工裝夾具在生產(chǎn)實(shí)踐中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

林冰香

【摘 要】近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科技與工業(yè)生產(chǎn)也取得了很大進(jìn)步。在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，工作人員常常用到工裝夾具。為了提高生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)效率，需要對(duì)工裝夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。工裝夾具質(zhì)量的高低關(guān)系到生產(chǎn)質(zhì)量的優(yōu)劣，對(duì)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有重要影響。文章對(duì)工裝夾具設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)述，并總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，希望能給部分企業(yè)提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】工裝夾具;生產(chǎn)實(shí)踐;設(shè)計(jì)與應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TU712.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）12-0106-03

0 引言

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)綜合實(shí)力不斷提升，經(jīng)濟(jì)水平、科技水平顯著提高。工裝夾具作為機(jī)械加工不可缺少的部件，是保證企業(yè)大批量生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。應(yīng)用工裝夾具能夠降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。因此，工裝夾具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用格外重要，然而如今的工裝夾具設(shè)計(jì)與應(yīng)用存在一定問(wèn)題，本文對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。

1 工裝夾具

（1）工裝夾具是生產(chǎn)過(guò)程中用來(lái)固定、夾緊生產(chǎn)工件的設(shè)備，在對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)，從而進(jìn)行更加準(zhǔn)確的電焊、切割，使企業(yè)獲得更高的加工質(zhì)量。該設(shè)備在機(jī)械加工、熱處理、裝配、焊接等生產(chǎn)過(guò)程得到廣泛應(yīng)用。隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)分工越來(lái)越細(xì)致，夾具的種類也越來(lái)越多，目前主要分為通用夾具、成組夾具、專用夾具及通用可調(diào)夾具。本文闡述的夾具主要為專用夾具，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中除了專業(yè)的工裝夾具生產(chǎn)廠家及生產(chǎn)設(shè)備配備的夾具外，生產(chǎn)過(guò)程還需要根據(jù)自身設(shè)備及生產(chǎn)情況來(lái)設(shè)計(jì)與制造專屬的工裝夾具。工裝夾具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)能力是衡量一個(gè)企業(yè)制造能力的重要標(biāo)準(zhǔn)。

（2）需要在短時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)或安裝一個(gè)零部件，并且保證生產(chǎn)與安裝的精確度。全方位分析企業(yè)自身生產(chǎn)能力，了解生產(chǎn)過(guò)程每個(gè)步驟需要使用的設(shè)備及工裝夾具的類型，根據(jù)自身需求設(shè)計(jì)與制作工裝夾具。工裝夾具的設(shè)計(jì)、制作與生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)制作能力、所要加工零件的特點(diǎn)及加工工藝的要求等密切相關(guān)。生產(chǎn)工廠的生產(chǎn)能力是決定設(shè)計(jì)的必要前提，很多生產(chǎn)廠家需要根據(jù)自身情況來(lái)設(shè)計(jì)制作工裝夾具。當(dāng)開(kāi)發(fā)一種新產(chǎn)品時(shí)，工裝夾具的設(shè)計(jì)與制作任務(wù)十分繁重，不僅時(shí)間緊迫而且工作量巨大，工裝夾具的設(shè)計(jì)人員工作負(fù)擔(dān)也較大。因此，為了保證工裝夾具設(shè)計(jì)制作效率及準(zhǔn)確性，需要制訂一套完整的工作流程，使得設(shè)計(jì)人員在工作時(shí)有依據(jù)。

（3）與人工相比，工裝夾具的使用能夠有效減少勞動(dòng)力的使用，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。如果使用人工代替工裝夾具完成相關(guān)工作，大部分工作時(shí)間將被輔助工作占用，導(dǎo)致工作效率低。另外，人工操作容易受外界因素干擾，在操作過(guò)程中容易出現(xiàn)失誤，造成誤差偏大或者不合格現(xiàn)象。除此之外，該工作對(duì)于工作人員的要求較高。在生產(chǎn)過(guò)程中大量使用工裝夾具代替人工進(jìn)行測(cè)量、固定、鑒別等工作，不僅能夠明顯改善工作人員的工作環(huán)境，提高人工勞動(dòng)力的工作效率，還能夠提高生產(chǎn)過(guò)程中的安全性，因此工裝夾具的設(shè)計(jì)改進(jìn)很有必要。

2 工裝夾具設(shè)計(jì)的基本要求

2.1 提高生產(chǎn)效率

工裝夾具是在工人對(duì)零件進(jìn)行加工時(shí)對(duì)零件進(jìn)行固定，使得零件在加工過(guò)程中能夠固定在一個(gè)位置不松動(dòng)以便工人進(jìn)行各項(xiàng)操作。工裝夾具的使用在我國(guó)十分廣泛，大多是在工業(yè)生產(chǎn)的中后段對(duì)其進(jìn)行功能測(cè)試或輔助加工時(shí)使用。使用工裝夾具的根本目的是減少人工資源浪費(fèi)，提高自身生產(chǎn)資源的利用效率。使用工裝夾具不僅能夠提高生產(chǎn)效率，還能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量，因此設(shè)計(jì)制造工裝夾具要以提高生產(chǎn)效率為目標(biāo)。

