9治具设计基础知识

治具设计基础知识昆山恩都照明有限公司：工程课王威然2012.03.05目录•第一章：治具设计概念•第二章：治具设计原则•第三章：常用制作治具材质介绍•第四章：常用加工设备的特性•第五章：治具设计图纸基本知识•第六章：治具管理流程•第七章：总结一.治具设计概念•治具设计沿于台湾的叫法，在大陆我们一般工装夹具与检具设计。•（1）夹治具(FixtureJig)的定义：一般而言，凡是在机械制造过程中，使任何加工程序能加速、方便或安全的辅助装置工具，均可称为夹具（Fixture）。广义的夹具可包括机器夹具(MachineFixture)，冲压夹具（pressFixture)，热处理夹具（HeatTreatmentFixture)，焊接夹具（WeldingFixture)，装配夹具（AssemblingFixture）等等。狭义的夹具，一般即指机器夹具，可简称为夹具，它主要用於机器加工，也是机器与工件、刀具之间的桥梁，目前较统称的定义为“用以装夹工件的装置工具“为夹具。“用以装夹工件并配合引导刀具的装置工具”称为治具或鉆模（Jig）。（2）治具又分工装治具、检测治具两种，前者用于机械加工、焊接加工、装配等工艺便于加工、满足精度的需要而设计的一种工装夹具；后者为检测使用，因为有些机械尺寸不便于测量，因其形状复杂，我们只好设计专门的检测块或者检测用的针对某一种产品而设计检具，比方说我们有塞规、环规等一些规则的检具，但有些是不规则的就必须专门设计一种检具，可能用到线切割加工、电火花、CNC加工中心等一些机加工手段来保证检具的精度。二.治具设计原则•八原则•原则一：保证品质要求•原则二：提升作业效率•原则三：保证作业安全性•原则四：加工设备选择最方便•原则五：成本最优•原则六：材质使用正确•原则七：加工图纸正确性•原则八：治具方便管理（1）一个完整的治具设计需经过方案检讨设计图纸采购报价厂商选定下订单治具制作治具验收治具入库。治具设计需首先考虑其品质要求，不可在使用治具过程中产生附加不良，我司常见制程不良：掉漆、刮伤、破损等。由于我司产品的结构特殊性，治具多为了使装配工艺便于加工，可分为支撑治具（锁付支持治具，散热片支撑治具），防呆治具（防ARM与FOOD装反治具），检具（散热片孔深检具）。治具设计过程需考虑作业安全问题，如治具太笨重，底部不稳会砸到脚，治具表面粗糙，多次使用易造成身体接触部位疼痛等。（2）治具设计需有基础的设备使用原理知识（第四章详细介绍），加工设备选择正确会大大减少加工时间（如圆棒钻中心孔需采用车床，倒角器取代铣床倒角）。由于各种设备加工原理不同，也就决定其价格不同（如铣床、车床多采用加工时间计算价格，线切割采用切割面积或周长计算价格）。治具材质选择一般有：钢材、铝材、电木、PE板、压克力板、环氧树脂板等，材质选择时根据其自身特性结合治具使用要求而定。治具加工时需配备加工图纸，加工图纸必需标注尺寸（定位尺寸和定行尺寸）、公差、材质、加工要求，一份完整的图纸是保证治具质量的关键。治具设计最后需考虑到其存储、运输方便，治具是否可共用，是否好管理。三.常用制作治具材质介绍•1钢材：钢材应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同、钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类、钢材是钢锭、钢坯通过压力加工制成需要的各种形状、尺寸和性能的材料。•钢材分类•（1）45#钢：45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45。国内常叫45号钢，也有叫“油钢”。化学成分：含碳（C）量是0.42~0.50%，Si含量为0.17~0.37%，Mn含量0.50~0.80%，Cr含量≤0.25%，Ni含量≤0.30%。，Cu含量≤0.25%。密度7.85g/cm3.硬度：45～52HRC，按形状一般分为板材、管材、棒材，价格10.00元/千克。棒材管材板材•（2）SKD11：SKD11是-种高碳高铬合金工具钢，热处理后具有很高的硬度磨性，并具有淬透性强，尺寸稳定性好的特点，适宜制做高精度长寿命冷作模具及热固成型塑料模具。SKD11特性：具有良好的韧性与抗高温疲劳性能能承受温度聚变，适宜在高温下长期工作具有良好的切削性能和抛光性能用途介绍:厚度不大于6mm薄板材，高效落料模。冲载模及压印模各种剪刀、镶嵌刀片、木工刀片螺纹轧制模和耐磨滑块冷镦模具，热固树脂成型模，高级量规等深拉成型、冷挤压模具。硬度:HRC56～58价格:60元/千克,按形状一般分为板材、棒材板材棒材(T冲等)•（3）D2：D2钢材高耐磨、微变形冷作模具钢，风硬工具钢，含碳量高达1.5%，含铬量高喧11.5%，经热处理硬度可达60HRC用途:用于五金冲压模,拉伸模,不锈钢片冲裁模,高硬度冲裁模,剪切刀模,搓丝模,五金零件制作,机械制造等。价格:80元/千克，按形状一般分为板材、棒材板材棒材•（4）其他我司治具少用的钢材有CR12、钨钢、HSS白钢（不锈钢）、弹簧钢、SPCC、SUS、SK7、SK5等。•2.电木：电木也称作胶木板、酚醛层压纸板。颜色：桔红色、黑色、黄色、啡色。特性：电木板因具有绝缘、不产生静电、耐磨及耐高温等特性，成为电子产品之绝缘开关和可变电阻、机械用之模具及生产线上之治具，并可在变压器油中使用等产品使用。价格：15元/千克，厚度3～50mm，常见形状：板材。板材•3.PE板：PE板材；英文名称HighDensityPolyethylene，中文：聚乙烯板。PE板材是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE板材具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。具有良好的化学稳定性，可以抵抗大部份酸、碱、有机溶液以及热水的侵蚀。