工装夹具在生产实践中的设计与应用

林冰香

【摘 要】近年来，随着我国经济的飞速发展，科技与工业生产也取得了很大进步。在生产实践过程中，工作人员常常用到工装夹具。为了提高生产质量及生产效率，需要对工装夹具进行设计与生产。工装夹具质量的高低关系到生产质量的优劣，对提高企业经济效益有重要影响。文章对工装夹具设计与生产过程中存在的问题进行简述，并总结相关经验，希望能给部分企业提供借鉴。

【关键词】工装夹具;生产实践;设计与应用

【中图分类号】TU712.3 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）12-0106-03

0 引言

改革开放以来，我国综合实力不断提升，经济水平、科技水平显著提高。工装夹具作为机械加工不可缺少的部件，是保证企业大批量生产的关键所在。應用工装夹具能够降低生产成本，提高产品质量和企业经济效益。因此，工装夹具的设计与应用格外重要，然而如今的工装夹具设计与应用存在一定问题，本文对此进行简单阐述。

1 工装夹具

（1）工装夹具是生产过程中用来固定、夹紧生产工件的设备，在对工件进行加工时能够保持稳定状态，从而进行更加准确的电焊、切割，使企业获得更高的加工质量。该设备在机械加工、热处理、装配、焊接等生产过程得到广泛应用。随着我国工业生产分工越来越细致，夹具的种类也越来越多，目前主要分为通用夹具、成组夹具、专用夹具及通用可调夹具。本文阐述的夹具主要为专用夹具，在实际生产过程中除了专业的工装夹具生产厂家及生产设备配备的夹具外，生产过程还需要根据自身设备及生产情况来设计与制造专属的工装夹具。工装夹具的设计与生产能力是衡量一个企业制造能力的重要标准。

（2）需要在短时间内生产或安装一个零部件，并且保证生产与安装的精确度。全方位分析企业自身生产能力，了解生产过程每个步骤需要使用的设备及工装夹具的类型，根据自身需求设计与制作工装夹具。工装夹具的设计、制作与生产厂家的生产制作能力、所要加工零件的特点及加工工艺的要求等密切相关。生产工厂的生产能力是决定设计的必要前提，很多生产厂家需要根据自身情况来设计制作工装夹具。当开发一种新产品时，工装夹具的设计与制作任务十分繁重，不仅时间紧迫而且工作量巨大，工装夹具的设计人员工作负担也较大。因此，为了保证工装夹具设计制作效率及准确性，需要制订一套完整的工作流程，使得设计人员在工作时有依据。

（3）与人工相比，工装夹具的使用能够有效减少劳动力的使用，降低生产成本，提高生产效率。如果使用人工代替工装夹具完成相关工作，大部分工作时间将被辅助工作占用，导致工作效率低。另外，人工操作容易受外界因素干扰，在操作过程中容易出现失误，造成误差偏大或者不合格现象。除此之外，该工作对于工作人员的要求较高。在生产过程中大量使用工装夹具代替人工进行测量、固定、鉴别等工作，不仅能够明显改善工作人员的工作环境，提高人工劳动力的工作效率，还能够提高生产过程中的安全性，因此工装夹具的设计改进很有必要。

2 工装夹具设计的基本要求

2.1 提高生产效率

工装夹具是在工人对零件进行加工时对零件进行固定，使得零件在加工过程中能够固定在一个位置不松动以便工人进行各项操作。工装夹具的使用在我国十分广泛，大多是在工业生产的中后段对其进行功能测试或辅助加工时使用。使用工装夹具的根本目的是减少人工资源浪费，提高自身生产资源的利用效率。使用工装夹具不仅能够提高生产效率，还能够提高产品质量，因此设计制造工装夹具要以提高生产效率为目标。

2.2 保证产品加工的精密度

在对产品进行加工的过程中要对其进行固定以保证加工精度，产品固定与否对加工精密度影响很大。如果固定错误，那么生产出来的产品很可能有较大误差或者不符合生产规定，成为无用的工业零件。产品的精密度是我国工业生产的重要指标之一，其在生产过程中格外受注意。在生产过程中，工作人员大多使用工装夹具对加工的产品进行定位或固定，这是对产品加工精密度影响最大的部分。也就是说，工装夹具的质量是影响加工产品外形与精密度的关键因素。使用工装夹具能保证产品在加工后保持较高的精密度，降低生产成本。因此，工装夹具的设计与制作要与所要生产的产品紧密结合，保证产品的精密度。

2.3 便于操作

在设备安装或拆除过程中要有一定的操作空间，如果空间不足将给工人安装或拆卸工装夹具产生很多困扰，甚至在后期维修过程中对工人操作产生影响。在工装夹具设计制作过程中往往会忽略工人操作环节，造成工作效率低、生产质量差。因此，在工业生产过程中要注意对工装夹具的使用，根据自身生产状况进行针对性分析，安装工装夹具时要选择合适的位置，预留足够空间。进行工装夹具安装等工作时要格外重视，在安装时要将每一个螺丝固定紧，安装结构较为复杂的工装夹具时不能凭感觉进行，每一个安装步骤都要参照说明书进行操作。只有正确安装工装夹具才能发挥其优势，生产出质量更高的产品。在设计时要详细设计说明书，对于格外需要注意的地方要重点关注。设计前要对生产线进行调查，了解空间等情况。

