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　　PAGEPAGE7治具设计概论一．治具(Fixture)的定义治具是一个木工、钳工、机械、电控以及其他一些手艺品的大类工具，主要是作为协助控制或者动作（或两者）的一种工具。二．治具的主要用途在工业时代前就已被广泛使用，包括机械治具、木工治具、焊接治具、珠宝治具以及其他领域。某些类型的治具也成为“模具”或“辅具”，其主要目的是为重复性和准确性，提高生产效率、重复特定动作、或者使工作更加精确；让使用者更加轻松愉快；三．治具的分类随着机械制造行业的发展，治具的种类日趋繁多，治具一般可按应用范围，夹紧动力源来分类；

　　如图1所示四．治具设计的特点1.结构要简单紧凑，轮廓尺寸尽可能的要小，重量要轻，方便搬运；

　　2.设计时一定要深入到现场调查，以免造成错误和损失以及不必要的浪费；3.使用安全，避免带尖角或者突出的部分；五.治具设计的方法与步骤（一）拟定治具的结构方案1.明确设计要求和生产条件a.了解零件状况，根据零件的尺寸和定位基准来确定治具的尺寸与定位基准；b.了解治具的需求状况c.了解制造车间的生产条件和技术状况。使所设计的治具能够制造出来，并充分发挥制造车间的技术专长与经验，使治具的质量得以保证；d.准备好设计治具的各种标准，工厂规定，典型治具图册和有关治具设计的指导资料等；2.拟定治具的结构方案a.对零件的定位方案：选择定位方法和定位元件b.对零件的夹紧方案：确定夹紧方法和夹紧装置c.确定治具的结构型式3.对结构方案进行精度分析和估算当治具的结构方案确定之后，应对其所能达到的精度进行分析和估算。以论证能否保证客户要求，从而可以断定所拟定方案是否合理。同时也可发现方案中的薄弱环节，以便进一步修改方案和采取某些措施。对结构方案进行精度分析和估算，要涉及到定位，夹紧和治具制造的技术要求等等。（二）治具总图设计当治具的结构方案确定之后，就可以正式绘制治具总图。在绘制总图时，最好采用1：1的绘图比例，一体现良好的直观性。当零件太小或者太大时，也可以选用其他才常用的制图比例。总图上的主视图，应尽可能选取与操作者正对的位置。为了使零件部不影响治具元件的绘制，总图上的零件要用双点划线绘出零件的形状和主要表面（定位面和夹紧面）；1.总图设计的步骤和要求A.先用双点划线把零件在装配位置状态时的形状绘在图纸上，并将零件看作透明体。然后，依次绘制定位件，夹紧装置和夹紧元件、治具本体以及各连接件。结构部分绘制好后，就标注必要的尺寸，配合和技术要求；B.对总图设计中的几点要求a.在进行定位件、夹紧件、导引件等元件设计时，应先参照有关标准和图册，选用适当的标准元件或者组件。尽可能多采用各种标准件和通用件，就可以缩短治具设计的周期和提高治具标准化程度，从而到达大大减少制造浪费和缩短制造周期的良好效果。如果没有合适的标准元件和机构件时，才设计专用件或从考标准元件作一些适当的修改。b.在治具的某些机构设计中，为了操作方便和防止将零件装反，可按具体的情况设置止动销、障碍销等。c.执行某种运动职能的机构和部件，必须运动灵活，保证机构能够起到预期的运动要求。d.治具中各专用零部件的结构工艺性要好，应易于制造、检验、装配和调整。e.治具的结构要便于维修和更换零部件。f.适当考虑提高治具的通用性，某些元件可设计成可调的或者可更换的。2.治具总图上尺寸的标准A.治具总图上标准的五类尺寸a.治具的轮廓尺寸，既长、宽、高等尺寸。b.定位元件上定位表面的尺寸以及各定位表面之间的尺寸。c.定位表面到导引件的位置尺寸。d.主要配合尺寸。为了保证治具上各主要元件装配后能够满足规定的使用要求，需要将其配合尺寸和配合性质在图上标注出来。B.治具上主要元件之间的位置尺寸公差治具上主要元件之间的尺寸应取零件相应尺寸的平均值，其公差一般取±0.02~±0.05。