【钣金小课堂】你知道怎么设计钣金工装夹具吗？

钣金工装夹具设计的意义和目的

钣金焊接夹具的设计和制造，直接影响焊接过程中产品的生产能力和质量。钣金焊接快速夹具是保证其制造质量、缩短其制造周期的重要手段。因此，正确理解焊装夹具设计重点，改善和提高焊装夹具的设计手段和设计水平，并提高夹具的调整和验证水平等三方面都是必不可少的。焊接夹具设计首先要考虑加紧方式，一般有手动和气动两种，手动夹紧一般适合于小件、外协件、小批量T件焊装，对于大型部件、规划于生产线内、自动化程度要求高的焊接夹具宜选用气动夹紧。

焊接夹具设计的十二项基本要求

1、焊接工装夹具应动作迅速，操作方便。操作位置应处在工人容易接近，最宜操作部位。特别是手动夹具，其操作力不能过大，操作频率不能过高。操作高度应设在工人最容易用力的部位，当夹具处于夹紧状态时，应能自锁。

2、焊接工装夹具应有足够的装配焊接空间。不能影响焊接操作和焊工观察，不妨碍焊件的装卸，所有的定位原件和夹紧装置应与焊道保持适当距离或者布置在焊件的下方和侧面。夹紧机构的执行元件应能够伸缩或转位。

3、夹紧可靠，刚性适当。夹紧时不破坏焊件的定位位置和几何形状，夹紧后不使焊件松动滑移，又不使焊件的拘束度过大，产生较大的应力。

4、为了保证使用安全，应设置必要的安全连锁保护装置。

5、夹紧时不应损坏焊件的表面质量。夹紧薄件和软质材料的焊件时，应限制夹紧力，或者对压头行程限位，加大压头接触面积，添加铝铜衬垫等措施。

6、接近焊接部位的夹具，应考虑操作手把的隔热和防止焊接飞溅对夹紧机构和定位器表面的损伤。

7、夹具的施力点应位于焊件的支撑处或者布置在靠近支撑的地方。要防止支撑反力与夹紧力，支撑反力与重力形成力偶。

8、注意各种焊接方法在导热导电隔磁绝缘等方面对夹具提出的特殊要求 。

9、用于大型板焊接结构的夹具，要有足够的强度和刚度。特别是夹具体的刚度，对结构的形状精度，尺寸精度影响较大。

10、在一个夹具上 ，定位器和夹紧机构的结构形式不宜过多，并且尽量选用一种动力源。

11、工装夹具本身应具有较好的制造工艺和较高的机械效率 。

12、尽量选用已通用化标准化的夹紧机构及标准零部件来制作工装夹具。

焊接的结构设计原则

夹具体的设计

夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构 、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。夹具体是在夹具上安装定位器和夹紧机构以及承受焊件质量的部分。各种焊接定位设备上的工作台以及装焊车间里的各种固定式平台。就是通用的夹具体。在其台面上开有安装槽、孔，用来安放和固定各种定位器和夹紧机构。在批量生产中使用的专用夹具体，是根据焊件形状 、尺寸、定位及夹紧要求，装配施焊工艺等专门设计的。对夹具体的要求如下：

足够的强度和刚度

便于实施装配和焊接作业

能方便地卸下装焊好的焊件

必要的导电、导热、导水及通风条件

易于清除焊渣、锈皮等污物

有利于定位器、夹紧机构位置调节补偿

必要时应具有反变形的功能

定位器的设计

在装配过程中把待装零件、部件的相互位置确定下来 的过程叫做定位。定位器是保证焊件在夹具中获得正确装配位置的零件和部件。定位必须遵守物体定位的六点定则 。对焊接金属结构的，某个具体零件来说，不必都设六个定位支撑点来确定其位置。因为各零件之间都有确定的位置关系，利用先装好的零件作为后装配零件某一基面上的定位支撑点，可以减少定位器的数量 。

夹紧装置的设计

在夹具上被定好位置的工件，必须进行夹紧，否则无法维持它的初始定位置，即始终使工件的定位基准与定位元件紧密接触。这样就必须有夹紧装置来完成这份工作，在夹紧时要使夹紧所需要的力应能克服操作过程中产生的各种力，如工件的重力、惯性、因控制焊接变形而产生的拘束力等。但是比如某焊接工件进行焊接时需要工件以轴线进行旋转，故不需要额外的夹紧装置，只需要支撑及顶紧装置。

夹紧材料的设计

夹紧的材料是决定夹具性能好坏的一个重要因素，材料的选取既要考虑性能，还要考虑到材料的经济性。比如某夹具体形状简单，就要求带孔底座平台，故选用材料铸铁 (价格便宜，利于成型 )。

焊接夹具设计的总结

总之设计的钣金焊接夹具要操作快速方便，提高工作效率 。能保证产品焊接加工的精度要求。设计制作焊接工装夹具时，应根据工件的实际情况，充分分析论证，不断调试，达到“方便操作、空间充足、加紧可靠、刚度适量”等各种设计要求。