【技研】你知道如何设计、使用及维护工装吗？

1.1工装定义：

在机械加工、产品检验、装配及焊接等工艺过程中，使用着大量的工艺装备，简称工装（tooling），用于安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产效率。因为各种工装类型各异，所以某些涉及到具体结构等内容的地方，小编以焊接工装为例进行讲解。

     机加工装

焊接工装

装配工装

大多数工装是为实现某种零部件的特定需求而专门设计的，一般属于非标准装置，往往需要工厂根据本厂的产品结构特点、生产条件和实际需要自行设计制造或者外协、外包制作。

1.2焊接工装的组成：

工装的构造由其用途及可实现的功能所决定。

装配焊接夹具的组成：由夹具地板、定位装置、夹紧机构、测量系统及辅助系统等五大部分组成。

焊接变位机械的组成：由力源装置、传动装置和工作机三个基本部分组成，并通过机体把它们联结成整体。

1.3工装的分类及应用：

工装的形式多种多样，可按其功能、适用范围或动力源等进行分类。

（1）按功能进行分类：

装配焊接夹具：主要是对焊件进行准确的定位和可靠的夹紧。

接变位机械:分为焊件变位机、焊机变位机、焊工变位机,可实现焊件、焊机和焊工的变位。

焊接辅助装置：为焊接服务的各种辅助装置。

（2）按适用的范围分类：

专用工装：只适用于一种焊件的装配和焊接的工装。通用工装：一般不需要调整即能适用于多种焊件的装配或焊接。

半通用工装：适用于同一系列但不同规格产品的装配或焊接，使用前需作适当的调整。

组合式工装：这类工装必须在使用前将各夹具元件重新组合才能适用于另一种产品的装配与焊接。

（3）按动力源分类：

手动工装：靠工人手臂之力去推动各种机构实现焊件的定位、夹紧或运动。

气动工装：利用压缩空气作为动力源，传动力不大，适用于快速夹紧和变位的场合。

液动工装：用液体压力作为动力源，传动力大且平稳，适用于精度高、工作要求平稳、尺寸紧凑的场合。

电磁工装：利用电磁铁产生的磁力作为动力源夹紧焊件，用于夹紧力要求小的场合。

电动工装：利用电动机的扭矩作为动力去驱动传动机构，可实现各种动作，效率高、省力、易于实现自动化。

（4）焊接工装的作用：

◆定位准确、夹紧可靠，减小制品的尺寸偏差，提高零件的精度和互换性；

◆防止和减小焊接变形，降低焊接后的矫正工作量；

◆能够保证最佳的施焊位置，焊缝成形优良，工艺   缺陷明显降低；

◆采用机械装置进行零部件装配的定位、夹紧及焊   件翻转等工作，改善工人的劳动条件，提高劳动生产率，降**造成本；

◆可以扩大先进工艺方法和设备的使用范围，促进焊接结构生产机械化和自动化的综合发展。

（5）焊接工装选用的基本原则：

焊接工装的选用与焊接结构产品的各项技术要求及经济指标有着密切的联系，常有以下几点原则：◆工艺装备的可靠性；

◆对制品的适应性；

◆焊接方法对夹具的某种特殊要求；

◆安装调试维护的可行性；

◆尽量选用已通用化、标准化的工艺装备。

2.1工装设计的方法和步骤：

（1）在设计焊接夹具之前，应首先了解生产纲领、产品结构特征、工艺需要及生产线布置方式，作好充分的工艺调研，参照国内外先进的夹具结构，并结合实际情况确定夹具总体方案。诸如是固定夹具还是随行夹具，机械化、自动化水平是高是低，是否为共用夹具还是专用夹具等；

（2）根据焊件结构特点及所需焊接设备型号、规格，确定定位及夹紧方式；同时根据冲压件的工艺特点及后续装配工艺的需要选择合适的定位点及关键定位点；

（3）主体机构确定后，便可确定辅助装置。如水、电、气回路，气、液动元件以及覆盖件外部焊点所需保护铜板等；

 （4）因焊接夹具总体结构都很庞大，空间结构及尺寸复杂，所以其设计应采用坐标法及模块化设计的方法，以提高设计效率； 

（5）在进行夹具的具体结构设计时，应尽可能多的采用标准化元件，或提高自身的通用化、系列化程度。

2.2工装设计应注意的问题：

（1)必须保证产品的加工精度。

（2)选择夹具的类型与结构必须与零件生产的批量相适应。

（3)注意夹具的通用化和零部件的标准化。

（4)注意夹具结构的工艺性，夹具的结构与零部件应具有足够的刚度和强度。

（5)在夹具设计过程中，必须注意检查运动零部件是否会产生位置干涉现象，机构能否达到预期的运动效果。

（6)应保证夹具操作方便、夹紧可靠使用安全，并有合理的装卸空间。

（7）应保证焊枪的可达性及操作方便性。

2.3工装材料的选择：

（1）耐磨损零件：定位销、检测销、套、轴等此类零件要求硬度要高，应选碳素工具钢或合金工具钢（如：T7、T8、T10A、Cr12等），淬火硬度HRC50-60之。

（2）韧性零件：臂、连杆、受冲击的支撑挡块等，这类零件要求有韧性还要有一定的硬度，常选35、40、45、40Cr等优质碳素钢和低合金钢，调质处理HB200-320。