当零件与之相应的尺寸有公差时，应视零件精度要求和该距离尺寸公差的大小而定，当零件公差值小时，宜取零件相应公差尺寸的1/2~1/3;当零件公差较大时，宜取零件尺寸公差的1/3~1/5来作治具的上相应位置尺寸的公差。从上述可知，治具上的主要元件的位置尺寸公差和角度公差，一般按零件相应公差的1/2~1/5取值的，有时甚至还取的更严些。它的取值原则是既要精确，又要能够实现，以确保装配和加工的质量。3.治具总图上技术要求的规定A.定位件之间或定位件对治具体底面之间的相互位置精度要求；B.定位件与导引件之间的位置要求；C.零件在治具体上安装时的位置要求；4.编写治具零件的明细表明细表的编写与一般机械总图上的明细表相同。如编号按顺时针或逆时针方向顺序编出；相同零件只编一个号，件数填写在明细表内等等。（三）治具精度的校核在治具设计中，当结构方案拟定之后，就应对治具的方案进行精度分析和估算，在治具总图设计完成之后，有必要根据治具有关元件和总图上的配合性质及技术要求等，再进行一次复算。同事，这也是治具校核者所必须进行的一项工作，尤其是对某些产品中很重要零件的治具，为保证质量必须进行误差计算；（四）绘制治具零件图对于治具上的零件（非标准件），要分别绘制其零件图，并规定相应的技术要求；治具体一般都是非标准件，也是治具上尺寸最大，结构最复杂和承受负荷最大的元件，需要自行设计和制造；六.治具设计考虑的因素（一）治具设计应考虑的要求1.治具体应有足够的强度和刚度，以防受力后发生变形；2.治具体安装需稳定，故治具体重心必须要低。3.治具体要结够紧凑、形状简单、装卸零件方便并尽可能使其重量减轻。4.治具体要有良好的结构工艺性，以便于制造、装配和使用。5.应考虑材料和加工方法的选择，使成本尽可能的降低；（二）构思1.必须暸解加工方法。2.不要仅依靠自己的知识来判断，必须保持有别的看法之柔软性。3.要站在使用者的立场设计。4.优良的夹治具设计是要考虑到材料、价格、精度、安装容易以及耐用度等因素。（三）设计上的重点项目1.多使用标准品(市售品、标准规格品等)，尽量避免使用特殊品。2.考虑充份的调配性(标准品)。3.考虑到安全第－。4.要注意基准面、基准点的设定，前后要一致，不可相互矛盾。5.要考虑到作业者浪费动作，要提高手动机构的操作性。6.从使用频率与磨耗的关系来考虑耐久性(如选用不同的材料或者零件的表面处理等)。（四）设计治具常用基准及其相互关系1.设计夹治具常用基准A.设计基准：设计基准就是在零件图上用以确定其他点、线、面位置的点线面。B.定位基准：在装配时，用以确定零件在治具上正确位置所采用的基准，称为定位基准。2.常用定位方法及定位组件。A.零件以平面为定位基准的定位方法及定位组件。a.支承钉与支承板。b.调节支承及浮动自位支承。B.零件以外圆柱面为定位基准的定位方法及定位组件；以零件的－个外圆柱面作为定位基准时，常用的定位方法是将外圆柱装在圆孔、半圆孔、V形块或定心夹紧机构中。后两种最为常用。.C.零件以圆孔为定位基准的定位方法及定位组件，定位基准为圆孔的零件，常用定位销及定位心轴定位。此外，还可利用定心夹紧机构进行定位。3.治具的组成组件按在治具中的作用、地位及结构特点，组成治具的组件可分为以下各类A.定位组件及定位装置B.夹紧组件及夹紧装置C.治具体D.动力装置E.其它组件及装置F.与机器相连接用的锁紧螺钉、销、键和各种手柄等。4.定位、夹紧和装夹的概念零件在装配之前须安放在治具中，使其得到一个正确的位置或方向，并使其在装配过程中虽然受到其它外力的影响，仍能保证正确位置或方向。根据上述过程划分而得出以下概念定义A.确定零件在治具上有正确位置的过程，称为定位。B.零件定位后将其固定，使其在装配过程中保持定位不变的操作，称为夹紧。C.将零件在治具中定位，夹紧的过程，称为装夹。5.零件在治具中的夹紧夹紧的目的，是保证零件在治具中的位置，不致因外力而改变位置；6.