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夹具治具学习资料

夹具治具学习资料


   摘要:关于机械设计方面的读物和文章,网上或书店流行且比较实用有效的,95%是所谓的《机械设计图册》或者《精巧机构设计实例》之类。然而,即便是标榜“经验”或分析,个人觉得,还是停留在教材阶段,对初学者或者基础不够扎实的设计者来说,能够应用和受益的范围和层次都比较有限。
关于机械设计方面的读物和文章,网上或书店流行且比较实用有效的,95%是所谓的《机械设计图册》或者《精巧机构设计实例》之类。然而,即便是标榜“经验”或分析,个人觉得,还是停留在教材阶段,对初学者或者基础不够扎实的设计者来说,能够应用和受益的范围和层次都比较有限。

相反,倒是论坛有些“菜鸟”(其实大部分都有相当经验了:)提出某某问题,引来多人竞答而带有“专题性”的内容,和实际工作贴合较紧,有用可用也。有鉴于此,我有意结合自己的工作经验、感受和认识,给想了解或进入机械行业的朋友作一些介绍和分享,可能陆陆续续会有,不求理论如何正确观点如何新颖,但求对大家有启发有帮助。(注意,绝不是在卖弄哦,纯粹无私分享个人经验、教训和感受罢了,希望大家也都不要太闭塞和吝啬:)

由于机械是一个很宽泛的行业,而个人往往只是从事其中一个分支或部分,不可能面面俱到,因此我拣广为人知相对简单的夹治具谈起。当然,不管分得多细多深,都只是实践性操作和行业特性有些区别,所涉及的机械理论是通用的,都能被大家接受。

关于夹治具的确切定义,没有找到(也没必要追究,知道是什么就足够了),我认为是:为解决实际问题或实现某个功能而针对性制作的辅助性装置。特点是:结构简单,应用广泛,种类繁多,可以是一块铁片,也可以是一台设备。比如,磨床用挡块,可以叫它夹治具;比如,hi-pot测试机,可以叫它治具。(注:名词来源日本,叫工具)

电子行业的夹治具,大致有压入、折弯、切断、铆合、熔接、测试、固定等分类,当然,也可以分为普通和特殊两类,看个人喜好或等专业书记去整理规定了。基本上,除了电测和熔接,一般工厂都有自己的设计部门或干脆自己制作。可以断言,有电子厂的地方,就会有夹治具;没有电子厂的地方,夹治具也比比皆是。相应地,这类工作需求是比较大的,由于入门相对容易,也比较适合学历层次不够高(工厂一般要求不高)或者作为转机械行业的一个突破口。

从某种意义上讲,夹治具设计更能锻炼一个人的异常分析和问题解决的能力,而设计能力相对比较复杂设备如自动机之类而言,会比较淡薄和次要些。为什么这么说呢?理由有二:

1. 治具在设计上以简单、好用和安全为原则,体现在结构上也体现在工件上。所以,知道怎么做了,从画图到组装到调试成功,几乎不用费多大劲。然而,治具服务的对象,往往有些是不能实现自动化而手工作业困难的棘手产品,这时,会经常头痛,如果有问题不是机械本身问题,但如缺乏异常分析和甄别解决问题的能力,就会被混淆欺骗,就会被搞到寝食不安,每天头发像刺猬:)

大多数工厂(尤其大陆)生产基本工序大都仍是人在主导,治具发挥的是辅助性作用。由于结构相对简单,有时要实现某个“复杂”功能或解决某些疑难问题,确实很伤脑筋,而主管或别部门的人才不管这些,他们通常会说,某某,产线xx产品不良多,你弄个治具或把已有治具改善下。简单解决简单,当然没问题了,遇到麻烦的,可能就要考验下分析和解决问题的能力了,而一旦你找到原因和对策,设计个夹治具要不了两三天,因为简单。有时,产线会拿一大堆不良品来找你算帐,如果你不能找出“反证据”,那么你要么可能稀里糊涂做了替罪羊,要么可能费老大一番工夫才找到原因,然后吐血30两。

2.通常设计夹治具,考虑最多的,往往不是机械本身,而是产品或制程方面,无论怎么做,每套治具的成本差别不大(专案费用也限死了),就算多花个三五万,企业也能接受;如具备丰富的产品和制程经验,往往能洞悉先机,在未生产时就对产品可能问题提出改进,同时拟出一套合理高效的生产方案,然后再细化到各工站夹治具制作,也就长远性地保障成本控制和效率提升,这部分是企业最在乎的。同工站的治具,会有很多方案,有时需要综合考虑产品特性、产能要求、成本控制等因素才能定稿,这个过程其实更多是一种机械以外的分析能力,而不单纯是所谓的设计能力。换言之,优秀夹治具设计者同时应该是产品、制程和设计全通,否则水平会低一个档次,哪怕图画得再漂亮,治局具做得再巧妙。事实上,不懂产品不了解制程的设计师,我相信也捣不出象样的治具,甚至可以说只会制造麻烦。