（3）弹性零件：弹簧、涨圈、锁紧臂等常用50Mn、60Mn、65Mn、60Si等弹簧钢。淬火硬度HRC38-48。  

（4）导轨零件：钢-钢、钢-铜、钢-铸铁、铸铁-铸铁、铸铁-铜等要求较长的导轨硬一些，较短的导轨软一些，以减小摩擦系数，提高耐磨度。                                         

（5）支撑件：多选Q235A、Q235-B等降低成本，不进行热处理。                           

（6）轴类零件：常用45、40Cr淬火HRC 38-42或调质后表面淬火，耐磨的用20、20Cr等渗碳高频淬火HRC55-62。

2.4加工工艺性：

（1）要留有合适的退刀槽：

（2）合理的孔位设计：

孔较深时，要留有足够的壁厚。

（3）过度圆弧  轴类台阶处集中了整个梁应力的70%，一般受力小时可以清根，受力大时必须要有过度圆弧或过度斜面。

（4）有定位要求时应避免用螺纹定心：

2.5常用粗糙度加工方法及应用：

Ra12.5 ：粗车、刨、铣、钻。 一般非结合表面，如轴的端面、倒角、粗钻孔壁等。             

Ra6.3：车、镗、刨、钻、铣。不重要零件的配合表面，如支柱、支架、外壳、衬套、轴、盖等的端面，紧固件的自由表面，紧固件通孔的表面，内、外花键的外定心表面，不作为计量基准的齿轮顶圈圆表面等。

Ra3.2 ：车、镗、刨、铣、刮1-2点/c㎡、拉、磨、锉、滚压、铣齿。与其他零件连接，不形成配合的表面，如箱体、外壳、端盖等零件的端面；要求有定心及配合特性的固定支撑面，如定心的轴肩、花键和键槽的工作表面，不重要的紧固螺纹的表面，需要滚花或氧化处理的表面。 

Ra1.6 ：车、镗、刨、铣、铰、磨、滚压、刮1-2点/c㎡、铣齿。安装直径超过80mm的G级轴承的外壳孔，普通精度齿轮的齿面，定位销孔，V型带轮表面，外径定心的内花键外径，轴承盖的定中心凸肩表面。

Ra0.8 ：车、镗、拉、磨、立铣、刮3-10点/ c㎡、滚压。要求保证定心及配合特性的表面，如锥销、圆柱销的表面，与G级精度滚动轴承配合的轴径和外壳孔，中速转动的轴颈，与直径超过80mm的E、D级滚动轴承配合的轴颈及外壳孔，内、外花键的定心内径，过盈配合的IT7级的孔，间隙配合IT8-IT9级的孔，磨削的齿轮表面等。

Ra0.4 ：铰、磨、镗、拉、刮3-10点/c㎡、滚压。要求长期保持配合性质稳定的配合表面，IT7级的轴、孔配合表面，精度较高的齿轮表面，受变应力作用的重要零件与直径小于80㎜的E、D级轴承配合的轴颈表面，与橡胶密封件接触的轴的表面。

Ra0.2：布轮磨、磨、研磨、超级加工。工作时受应力作用的重要零件的表面，保证零件的疲劳强度、防腐和耐久性的表面，要求气密表面，圆锥定心表面，IT5、IT6级配合面，高精度齿轮表面。

公差等级与表面粗糙度数值对应表

1、工装投入使用前，应有验证合格记录，工装应贴有合格证书。

2、复杂、精密工装应编制操作规程，首次使用应经过专业培训，技术人员认可后才可操作。

3、工装应有标识铭牌，包含内容有夹具名称、编号、日期等。

4、工装检定后，不合格的贴不合格标识，合格的不予标识。

5、工装应制定保养计划并指定专人维护保养，具有专门存放、使用区域，经常保持工装洁净。

6、工装保养内容：

1）对工艺装备进行清理、清洁；

2）检查并更换磨损的定位销；

3）检查、维修夹紧机构；

4）检查气缸，更换密封圈、管接头、按钮等；

5）检查定位面是否磨损及定位板紧固螺丝是否松动，各支撑构件是否有开裂及偏移。

1、为提高生产产量，适应流水线生产，应细化工艺，使用高效率夹具，提高生产效率。
2、为适应系列各种产品的需要，应发展快速可调的混型夹具。
3、采用新的设计方法，如坐标法、模块化设计法、计算机辅助设计等。
4、提高夹具通用化、系列化、标准化水平 。