夹紧机构应满足下列主要要求A.夹紧装置，在对零件夹紧时，不应破坏零件的定位，为此必须正确选择夹紧力的方向及着力点。B.夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证零件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超过允许范围。C.夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操纵方省力和安全。D.夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。7.夹紧装置设计的内容和步骤设计夹紧装置时，可按以下四个步骤确定夹紧力:A.根据治具图绘制夹紧力示意图，在图中应表明夹紧力的作用点与方向及应考虑的其它力的作用情况;B.确定夹紧组件结构;C.确定夹紧装置所能产生的夹紧力。D.夹紧力的作用点及作用方向,在选择夹紧力的作用点及作用方向时应考虑下面几点：a.夹紧力应有助于定位，而不应破坏定位，在夹紧力作用下，零件不应离开支承点。首先要保证主要定位基准与定位组件可靠的接触，最好使零件对各个支承都有一定的压力,以便得到可靠定位。b.夹紧变形要小，特别对刚度差的零件更应予以注意。七.治具设计应掌握的知识和能力（一）知识性的能力1.制图包括识图、绘图和软件应用。无论是在学生还是社会人员，从事机械相关工作kb体育，首先需要过读/绘图这一关，做设计，则还必须具备软件应用能力，制图员不一定时设计者，但设计者必须兼具制图员的知识和能力。2.动力从工厂自动化角度说，动力主要有气压（借助气缸）和电力（借助马达），二前者应用较多，后者有高速、稳定、低噪音等特点，很多设计都兼用两者，从技术含量和应用实践看，以电为主辅之以气的设计，会比较好用和吃香些。3.传动应用较多的是带传动和丝杆传动，二传统的链传动和齿轮传动等不常见。实际设计，各种传动实现，多采用标准件来实现，我们需要做的，就是在适当的空间放上适当的传动标准件，由于是标准件的应用，涉及到一个选型的问题，这是个理论和经验结合的设计问题，需要熟练掌握。4.材料材料是一门很广很深的学问，但自动化和治具上的材料主要有，S45C、SKD11、SUS、T6063、POM、电木、亚克力和PE等，只要把握住各自的特性和应用“案例”，就可以将材料选用工作做好；5.加工加工不是设计重点，但不了解加工的设计注定是失败的，需要知道的不为乎车、铣、刨、磨、放电、线割等，大致上了解下各自的特点和一些窍门就可以了，也不必深入，如果没有兴趣或时间不允许的话，打个比方，随便拿个零件，该知道是线割还是放电弄出来的，或者自己画零件时，有节省成本的意识和感觉；6.控制控制本来不属于机械设计的范畴，但当机械进入自动化时代，它的作用举足轻重，控制方式应用较多，有单片机和PLC，尤其是后者，可以断言，在人才（包括搞机械人才）日益贬值的今天，机电全才仍然可以挑战或者稳定高薪。当然，对多数人来说，限于时间、精力、和背景等，往往只能单独挑机或电，这也是正常的，但强调一点，搞机械的必须同时了解下电，哪怕只是初步甚至皮毛，这有助于设计本身；7.机构功能不同的惹干机构组成了机器，几乎可以说，机构优劣的好坏，决定了机器的好于否，从设计角度看，设计机器就是在设计机构，对常用机构尤其是在产线或者经验证明好用的机构，应该掌握其特点和应用范围，并在工作实践中注意积累模型和经验。8.产品熟悉产品结构、特性和应用等，是机械设计或者治具设计首先应该做到的，拿到一个案子，不管是简单的还是复杂的，做好产品分析是必要的，这可以防止后来的可能失效或补救设计。举个简单例子，有些产品的镀金表面是不允许刮花的，这时在定位上就要考虑合适的材料和方式；也有些产品，对外观要求低，这时就不必拘泥于苛刻的设计方式。9.