2.2 保證產(chǎn)品加工的精密度

在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工的過(guò)程中要對(duì)其進(jìn)行固定以保證加工精度，產(chǎn)品固定與否對(duì)加工精密度影響很大。如果固定錯(cuò)誤，那么生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品很可能有較大誤差或者不符合生產(chǎn)規(guī)定，成為無(wú)用的工業(yè)零件。產(chǎn)品的精密度是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的重要指標(biāo)之一，其在生產(chǎn)過(guò)程中格外受注意。在生產(chǎn)過(guò)程中，工作人員大多使用工裝夾具對(duì)加工的產(chǎn)品進(jìn)行定位或固定，這是對(duì)產(chǎn)品加工精密度影響最大的部分。也就是說(shuō)，工裝夾具的質(zhì)量是影響加工產(chǎn)品外形與精密度的關(guān)鍵因素。使用工裝夾具能保證產(chǎn)品在加工后保持較高的精密度，降低生產(chǎn)成本。因此，工裝夾具的設(shè)計(jì)與制作要與所要生產(chǎn)的產(chǎn)品緊密結(jié)合，保證產(chǎn)品的精密度。

2.3 便于操作

在設(shè)備安裝或拆除過(guò)程中要有一定的操作空間，如果空間不足將給工人安裝或拆卸工裝夾具產(chǎn)生很多困擾，甚至在后期維修過(guò)程中對(duì)工人操作產(chǎn)生影響。在工裝夾具設(shè)計(jì)制作過(guò)程中往往會(huì)忽略工人操作環(huán)節(jié)，造成工作效率低、生產(chǎn)質(zhì)量差。因此，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中要注意對(duì)工裝夾具的使用，根據(jù)自身生產(chǎn)狀況進(jìn)行針對(duì)性分析，安裝工裝夾具時(shí)要選擇合適的位置，預(yù)留足夠空間。進(jìn)行工裝夾具安裝等工作時(shí)要格外重視，在安裝時(shí)要將每一個(gè)螺絲固定緊，安裝結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的工裝夾具時(shí)不能憑感覺(jué)進(jìn)行，每一個(gè)安裝步驟都要參照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作。只有正確安裝工裝夾具才能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)出質(zhì)量更高的產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)時(shí)要詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，對(duì)于格外需要注意的地方要重點(diǎn)關(guān)注。設(shè)計(jì)前要對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行調(diào)查，了解空間等情況。

2.4 具有較高的經(jīng)濟(jì)性

生產(chǎn)工廠可以根據(jù)自身情況生產(chǎn)適合的通用型工裝夾具。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮工廠實(shí)際情況，為一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)專用的工裝夾具會(huì)耗費(fèi)很多物力、財(cái)力，若產(chǎn)品的訂單量不大，很可能會(huì)對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響，不符合工裝夾具設(shè)計(jì)與制造的原則。若工廠同時(shí)生產(chǎn)幾種相似的產(chǎn)品，對(duì)工裝夾具的需求大致相同，那么工廠可以根據(jù)自身情況設(shè)計(jì)工裝夾具，生產(chǎn)適合工廠使用的通用型工裝夾具，從而提升生產(chǎn)效率，確保自身經(jīng)濟(jì)效益。

3 工裝夾具設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

3.1 定位夾緊問(wèn)題

工裝夾具設(shè)計(jì)最重要的部分是對(duì)產(chǎn)品的定位與夾緊，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以將定位分為導(dǎo)向與加工定位兩個(gè)方面。工裝夾具對(duì)產(chǎn)品定位不準(zhǔn)確會(huì)影響其加工的精密度，若定位不正確則可能直接導(dǎo)致零件報(bào)廢。夾具的結(jié)構(gòu)一般分為機(jī)座、定位機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)及導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)，每種工裝夾具的構(gòu)成都有所不同，夾具的核心位置對(duì)產(chǎn)品的外形及精密度產(chǎn)生直接影響。

3.2 工裝夾具需滿足機(jī)床需求

在設(shè)計(jì)工裝夾具時(shí)要根據(jù)自身機(jī)床情況進(jìn)行，比如要了解銑床的受力方式、機(jī)床加工過(guò)程中的受力情況，還要考慮夾緊力的大小對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生的影響，避免因?yàn)閵A緊力過(guò)大而使產(chǎn)品產(chǎn)生變形的情況，也不能因?yàn)榱α窟^(guò)小而固定不牢固。在有條件的情況下，可以利用加工過(guò)程中不同的受力情況來(lái)抵消夾緊力與夾具的重量。對(duì)于一些需要加工的大體積、大重量產(chǎn)品，要注意工裝夾具的穩(wěn)定性，考慮受力平衡問(wèn)題，評(píng)估工裝夾具自身耐受情況，避免工裝夾具出現(xiàn)損傷的情況。

