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1、治具设计概论一治具(Fixture )的定义 治具是一种木工、钳工、机械、电控以及其她某些手艺品的大类工具，重要是作为协助控制或者动作（或两者）的一种工具。二治具的重要用途在工业时代前就已被广泛使用，涉及机械治具、木工治具、焊接治具、珠宝治具以及其她领域。某些类型的治具也成为“模具”或“辅具”，其重要目的是为反复性和精确性，提高生产效率、反复特定动作、或者使工作更加精确；让使用者更加轻松快乐；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畴，夹紧动力源来分类；如图1所示四治具设计的特点1.构造要简朴紧凑，轮廓尺寸尽量的要小，重量要轻，以便搬运； 2.设计时一定要进一
2、步到现场调查，以免导致错误和损失以及不必要的挥霍；3.使用安全，避免带尖角或者突出的部分；五. 治具设计的措施与环节（一）拟定治具的构造方案 1. 明确设计规定和生产条件a.理解零件状况，根据零件的尺寸和定位基准来拟定治具的尺寸与定位基准； b.理解治具的需求状况 c.理解制造车间的生产条件和技术状况。使所设计的治具可以制造出来，并充足发挥制造车间的技术特长与经验，使治具的质量得以保证； d.准备好设计治具的多种原则，工厂规定，典型治具图册和有关治具设计的指引资料等；2.拟定治具的构造方案a.对零件的定位方案：选择定位措施和定位元件b.对零件的夹紧方案：拟定夹紧措施和夹紧装置 c.拟定治具的构
3、造型式3.对构造方案进行精度分析和估算当治具的构造方案拟定之后，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规定，从而可以断定所拟定方案与否合理。同步也可发现方案中的单薄环节，以便进一步修改方案和采用某些措施。对构造方案进行精度分析和估算，要波及到定位，夹紧和治具制造的技术规定等等。（二）治具总图设计当治具的构造方案拟定之后，就可以正式绘制治具总图。在绘制总图时，最佳采用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，也可以选用其她才常用的制图比例。总图上的主视图，应尽量选用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重要
4、表面（定位面和夹紧面）；1.总图设计的环节和规定 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。构造部分绘制好后，就标注必要的尺寸，配合和技术规定；B.对总图设计中的几点规定a.在进行定位件、夹紧件、导引件等元件设计时，应先参照有关原则和图册，选用合适的原则元件或者组件。尽量多采用多种原则件和通用件，就可以缩短治具设计的周期和提高治具原则化限度，从而达到大大减少制造挥霍和缩短制造周期的良好效果。如果没有合适的原则元件和机构件时，才设计专用件或从考原则元件作某些合适的修改。b.在治具的某些机构设计中，为
5、了操作以便和避免将零件装反，可按具体的状况设立止动销、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，保证机构可以起到预期的运动规定。d.治具中各专用零部件的构造工艺性要好，应易于制造、检查、装配和调节。e.治具的构造要便于维修和更换零部件。f.合适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.治具总图上尺寸的原则 A.治具总图上原则的五类尺寸 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.重要配合尺寸。为了保证治具上各重要元件装配后可以满足规定的使用规定，需要将其配合尺寸和配合
6、性质在图上标注出来。 B.治具上重要元件之间的位置尺寸公差 治具上重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0.020.05。当零件与之相应的尺寸有公差时，应视零件精度规定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1/21/3;当零件公差较大时，宜取零件尺寸公差的1/31/5来作治具的上相应位置尺寸的公差。 从上述可知，治具上的重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1/21/5取值的，有时甚至还取的更严些。它的取值原则是既要精确，又要可以实现，以保证装配和加工的质量。3.治具总图上技术规定的规定A.定位件之间或定位件对治具体底面之间的互相
7、位置精度规定；B.定位件与导引件之间的位置规定；C.零件在治具体上安装时的位置规定；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似。如编号按顺时针或逆时针方向顺序编出；相似零件只编一种号，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，当构造方案拟定之后，就应对治具的方案进行精度分析和估算，在治具总图设计完毕之后，有必要根据治具有关元件和总图上的配合性质及技术规定等，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，特别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（非原则件），要分别绘制其零件图，并规定