当然啦,强调机械以外的问题分析和解决能力,并非忽视淡化机械本身的功用。相反,机械设计师必须以设计能力和水平为最基本和最重要的“拳头”来武装自己,而且要注意不断增进从各个方面提高自己的,否则很容易就落伍了,至少很多案子会由于困难或毫无头绪而经常找借口:老板,这个东西,难以做到!而事实上,同样的问题,也许别的厂家或者别人正在克服或已解决。

我一直认为,设计师拟定一套设计方案需要考量的东西很多,很大一部分就在机械之外。机械技术发展到今天,已经算是很烂熟了,为什么还会遇到各种棘手问题,为什么还会有些技术难题难以逾越,很大程度上,与这些发展更快几乎日新月异的机械以外的因素有关。比如,摩托罗拉对手机连接器端子共面要求,从以往的0.15mm到0.1mm直到目前的0.08mm,可谓难度不断提升,但机械技术呢,更别说作为个体的设计能力和经验了?

夹治具尽管简单、易上手,但其设计理念和水平,基本上可以反映一个人的机械功底;反之亦然。很多功能或问题,都要结合机械来考量,否则只能是巧妇难为无米之炊或“扯蛋”。恰恰有些部门的同事就这样,他们对机械乃至夹治具毫无所知或一知半解,只会根据自己的想法要求或批判,有时会让人无所适从或不知所谓。在企业做事,问题永远解决不完,很多时候会有黔驴技穷的感觉,但还是得想方设法去完成,别人只看结果,借口只有老板才有。

大多数夹治具设计者,可能都在使用autocad,原因很简单,3维软件昂贵而不敢用盗版的,当然,还可能是设计主管偏好或只会2d软件。我个人觉得,对初学者而言,三维设计二维出图,绝对是个比较理想的方式。类似pro-e、solidwork、onespace等软件,学起来并不太吃力,用于夹治具设计那部分更是可以轻松学会。三维软件有个好处,比较直观,看不懂图纸的人,会操作也能把图“摸”个大概,这样解放了设计上的读图和想象力障碍;同样道理,好的idea或设计灵感,只要动动鼠标键盘,也能快捷明了表达出来。把构思完整描绘出来了,其实设计已经完成了一半,含尽量最高的一半。当然,在这强调三d设计的好处,绝不是在否定2d,恰恰相反,我甚至很佩服2d设计者,当然,大多数情况,是其绘图能力和水平:)软件只是个工具,根据看个人喜好和擅长去选用,这才是正确的。我想,如果有人喜欢徒手设计,并且设计出来的东西ok,那么也是可以接受的,不是吗?

夹治具设计过程,第一步是了解产品。相信很多设计者,可能习惯搬,也难怪,产品都是搬的,夹治具有理由不搬?说个笑话:我搞自动化前两年,夹治具做了很多,但有次到一家面试,人家拿一张很复杂的产品图给我看,而且是英文的,我当时愣了大半天,呵呵。有从这以后,我就很注意拿到个案子,先分析产品,不是为了以后面试,而是慢慢感觉到,对产品深入了解,其实对做夹治具百利无一害。原本,我习惯每次都是直接吊产品3d图进行“经验设计”,所以基本上做的东西没什么问题,但有很多其实是误打误撞或者事后修改的。如果一开始就把握好产品,那么可以少走弯路,也可以将很多以后可能发生的问题先行消灭,为减少浪费也是种好品德啊!

设计的第二步,当然是设计构思啦。谁都知道夹治具简单,可是正如前文提到的,还是要费不少头脑的。涉及的东西很多,我自认为精髓的,已经归纳为一句话了:定位准,限位稳,取放易,加工少,结构巧。别看就这几个字,可综合了成本、人机、机构等相关内容了的,每个人可能掌握和应用的层次不一样,但绝对在应该用着。而具体到实际设计中,用的东西就更多了,凸轮、连杆、弹簧、气缸、马达、轴承……等等。需要考虑的也很多,刀具是否有较强互换性,机架是否能撑得住,定位槽的间隙留得是否合适,万一卡料了怎么处理…….综上,其实,这一步可以说是最费头脑的,也就是通常所说的,有实质意义的设计。

再接下来,是边绘图边检查,差不多了就把图甩出去加工了,再接着,等工件回来就装上试试,有问题赶紧趁早改好,免得到时来不及,然后就是做样品阶段了,可能会很顺畅也可能有麻烦,要费点心思琢磨下,最好不要事不关己高高挂起,把问题解决把样品送出去,设计基本完成了70%,(至少说明没有致命错误:)还有20%则要留待正式生产时才能发现和解决。也只有经过量产确认ok的夹治具才是成功的,设计到此也就基本结束。那么还有10%呢,请注意,绝对不会有完美的夹治具,这10%留给产线去改善,直到产品game over了,设计宣告彻底完成。-----注意哦,以上是一个成功的设计过程,如果是失败的呢?其过程有时是让很多人痛苦的,越往后惹上的人越倒霉痛苦,甚至客户:)说到这,大家也许可以体会到,真正搞一个设计是多么不容易,哪怕是个简单的夹治具。

森泽精密是一家专注治具(夹具)、电器一体化设备的设计制造、精密治具零件加工的工厂,也是东莞范围为数不多的治具专业制造商。
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