工裝夾具在生產實踐中的設計與應用

林冰香

【摘 要】近年來，隨著我國經濟的飛速發展，科技與工業生產也取得了很大進步。在生產實踐過程中，工作人員常常用到工裝夾具。為了提高生產質量及生產效率，需要對工裝夾具進行設計與生產。工裝夾具質量的高低關系到生產質量的優劣，對提高企業經濟效益有重要影響。文章對工裝夾具設計與生產過程中存在的問題進行簡述，并總結相關經驗，希望能給部分企業提供借鑒。

【關鍵詞】工裝夾具;生產實踐;設計與應用

【中圖分類號】TU712.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）12-0106-03

0 引言

改革開放以來，我國綜合實力不斷提升，經濟水平、科技水平顯著提高。工裝夾具作為機械加工不可缺少的部件，是保證企業大批量生產的關鍵所在。應用工裝夾具能夠降低生產成本，提高產品質量和企業經濟效益。因此，工裝夾具的設計與應用格外重要，然而如今的工裝夾具設計與應用存在一定問題，本文對此進行簡單闡述。

1 工裝夾具

（1）工裝夾具是生產過程中用來固定、夾緊生產工件的設備，在對工件進行加工時能夠保持穩定狀態，從而進行更加準確的電焊、切割，使企業獲得更高的加工質量。該設備在機械加工、熱處理、裝配、焊接等生產過程得到廣泛應用。隨著我國工業生產分工越來越細致，夾具的種類也越來越多，目前主要分為通用夾具、成組夾具、專用夾具及通用可調夾具。本文闡述的夾具主要為專用夾具，在實際生產過程中除了專業的工裝夾具生產廠家及生產設備配備的夾具外，生產過程還需要根據自身設備及生產情況來設計與制造專屬的工裝夾具。工裝夾具的設計與生產能力是衡量一個企業制造能力的重要標準。

（2）需要在短時間內生產或安裝一個零部件，并且保證生產與安裝的精確度。全方位分析企業自身生產能力，了解生產過程每個步驟需要使用的設備及工裝夾具的類型，根據自身需求設計與制作工裝夾具。工裝夾具的設計、制作與生產廠家的生產制作能力、所要加工零件的特點及加工工藝的要求等密切相關。生產工廠的生產能力是決定設計的必要前提，很多生產廠家需要根據自身情況來設計制作工裝夾具。當開發一種新產品時，工裝夾具的設計與制作任務十分繁重，不僅時間緊迫而且工作量巨大，工裝夾具的設計人員工作負擔也較大。因此，為了保證工裝夾具設計制作效率及準確性，需要制訂一套完整的工作流程，使得設計人員在工作時有依據。

（3）與人工相比，工裝夾具的使用能夠有效減少勞動力的使用，降低生產成本，提高生產效率。如果使用人工代替工裝夾具完成相關工作，大部分工作時間將被輔助工作占用，導致工作效率低。另外，人工操作容易受外界因素干擾，在操作過程中容易出現失誤，造成誤差偏大或者不合格現象。除此之外，該工作對于工作人員的要求較高。在生產過程中大量使用工裝夾具代替人工進行測量、固定、鑒別等工作，不僅能夠明顯改善工作人員的工作環境，提高人工勞動力的工作效率，還能夠提高生產過程中的安全性，因此工裝夾具的設計改進很有必要。

2 工裝夾具設計的基本要求

2.1 提高生產效率

工裝夾具是在工人對零件進行加工時對零件進行固定，使得零件在加工過程中能夠固定在一個位置不松動以便工人進行各項操作。工裝夾具的使用在我國十分廣泛，大多是在工業生產的中后段對其進行功能測試或輔助加工時使用。使用工裝夾具的根本目的是減少人工資源浪費，提高自身生產資源的利用效率。使用工裝夾具不僅能夠提高生產效率，還能夠提高產品質量，因此設計制造工裝夾具要以提高生產效率為目標。

2.2 保證產品加工的精密度

在對產品進行加工的過程中要對其進行固定以保證加工精度，產品固定與否對加工精密度影響很大。如果固定錯誤，那么生產出來的產品很可能有較大誤差或者不符合生產規定，成為無用的工業零件。產品的精密度是我國工業生產的重要指標之一，其在生產過程中格外受注意。在生產過程中，工作人員大多使用工裝夾具對加工的產品進行定位或固定，這是對產品加工精密度影響最大的部分。也就是說，工裝夾具的質量是影響加工產品外形與精密度的關鍵因素。使用工裝夾具能保證產品在加工后保持較高的精密度，降低生產成本。因此，工裝夾具的設計與制作要與所要生產的產品緊密結合，保證產品的精密度。

2.3 便于操作

在設備安裝或拆除過程中要有一定的操作空間，如果空間不足將給工人安裝或拆卸工裝夾具產生很多困擾，甚至在后期維修過程中對工人操作產生影響。在工裝夾具設計制作過程中往往會忽略工人操作環節，造成工作效率低、生產質量差。因此，在工業生產過程中要注意對工裝夾具的使用，根據自身生產狀況進行針對性分析，安裝工裝夾具時要選擇合適的位置，預留足夠空間。進行工裝夾具安裝等工作時要格外重視，在安裝時要將每一個螺絲固定緊，安裝結構較為復雜的工裝夾具時不能憑感覺進行，每一個安裝步驟都要參照說明書進行操作。只有正確安裝工裝夾具才能發揮其優勢，生產出質量更高的產品。在設計時要詳細設計說明書，對于格外需要注意的地方要重點關注。設計前要對生產線進行調查，了解空間等情況。