制程不懂产品和制程的，不会是一个优秀的设计者，特别是工厂里的设计，尤其这样，很多设计，尽管就设计本身有很高的水平，但如果脱离了制程，则往往沦落到做样品或遭人诟病的失败之作，要知道，机械和治具是用来服务产品生产的，而产品如何生产才是重点，高效、稳定、低成本的制造流程设计，则预示着相配套的机械或治具获得更大成功，效率低下或稳定性差的制造设计，往往导致机器无用武之地，举个例子，某线有三台机器，每五秒产量分别是1个，2个，3个，那么可想而知，该产线个；（二）非知识性的能力1.模仿很多设计者都反对模仿，提出创新，这是值得肯定的。然而，有两个理由可以充分说明模仿的必要性和重要性；A.市场机会稍纵即逝，企业推出新产品的速度越来越快，为了适应这样的需要和现状，公司上下都在努力中，扮演后方服务的部门的时间有多少呢？基本上，如果是普通治具，快的不到一周，如果是自动化治具，大概也就三个月左右。绝大多数设计者均工作在工厂或者一些不以机械本身为产品的企业，那么既然只是用机械来做产品，能迅速设计出稳定、高效地做好产品的机械，就能为本企业赢得先机，即为成功案例。B.模仿本身并不可耻，相反，只有模仿不到家或者模仿的对象本来就是一个失败的东西，才会失笑于人。因此加强模仿能力，做出甚至超出原机械或治具水平的设计者，是一个机械或治具设计者首先应该追求的目标，我们不能排斥创新，更不能忽略改进，在模仿-应用-改进的工作循环中，事实上已经融合了设计者的思考和经验。总之，在模仿中，有新的东西产生，即是可以接受的模仿；反之，则是由一种单纯模仿，是不值得提倡的。2.查阅与其说查阅能力，倒不如说是习惯，无论遇到什么问题，学会思考，学会询问，学会调查，这是一种很重要的习惯，专注设计的人，几乎都有也必须有查询的习惯和能力，查询无处不在，通过查询，我们可以解决问题，获得新知，同时增强设计信心和客观性，大的讲，新接一个案子，首先就要做好查询工作，弄清楚要做什么，有什么要求，是否有先例，如何实施，有哪些注意点等等，小的讲，比如，马达运转是否稳定，导轨精度是否足够，电磁阀能否正常动作，气缸能否正常工作等等。概言之。一个好的设计者需要具备查询能力或者说习惯，主要有三方面：A.调查，掌握数据。B.查询，应用资料。C.核对，解决问题难度。具体到实际工作中，其实只有一个原则，设计中注意深入调查分析。3.动手动手是设计者必须十分重要的一个习惯和能力，设计绝对不是看看资料画画图，只有和实践紧密结合通过了实践检验，才是成功的完整的设计，要从头到尾跟到底，包括设计-组装-做样-量产，每一个环节都会有或多或少的问题，都需要亲自动手。4.感觉也许很多人觉得好笑，感觉什么时候成为一种习惯，不是强调设计者应该实事求是吗？需要澄清一下：感觉绝对不是凭空想象，想当然，而是设计者日复一日，年复一年累积起来的经验性的判断能力。八.结论总结就是对经验进行归纳，以便下次更好的应用。总结要注意几点：A.规律、数据、心得等都可以，挑自己经历过的很有价值部分做总结，所谓价值，就是别人不了解而自己也容易忽略或遗忘的部分，书本查的到，自己熟知的，用途不大的，这些都可以删掉;B.设计总结，除了一句话规律外，也不局限于笔记本上的结论，要图文并茂，不要过一年半载，连自己都看不懂，大致上，对搞机械的，有三方面是必须要总结和储备的：自己设计过或别人设计的机械作品资料（包括图纸、程序、图片等）；设计工作必须准备的参考书和教材；工作过程中碰到或解决问题的方法，对策和结论。C.总结后的东西不见得就是正确的东西，人是顽固的，有时一些错误的观念和记忆，会在自己的经验中根深蒂固，可能使自己做出错误决策，因此需要在日后反复的使用、检验和总结，才能得出相对准确的结论。总之，总结是一个上进勤奋的机械设计者，应该拥有的能力和习惯，只有总结，自己才能日益提高，最终才能到达一个较高的水平；公司治具制作流程图

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