浅谈小型工装夹具设计加工的现场经验

小型工装夹具能够为很多机械设备的安装和使用,提供良好的辅助性效果,增强这些机械设备的实际使用效果,同时还能够有效促进社会生产工作的顺利进行,并且取得良好效果。小型工装夹具在设计和加工的过程中,需要考虑到的事项较多,需要对其进行全面有效的控制。针对小型工装夹具的设计和加工情况进行有效分析和说明,针对其中的一些重要事项和管件经验进行介绍,能够为小型工装夹具的加工工作提供良好的指导性意义。

本文主要是从小型工装夹具设计加工过程具体要求和工作情况,一位从事小型工装设计多年的老工程师结合自己参与企业技术改造的经验，阐述小型工装夹具设计加工的实际经验，以供借鉴。

PART 01 工装零件的加工

设计工装夹具时要分析工装零件的加工要求，以某一钻模本体为例：该钻模本体内腔要求淬硬55HRC以上，并且其特殊部分要做钻套孔。为了避免影响钻具的质量，我们要对钻具的整体进行淬火工艺后再进行线切成型，这样做的主要目的就是防止出现热加工后的精加工，缩短了现场加工的工序，而且通过线切割割出钻套孔，也可以实现工件由分体式向整体式的转变，从而提高了工件的成形率；同时基于现场设计加工的相关条件不具备，再加上某些机械设备对相关工装夹具的要求本身不高，为了在进行热处理工艺时，可以采取低碳钢渗碳淬火工艺方法，而且工装的材料可以用熔点相对比较低的韧钢材质所代替。

基于在现场安装过程中遇到的一些复杂零件的施工要求，比如一些特殊的小型工装夹具要求，这种要求具有一定的特殊性，因此需要夹具须具有单一性。在现场设计加工中还会出现具有单件生产的特性，为此设计人员在选择加工工艺时要避免铸件工艺，因为铸件工艺适用于批量生产，因此可以选择拼装件，对于大型的工装夹具可以采取焊接件的方式操作。

图1 钻模图

PART 02 夹紧、支撑元件的统一性

在实际的设计加工中，设计人员需要根据实际工作需要对工装夹具进行设计，为此不可避免地需要设计一些较为复杂的工装夹具，复杂的工装中需要设定一些复制支撑的元件，比如我们常见的靠螺旋压紧的螺母、螺旋调节的螺栓等部件，如果按照常规的设计方法，需要操作者利用多种工具才能实现不同型号螺母的安装，这样不仅费时，而且非常费力，因为机械螺母安装的空间有限，需要操作人员在有限的空间内来回地更换相应的工具，大大影响工作效率，为此设计人员可以将不同型号的螺母，统一设计成相同宽度的螺栓，这样施工操作人员就可以直接利用统一的工具实现对螺母的安装。

PART 03 采用活动模块解决零件多基准问题

在确定夹具的基准问题时，由于属于现场加工因此不可能严格按照机床加工标准执行，为此可以采取活动模板来解决零件多基准的问题。在夹具成形之后，要从不同的基准点标出折边零件的尺寸，然后再将工件按照相应的尺寸固定，进而再利用活动模板对工件的一侧进行定位，然后再固定活动模板与工件后从外部切割加工，这样的加工设计会保证内档的尺寸，虽然切割出来的工具在外部尺寸上存在误差，但是这种误差属于板材厚度范围内的误差，不影响工件的使用，并且此种工序方法只是依靠简单的钻具就可以实现。

PART 04 采取定位压紧装置

在实际设计过程中我们会碰到各种类型的零件（如图2）所示，虽然大孔已经加工完成，但是为了保证零件的尺寸需要对这两个小孔进行加工，以此保证A尺寸，但是在加工过程中容易出现误差问题导致零件不能使用，为有效解决此问题，可以采取大孔定位措施 （如图3），用导向活动支块对D面进行定位，这样的方式就是起到定位该零件某一角度避免零件出现转动现象。

图2 钻模零件

图3 定位简图

PART 05 夹具的实用性设计

工装夹具的现场设计加工最大的特点就是要保证夹具的实用性，必须要符合机械设备安装的使用要求。以在工作中最常用的螺母与扳手的设计为例，在实际工作中相对比较常见的是一面两销定位的盖板式钻模结构，但是在面对大型工件孔时，模板上的两定位销置于工件孔内定位后，由于各种误差的因素，钻模板在工件内不好拆卸，这时通过均匀旋转事先置于顶丝螺母内的两侧扳手即可轻易地将钻模板顶起，起到事半功倍的作用。

图4 盖板式钻模图

PART 06 工装图纸上形位公差的标注

在现场进行的设计加工工装夹具属于单件生产，因此在具体的图纸上标注的形位公差要和批量生产相区别，这样的目的就是为了避免在对单件生产的工装夹具进行检测时，其采取的标准过于严格，而影响单件夹具的使用，同时也避免了对单个生产的工装夹具使用专业检测工具所带来的各种经济费用的浪费现象，因此为了有效避免因为标准形位公差而带来的一些不必要问题，下列数据不要标注在图纸上：一是圆度、线轮廓度以及面轮廓度等数据，因为检测这些数据需要利用专业的检测工具；二是位置度，当用在控制孔组的相互位置误差时，要用到综合量规，而这种工具在机械安装现场很难找到；三是最大实体原则和延伸公差带。

图5 形位公差标注样式