和更换易损件，设计时，还要考虑车间现有的夹紧力源、吊装能力以及安装场地等因素，降低夹具制造成本。

工装夹具设计的基本方法：

为保证用设计出的夹具能生产出符合要求的工件，就要了解工件在生产中及本身构造上的特点及要求，这是设计夹具的依据，是设计人员应细致研究并掌握的原始资料。

夹具设计的原始资料包括以下内容：

任务中说明工件图号、夹具的功能、生产批量、对该夹具的要求以及夹具在工件制造中所占地位和作用，任务书是夹具设计者接受任务的依据。

研究图样是为了掌握工件尺寸链的结构、尺寸公差及制造精度等级，此外，还需了解与本工件有配合关系的零件，它们在制造上有何联系，研究技术条件是为了明确在图样未完全表达的问题和要求，对工件生产技术要求获得一个完整的概念。

工装夹具设计的技术条件：

这是装配焊接工艺人员根据工件图样和工艺规程对夹具提出的具体要求，一般应包括如下内容。

1、夹具的用途：使用该夹具的工序与前后工序的联系。

2、所装配工件在夹具中的位置、工件定位基准、定位尺寸、说明工件接头尺寸属于中间尺寸（注明加工余量）或最后尺寸。

3、制造和安装夹具时，应考虑工件在夹具中的装卸方向，并考虑水、气管道等辅助设备的位置。

4、对夹具的构造形式，是否翻转和移动以及夹具所用定位及夹紧件的机械化程序等提出原则性意见。

5、规定工件焊接收缩量大小，以确定定位件和夹紧件的位置。

6、焊接装配夹具的标准化和规格化资料，包括国家标准、企业标准和规格化夹具结构图册等。

需要指出的是，装配焊接生产中所使用的大型机械装备，如变位机械、操作机械等大多由专门的生产厂家提供、此节中主要针对一般较为常用的装配焊接夹具的设计加以介绍。

工装夹具设计的步骤：

首先要确定夹具结构的方案、然后绘制草图、绘制草图阶段的主要工装内容如下。

选择工装夹具的设计基准：

夹具设计基准应被装配结构的设计基准一致，有装配关系的相邻结构的装焊夹具尽可能选择同一设计基准，如选用基准水平线和垂直对称轴线作为同一设计基准。

绘制工件图：

设计基准确定后，在图纸上按设计基准用双点划线绘制出被装配工件图，包括工件轮廓及工件要求的交点接头位置（注意包括收缩余量）。

定位件和夹紧件的设计：

确定零件的定位方法及定位点、零件的夹紧力和对夹紧力的要求，并根据定位基准选择定位件和夹紧件的结构形式、尺寸及其布置。

工装夹具体（骨架）设计：

夹具体是夹具的基础件在它上面安装组成该夹具所需的各种元件、机构和装置等，起着支承、连接作用，其形状和尺寸取决于工件的外廓尺寸、各类元器件与装置的布置情况以及加工的性质，因此，设计时需要满足焊工艺对夹具的刚度的要求，并根据夹具元件的刨面形状和尺寸大小来确定夹具具体的结构方案和传动方案，如确定夹具结构的组成部分有哪些，夹具体的制造方法以及采用几级传动形式等。

工装夹具体设计的基本要求主要包括6点：

1、具有足够的强度和刚度，保证夹具体在装配或焊接过程中正常工作，在夹紧力、焊接变形拘束力、重力和惯性力等作用下不致产生不允许的变形和振动。

2、结构简单、轻便，在保证强度和刚度的前提下结构尽可能简单紧凑，体积小，质量轻便和便于工件装卸，在不影响强度和刚度的部位可开窗口、凹槽等，以减轻结构质量，特别是手动式或移动式夹具，其质量一般不超过10kg。

3、安装稳定牢靠，夹具体可安放在车间的地基上或安装在变位机械的工作台（架）上，为了稳固，其重心尽可能低，若重心高，则支承面积相应加大，在底面中部一般挖空，让周边凸出。

4、结构的工艺性好，应便于制造、装配和检验，夹具体上各定位基面和安装各种元件的基面均应加工，若是铸件应铸出3mm-5mm的凸台，以减少加工面积，不加工的毛面与工件表面之间应保证一定空隙，常取8mm-15mm，以免与工件发生干涉，若是光面，则取4mm-10mm。

5、尺寸要稳定且具有一定精度，对于铸造的夹具要进行时效处理，对焊接的夹具体要进行退火处理，各定位面、安装面要有适当的尺寸和形状精度。

6、清理方便，在装配和焊接过程不可避免有飞溅、烟尘、渣壳、焊条头、焊剂等杂物掉进夹具内，应便于清扫。

工件夹具制造的精度要求：

焊接结构的精度除与各零件备料的精度和加工工序中间的尺寸精度有关外，在很大程度上也取决于装配-焊接夹具本身的精度，而夹具的精度主要是指夹具定位件的定位尺寸及位置尺寸的公差大小而言，这要根据被装焊工件的精度决定，因此，可以看出焊接结构的精度与工装夹具的精度有着密切的联系。