修平科技大學機械工程學系

進修部實務專題論文

專用夾治具之設計

實務與製作

指導教授： 洪振聰 教授 班級： 四機甲 組長： 賴志齊 YA100032

中華民國一○四年六月九日

修平科技大學實務專題論文全文電子檔著作權授權書

本授權書所授權之實務專題論文為授權人於修平科技大學 機械工程學系 系

(科)學年度第 102 學期修習實務專題課程之論文。

題目：專用夾治具之設計實務與製作

指導教師：洪振聰

同意□不同意(僅開放專題典藏資料表內相關資訊)

本人茲將本著作，以非專屬、無償授權修平科技大學圖書館；基於推動讀者

間「資源共享、互惠合作」之理念，與回饋社會與學術研究之目的，修平科技大

學圖書館得不限地域、時間與次數，以紙本、光碟或數位化等各種方法收錄、重

製與利用；於著作權法合理使用範圍內，讀者得進行線上檢索、閱覽、下載或列

印。

指導教師：洪振聰 (請親筆正楷簽名)

授權人:

學號：YA100032學生姓名：賴志齊 (請親筆正楷簽名)

中華民國一○二年十二月四日

修平科技大學機械工程學系學士班

實務專題論文口試委員會審定書

本校 機械工程 學系 陳某某、林某某、王某某、李某某 君

所提論文 這裡是論文題目這裡是論文題目

經本委員會評審、認為符合實務專題論文資格標準

論文口試委員會

召集人：

委員：

委員：

委員：

系主任：

中華民國一○二年十二月四日

摘要

本專題製作目的是讓學生學習由拿到工作物開始、電腦繪圖、

夾具設計、分析檢視機械行程干涉、製造夾具、直到工作物上機加

工的工作流程，並展現出其活用性，將表現出工件與夾具，使之方

便容易瞭解，讓模具簡單易懂之方式給未來想參與查考之人以淺顯易

懂的方式能夠清楚夾持方式，以最快的時間來達到最好的效率方

法。

本次專題製作之夾具主要是針對客戶工件 型號:SMP7-02A 主驅動

機座 來設計夾具，若照一般傳統作法使用虎鉗來夾持時，則會讓工

作的程序增加所以，設計此專用夾具目的是來使加工增加準確度並方

便夾持固定於機台上，讓夾具展現出其特色表現，讓工件表達出完成

加工件所需要的加工。

I

致謝

修平科技大學的 洪政聰 老師指導電腦輔助機械繪圖(CAD)、分析

(CAE)、加工(CAM)及專題的書寫架構及主要重點。

在此感謝德欣精密的負責人 蘇校賢 先生協助指導設計方向、指

導加工經驗、提供客戶需求及品質概念，並給予機會學習製作此次

模具夾具的技巧。

II

目錄

摘要 .......................................................................................................................... I

致謝 .......................................................................................................................... I

目錄 ....................................................................................................................... III

第 1 章緒論 .............................................................................................................. 1

1.1 前言 ................................................................................................................ 1

1.2 研究動機 ........................................................................................................ 1

1.3 研究方向 ........................................................................................................ 2

1.4 研究目的 ........................................................................................................ 2

1.5 研究架構流程 ................................................................................................ 2

1.6 時間進度管制 ................................................................................................ 3

第 2 章設計藍圖、零件表 ...................................................................................... 4

2.1 前言 ................................................................................................................ 4

2.2 圖 .................................................................................................................... 4

第 3 章模具製作 .................................................................................................... 13

3.1 模具工作原理 .............................................................................................. 13

3.2 模具製作過程 .............................................................................................. 13

3.3 模具加工程序 .............................................................................................. 14

第 4 章結論與建議 ................................................................................................ 18

4.1 結論 .............................................................................................................. 18

4.2 建議 .............................................................................................................. 18

參考文獻 ................................................................................................................ 21