2.4 具有较高的经济性

生产工厂可以根据自身情况生产适合的通用型工装夹具。在设计时要考虑工厂实际情况，为一种产品设计专用的工装夹具会耗费很多物力、财力，若产品的订单量不大，很可能会对企业的经济效益产生影响，不符合工装夹具设计与制造的原则。若工厂同时生产几种相似的产品，对工装夹具的需求大致相同，那么工厂可以根据自身情况设计工装夹具，生产适合工厂使用的通用型工装夹具，从而提升生产效率，确保自身经济效益。

3 工装夹具设计注意事项

3.1 定位夹紧问题

工装夹具设计最重要的部分是对产品的定位与夹紧，根据相关标准可以将定位分为导向与加工定位两个方面。工装夹具对产品定位不准确会影响其加工的精密度，若定位不正确则可能直接导致零件报废。夹具的结构一般分为机座、定位机构、夹紧机构及导向定位机构，每种工装夹具的构成都有所不同，夹具的核心位置对产品的外形及精密度产生直接影响。

3.2 工装夹具需满足机床需求

在设计工装夹具时要根据自身机床情况进行，比如要了解铣床的受力方式、机床加工过程中的受力情况，还要考虑夹紧力的大小对产品产生的影响，避免因为夹紧力过大而使产品产生变形的情况，也不能因为力量过小而固定不牢固。在有条件的情况下，可以利用加工过程中不同的受力情况来抵消夹紧力与夹具的重量。对于一些需要加工的大体积、大重量产品，要注意工装夹具的稳定性，考虑受力平衡问题，评估工装夹具自身耐受情况，避免工装夹具出现损伤的情况。

3.3 工装夹具可调节

为了方便工人操作或适应多种产品的加工，夾具中的部分结构尽量设计为可调节性，使用螺丝将所要固定的部位进行固定，在对夹具进行调整或安装时，可以对某一元件的尺寸进行修磨，或者调整垫片、垫圈等来控制装配精度，减少总体误差，提高工装夹具的精度。

3.4 根据产品生产情况与生产难度对工装夹具进行设计

例如，在工件钻孔工序中，若生产的产品为小批量则可以使用自由装夹，若生产批量较大可以设计钻模夹具进行定位钻孔。若产品为大批量生产可以设计专用的工装夹具，永久进行使用。若产品的生产量需要特别巨大，可以设计流水线上的工装夹具，夹具的定位标准、装夹要有统一性。对于一些较为复杂的产品，即使成品产量较少，也要设计相应的工装夹具以保证其精密度。需要多次焊接的产品，就需要使用可拆卸的工装夹具。如今，模块组合夹具的使用情况较多，对于生产量较小的产品能够起到大致相同的夹具效果，并且能够大大节省工装夹具的设计制作成本。

3.5 设计结构符合工人操作习惯

工装夹具的设计结构要顺应工人的操作习惯，只有这样，才能保证工人的工作效率，促进生产。在工装夹具处要预留足够的空间，便于工人对夹具装配、拆卸与维修。对于工装夹具的设计要符合说明书的标准。

4 讨论

夹具的应用方向不同，会导致具体功能不同。因此，设计师需要根据生产方法制订设计方案。只有根据实际情况来设计夹具，才能保证夹具精度，避免不符合生产实际的情况出现。同时可以提高设计师的工作效率。在计划的基础上，尽量研究节约成本和提高工作效率等问题，认真对待每个环节，避免因为某个环节的错误而导致整个方案整改。

夹具的设计是一项非常繁重的工作，需要工作人员在短时间内设计并投入生产。此外，夹具可能会受到各种外部因素的影响。因此，夹具在设计过程中，不仅要考虑生产成本和生产效率等因素，还要注意夹具应用的可行性，如夹具的材料公差。

夹具需要多方面的设计，对于没有经验的设计师来说是一个很大的挑战。因此，设计人员应谦虚地咨询经验丰富的工作人员，不断学习和提高，并将其知识应用于夹具的设计和制造。只有在实践过程中学习和积累经验，才能获得更完整的数据，了解最先进的技术，完成优化设计方案，使夹具在工业制造中发挥更大作用。夹具的可行性是设计时需要考虑的重要问题，应引起重视。

5 结语

改革开放以来，国家鼓励企业生产，促进经济发展。我国生产技术在实践过程中取得了突破性进展。夹具在生产中的应用越来越广泛，夹具的设计和使用已经成为企业和工厂竞争力的重要体现。近年来，工装夹具在工业生产中发挥明显作用，可以提高生产效率和产品精度。决定夹具质量的因素是夹具设计水平。科技水平是夹具设计的依据，从而最大限度地发挥夹具在工业生产中的作用。目前，夹具的应用日益成熟，提高了生产效率和质量，降低了生产成本，大大提高了企业的竞争力。随着计算机技术和互联网等先进技术的不断发展，未来夹具的设计将变得更加方便。利用互联网技术和计算机技术设计与改进夹具，可以促进大规模生产和产品改造，促进企业持续发展。

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