8、相应的技术规定；治具体一般都是非原则件，也是治具上尺寸最大，构造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）治具设计应考虑的规定 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、形状简朴、装卸零件以便并尽量使其重量减轻。 4.治具体要有良好的构造工艺性，以便于制造、装配和使用。 5.应考虑材料和加工措施的选择，使成本尽量的减少； （二）构思1.必须暸解加工措施。2.不要仅依托自己的知识来判断，必须保持有别的见解之柔软性。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
9、、精度、安装容易以及耐用度等因素。（三）设计上的重点项目1.多使用原则品(市售品、原则规格品等)，尽量避免使用特殊品。2.考虑充份的调配性(原则品)。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，不可互相矛盾。5.要考虑到作业者挥霍动作，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解决等)。（四）设计治具常用基准及其互相关系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拟定其她点、线、面位置的点线面。B.定位基准：在装配时，用以拟定零件在治具上对的位置所采用的基准，称为定位基准。2.常用定位措施及定位组件。A.零
10、件以平面为定位基准的定位措施及定位组件。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措施及定位组件；以零件的个外圆柱面作为定位基准时，常用的定位措施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措施及定位组件，定位基准为圆孔的零件，常用定位销及定位心轴定位。此外，还可运用定心夹紧机构进行定位。3.治具的构成组件按在治具中的作用、地位及构造特点，构成治具的组件可分为如下各类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.其他组件及装置F.与机器相连接用的锁紧螺钉、销、键和多种手柄等
11、。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，使其得到一种对的的位置或方向，并使其在装配过程中虽然受到其他外力的影响，仍能保证对的位置或方向。根据上述过程划分而得出如下概念定义A.拟定零件在治具上有对的位置的过程，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，不致因外力而变化位置；6.夹紧机构应满足下列重要规定A.夹紧装置，在对零件夹紧时，不应破坏零件的定位，为此必须对的选择夹紧力的方向及着力点。B.夹紧力的大小应当可靠，合适，要保证零件在夹紧
12、后的变形和受压表面的损伤不致超过容许范畴。C.夹紧装置构造简朴合理，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畴内可进行调节和补偿。7.夹紧装置设计的内容和环节设计夹紧装置时，可按如下四个环节拟定夹紧力:A.根据治具图绘制夹紧力示意图，在图中应表白夹紧力的作用点与方向及应考虑的其他力的作用状况;B.拟定夹紧组件构造;C.拟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。一方面要保证重要定位基准与定位组件可靠的接触，最佳使零件对各个支承均有一定
13、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 涉及识图、绘图和软件应用。无论是在学生还是社会人员，从事机械有关工作，一方面需要过读/绘图这一关，做设计，则还必须具有软件应用能力，制图员不一定期设计者，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，动力重要有气压（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，诸多设计都兼用两者，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，二老式的链传动和齿轮传动等
14、不常用。实际设计，多种传动实现，多采用原则件来实现，我们需要做的，就是在合适的空间放上合适的传动原则件，由于是原则件的应用，波及到一种选型的问题，这是个理论和经验结合的设计问题，需要纯熟掌握。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重要有，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，但不理解加工的设计注定是失败的，需要懂得的不为乎车、铣、刨、磨、放电、线割等，大体上理解下各自的特点和某些窍门就可以了，也不必进一步，如果没有爱好或时间不容许的话，打个比方，随便拿个零
15、件，该懂得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，特别是后者，可以断言，在人才（涉及搞机械人才）日益贬值的今天，机电全才仍然可以挑战或者稳定高薪。固然，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，搞机械的必须同步理解下电，哪怕只是初步甚至皮毛，这有助于设计自身；7.机构功能不同的惹干机构构成了机器，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，对常用机构特别是在产线或者经验证明好用的机构，应当掌握其特点和应用范畴，并在工作实践中注意积累模型和经验。8.产品熟悉产品构造、特性和应用等，是机械设计或者治具设计一方面应当做到的，拿到一种案子，不管是简朴的还是复杂的，做好产品分析是必要的，这可以避免后来的也许失