2.4 具有較高的經濟性

生產工廠可以根據自身情況生產適合的通用型工裝夾具。在設計時要考慮工廠實際情況，為一種產品設計專用的工裝夾具會耗費很多物力、財力，若產品的訂單量不大，很可能會對企業的經濟效益產生影響，不符合工裝夾具設計與制造的原則。若工廠同時生產幾種相似的產品，對工裝夾具的需求大致相同，那么工廠可以根據自身情況設計工裝夾具，生產適合工廠使用的通用型工裝夾具，從而提升生產效率，確保自身經濟效益。

3 工裝夾具設計注意事項

3.1 定位夾緊問題

工裝夾具設計最重要的部分是對產品的定位與夾緊，根據相關標準可以將定位分為導向與加工定位兩個方面。工裝夾具對產品定位不準確會影響其加工的精密度，若定位不正確則可能直接導致零件報廢。夾具的結構一般分為機座、定位機構、夾緊機構及導向定位機構，每種工裝夾具的構成都有所不同，夾具的核心位置對產品的外形及精密度產生直接影響。

3.2 工裝夾具需滿足機床需求

在設計工裝夾具時要根據自身機床情況進行，比如要了解銑床的受力方式、機床加工過程中的受力情況，還要考慮夾緊力的大小對產品產生的影響，避免因為夾緊力過大而使產品產生變形的情況，也不能因為力量過小而固定不牢固。在有條件的情況下，可以利用加工過程中不同的受力情況來抵消夾緊力與夾具的重量。對于一些需要加工的大體積、大重量產品，要注意工裝夾具的穩定性，考慮受力平衡問題，評估工裝夾具自身耐受情況，避免工裝夾具出現損傷的情況。

3.3 工裝夾具可調節

為了方便工人操作或適應多種產品的加工，夾具中的部分結構盡量設計為可調節性，使用螺絲將所要固定的部位進行固定，在對夾具進行調整或安裝時，可以對某一元件的尺寸進行修磨，或者調整墊片、墊圈等來控制裝配精度，減少總體誤差，提高工裝夾具的精度。

3.4 根據產品生產情況與生產難度對工裝夾具進行設計

例如，在工件鉆孔工序中，若生產的產品為小批量則可以使用自由裝夾，若生產批量較大可以設計鉆模夾具進行定位鉆孔。若產品為大批量生產可以設計專用的工裝夾具，永久進行使用。若產品的生產量需要特別巨大，可以設計流水線上的工裝夾具，夾具的定位標準、裝夾要有統一性。對于一些較為復雜的產品，即使成品產量較少，也要設計相應的工裝夾具以保證其精密度。需要多次焊接的產品，就需要使用可拆卸的工裝夾具。如今，模塊組合夾具的使用情況較多，對于生產量較小的產品能夠起到大致相同的夾具效果，并且能夠大大節省工裝夾具的設計制作成本。

3.5 設計結構符合工人操作習慣

工裝夾具的設計結構要順應工人的操作習慣，只有這樣，才能保證工人的工作效率，促進生產。在工裝夾具處要預留足夠的空間，便于工人對夾具裝配、拆卸與維修。對于工裝夾具的設計要符合說明書的標準。

4 討論

夾具的應用方向不同，會導致具體功能不同。因此，設計師需要根據生產方法制訂設計方案。只有根據實際情況來設計夾具，才能保證夾具精度，避免不符合生產實際的情況出現。同時可以提高設計師的工作效率。在計劃的基礎上，盡量研究節約成本和提高工作效率等問題，認真對待每個環節，避免因為某個環節的錯誤而導致整個方案整改。

夾具的設計是一項非常繁重的工作，需要工作人員在短時間內設計并投入生產。此外，夾具可能會受到各種外部因素的影響。因此，夾具在設計過程中，不僅要考慮生產成本和生產效率等因素，還要注意夾具應用的可行性，如夾具的材料公差。

夾具需要多方面的設計，對于沒有經驗的設計師來說是一個很大的挑戰。因此，設計人員應謙虛地咨詢經驗豐富的工作人員，不斷學習和提高，并將其知識應用于夾具的設計和制造。只有在實踐過程中學習和積累經驗，才能獲得更完整的數據，了解最先進的技術，完成優化設計方案，使夾具在工業制造中發揮更大作用。夾具的可行性是設計時需要考慮的重要問題，應引起重視。

5 結語

改革開放以來，國家鼓勵企業生產，促進經濟發展。我國生產技術在實踐過程中取得了突破性進展。夾具在生產中的應用越來越廣泛，夾具的設計和使用已經成為企業和工廠競爭力的重要體現。近年來，工裝夾具在工業生產中發揮明顯作用，可以提高生產效率和產品精度。決定夾具質量的因素是夾具設計水平。科技水平是夾具設計的依據，從而最大限度地發揮夾具在工業生產中的作用。目前，夾具的應用日益成熟，提高了生產效率和質量，降低了生產成本，大大提高了企業的競爭力。隨著計算機技術和互聯網等先進技術的不斷發展，未來夾具的設計將變得更加方便。利用互聯網技術和計算機技術設計與改進夾具，可以促進大規模生產和產品改造，促進企業持續發展。

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