电气绝缘性好。颜色:白色和黑色，按形状可分为棒材和板材，价格20元/千克PE板•4.压克力板：亚克力“是一个音译词，英文是ACRYLIC。她是一种化学材料。化学名叫做”PMMA“属丙烯醇类，俗称”经过特殊处理的有机玻璃“，在应用行业亚克力的原材料一般以颗粒、板材、管材等形式出现，亚克力又称特殊处理的有机玻璃，系有机玻璃换代产品。颜色：透明状，价格：25元/千克，厚度:1mm-50mm，平均硬度值：HRC89度左右。其他塑胶材质有：ABS,PS,PP等。压克力板四.常用加工设备的特性•1.普通车床：普通车床是能对轴、盘、环等多种类型工件进行多种工序加工的卧式车床，常用于加工工件的内外回转表面、端面和各种内外螺纹，采用相应的刀具和附件，还可进行钻孔、扩孔、攻丝和滚花等。普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。•2.数控车床：数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，数控（英文名字：NumericalControl简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。卧室车床数控车床•3.铣床：（millingmachine）铣床;系指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动，工件（和）铣刀的移动为进给运动。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床,铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。•4.加工中心：加工中心，简称cnc，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。立式铣床加工中心（数控铣床）•5.磨床：磨床(grinder,grindingmachine)是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。•6.钻床：钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动(主运动)。钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动自动磨床钻床•7.放电机：放电机是在一定介质中，利用两极（工具电极与工件电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象对材料进行加工，以使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。这种加工方法也被称为放电加工或电蚀加工也叫放电机放电机•8.线切割机：线切割机主要由机床、数控系统和高频电源这三部分组成。数控系统由单片机、键盘、变频检测系统构成，具有间隙补偿、直线插补、圆弧插补、断丝自动处理等主要功能。能切割材料，如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、磁性材料，以及精密细小和形状复杂的零件。线切割技术、线切割机床正在各行各业中得到广泛的应用。线切割机床一般分为快丝和慢丝，快走丝机器便宜，切割的价格实惠。但精度比较差，切割速度也比不上慢走丝。慢走丝精度很准，效率快，切割价格很贵，机器也很贵，二者最本质的区别，快走丝用的放电介质是钼丝，循环使用，切削液一般用油慢走丝用铜线，一次性放电，切削液一般用水。快走丝只能切割一次，所以精度和表面光洁度都比较差，慢走丝有修刀功能，尺寸精度一般可以达到0.003mm，当然要看机器牌子。表面光洁度割一修二可达到0.4mm。快丝线切割机慢丝线切割机五.治具设计图纸基本知识•1.尺寸标注常识（1）三视图：三视图是观测者从三个不同位置观察同一个空间几何体而画出的图形。将人的视线规定为平行投影线，然后正对着物体看过去，将所见物体的轮廓用正投影法绘制出来该图形称为视图。一个物体有六个视图：从物体的前面向后面投射所得的视图称主视图（正视图）——能反映物体的前面形状，从物体的上面向下面投射所得的视图称俯视图——能反映物体的上面形状，从物体的左面向右面投射所得的视图称左视图（侧视图）——能反映物体的左面形状，还有其它三个视图不是很常用。三视图就是主视图（正视图）、俯视图、左视图（侧视图）的总称。三者关系：主视图与俯视图长应对正（简称长对正）主视图与左视图高度保持平齐（简称高平齐）左视图与俯视图宽度应相等（简称宽相等）。ABC三视图•（2）第一视角与第三视角：第一角视图画法：物体处于观察者与投影面之间，这样各视图的配置关系是：主视图在中，左视图在右，右视图在左，俯视图在下，仰电视图在上，后视图在最右.第三角视图画法：投影面位于观察者与物体之间，这样个视图的配置关系是：主视图在中，左视图在左，右视图在右，俯视图在上，仰视图在下，后视图可配置在最右也可以配置在最左。使用第一角投影的国家有----中国德国法国前苏联使用第三角投影的国家有-----美国英国日本第三视角标识第一视角标识•（3）：尺寸的种类：定形尺寸：确定基本几何体大小所需要的尺寸。定位尺寸：确定基本几何体之间相对位置所需要的尺寸。总体尺寸：总体尺寸是指组合体的总长度、总宽度和总高度的尺寸。•（4）：常见尺寸标注符号：•（5）：常用内六角螺丝规格：规格M3M4M5M6M8M10M12M16M20M24M30M42螺距0.50.70.811.251.51.7522.533.54.5螺纹长度182022242832384452607296頭部高度3456810121620243042頭部直徑5.578.5101316182430364563沉頭￠徑*深度7.5*49*510.5*