3.3 工裝夾具可調(diào)節(jié)

為了方便工人操作或適應(yīng)多種產(chǎn)品的加工，夾具中的部分結(jié)構(gòu)盡量設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)性，使用螺絲將所要固定的部位進(jìn)行固定，在對(duì)夾具進(jìn)行調(diào)整或安裝時(shí)，可以對(duì)某一元件的尺寸進(jìn)行修磨，或者調(diào)整墊片、墊圈等來(lái)控制裝配精度，減少總體誤差，提高工裝夾具的精度。

3.4 根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)情況與生產(chǎn)難度對(duì)工裝夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)

例如，在工件鉆孔工序中，若生產(chǎn)的產(chǎn)品為小批量則可以使用自由裝夾，若生產(chǎn)批量較大可以設(shè)計(jì)鉆模夾具進(jìn)行定位鉆孔。若產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)可以設(shè)計(jì)專用的工裝夾具，永久進(jìn)行使用。若產(chǎn)品的生產(chǎn)量需要特別巨大，可以設(shè)計(jì)流水線上的工裝夾具，夾具的定位標(biāo)準(zhǔn)、裝夾要有統(tǒng)一性。對(duì)于一些較為復(fù)雜的產(chǎn)品，即使成品產(chǎn)量較少，也要設(shè)計(jì)相應(yīng)的工裝夾具以保證其精密度。需要多次焊接的產(chǎn)品，就需要使用可拆卸的工裝夾具。如今，模塊組合夾具的使用情況較多，對(duì)于生產(chǎn)量較小的產(chǎn)品能夠起到大致相同的夾具效果，并且能夠大大節(jié)省工裝夾具的設(shè)計(jì)制作成本。

3.5 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)符合工人操作習(xí)慣

工裝夾具的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要順應(yīng)工人的操作習(xí)慣，只有這樣，才能保證工人的工作效率，促進(jìn)生產(chǎn)。在工裝夾具處要預(yù)留足夠的空間，便于工人對(duì)夾具裝配、拆卸與維修。對(duì)于工裝夾具的設(shè)計(jì)要符合說(shuō)明書(shū)的標(biāo)準(zhǔn)。

4 討論

夾具的應(yīng)用方向不同，會(huì)導(dǎo)致具體功能不同。因此，設(shè)計(jì)師需要根據(jù)生產(chǎn)方法制訂設(shè)計(jì)方案。只有根據(jù)實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)夾具，才能保證夾具精度，避免不符合生產(chǎn)實(shí)際的情況出現(xiàn)。同時(shí)可以提高設(shè)計(jì)師的工作效率。在計(jì)劃的基礎(chǔ)上，盡量研究節(jié)約成本和提高工作效率等問(wèn)題，認(rèn)真對(duì)待每個(gè)環(huán)節(jié)，避免因?yàn)槟硞€(gè)環(huán)節(jié)的錯(cuò)誤而導(dǎo)致整個(gè)方案整改。

夾具的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁重的工作，需要工作人員在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)并投入生產(chǎn)。此外，夾具可能會(huì)受到各種外部因素的影響。因此，夾具在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要考慮生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率等因素，還要注意夾具應(yīng)用的可行性，如夾具的材料公差。

夾具需要多方面的設(shè)計(jì)，對(duì)于沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)謙虛地咨詢經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員，不斷學(xué)習(xí)和提高，并將其知識(shí)應(yīng)用于夾具的設(shè)計(jì)和制造。只有在實(shí)踐過(guò)程中學(xué)習(xí)和積累經(jīng)驗(yàn)，才能獲得更完整的數(shù)據(jù)，了解最先進(jìn)的技術(shù)，完成優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，使夾具在工業(yè)制造中發(fā)揮更大作用。夾具的可行性是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的重要問(wèn)題，應(yīng)引起重視。

5 結(jié)語(yǔ)

改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)家鼓勵(lì)企業(yè)生產(chǎn)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。我國(guó)生產(chǎn)技術(shù)在實(shí)踐過(guò)程中取得了突破性進(jìn)展。夾具在生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，夾具的設(shè)計(jì)和使用已經(jīng)成為企業(yè)和工廠競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。近年來(lái)，工裝夾具在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮明顯作用，可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度。決定夾具質(zhì)量的因素是夾具設(shè)計(jì)水平。科技水平是夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)，從而最大限度地發(fā)揮夾具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用。目前，夾具的應(yīng)用日益成熟，提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，大大提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)夾具的設(shè)計(jì)將變得更加方便。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)與改進(jìn)夾具，可以促進(jìn)大規(guī)模生產(chǎn)和產(chǎn)品改造，促進(jìn)企業(yè)持續(xù)發(fā)展。

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