III

第1章 緒論

1.1 前言

夾治具是用於 SMP7-02A 主驅動基座 ，主要研究動機是設計

一組專用夾治具來減少換料速度，增加工作效益，現在夾治具因

CNC 銑床的形式而設計的，在設計上必須考量到機械的第四軸的

翻轉半徑限制及 X、Y、Z 行程限制來設計夾治具基座的大小，另

外還必須考量到本工作物要加工的面來配置夾治方向、夾持方式、

夾持基準面以及工作物會有拔模角住限制與否。

1.2 研究動機

在工廠所製作之工件或任何夾具在機械工程上有著相當的地位，

每個不同之工件須以不同之夾具來固定加工，由於科技進步快速，

以最單純之使用一般虎鉗夾持的加工方式來做加工會造成的工程增

加並不能達到快速的效率，因此我們將以現今工業搭配軟體應用來展

現，並以機台使之達到最高的精確度、更快的加工精度、更快的生產

速度與更大的產量。

為了使之方便展示工件的特色與加工組合方式，我們以機台固定

工件，其為了表現出良好的組合方式與工件特色，我們將加入其軟

體 solidworks加以活用加工工件。

因此，我們也將用圖面來展現出模具的特色與組合方式，能在任

何有關模具之應用以最簡單、省時、最快速的時間來了解夾具；起

先將模具的各種相關資料備齊，再慎選其適當之工件模具，設計出

一組專用於機台的夾具，當機台做出則能將各種工件達到其精準度，

1

模具工件選出之再以 solidworks配合製作出工件。

1.3 研究方向

主要方向是因為此工作物若使用了一般虎鉗夾持的加方式會

因為需加面需翻轉，因此會增加加工工程而且會因工作物的形狀限

制造成夾持不易或是夾持不平整、變形種種複雜情況發生，所以，

利用本次在大學四年的生涯中學到的 Solidworks 內包含了 CAD(電

腦輔助繪圖設計)、CAM(點腦輔助製造)、CAE(電腦輔助工程分析)

這三種功能，最主要的研究方向是要讓組員明白其中 CAD 的設計

與實務的結合並且在必要時使用 CAM 來配合 CNC 加工實物，從

規劃、設計、製造、加工到成品的流程生產技術。

1.4 研究目的

1. 對模具與夾具設計方面能更加了解。

2.能明白工廠之估價、購買零件之相關事宜。

3 對所學的東西可以學以致用。

4.都能瞭解夾具在工業上的需求。

5.所完成之模具以後可做為教師教學之用。

1.5 研究架構流程

方法與步驟如下：

1.蒐集及參考各相關理論之書籍。

2.以手繪方式畫出設計圖之初圖。

3. 再以所學之電腦之 2D及 3D軟體畫出設計圖之立體圖和組合

圖。

4.配合需要選用零件並建構零件圖。

2

5.加工零件的發包及製造、零件的估價與選購。

6.驗收各項零件。

7.成品的組合與裝配。

8.書面報告的整理與裝訂。

1.6 時間進度管制

本專題研究內容共分為資料收集設計、設計與分析、算例規劃、實例計

算、模型設計與製作、與結案報告撰寫與製作等 6 項，各工作項目時程進度

如下圖所示。

月次

工作項目

第 1 月

第 2 月

第 3 月

第 4 月

第 5 月

第 6 月

備

註

1.資料收集及研究

2.設計與分析

3.算例規劃

4.實例計算

5.模型設計與製作

6.結案報告撰寫與製作

預定進度累計百分比 80% 10% 10%

預定進度實際進度

圖 1.1 計畫進度管制圖

3

第2章 設計藍圖、零件表

2.1 前言

本設計是針對專屬 MORI SAIKI(森精機)CNC 加工機專門設計的，該機器

有著三軸行程小而巧、中柱設計適合一次多面加工、切削水柱夠大因本工作

物材質為鋁件所以特選此機械來設計治具及治加工。

在設計上會因為機械的各軸移動的行程及最大旋轉半徑限制來設計模具

的大小及一個模組可以加工幾個工件來達到一個治具大小及工件數量平衡的

一個狀態。

2.2 圖

1. 工件 2D 圖

4

(由客戶提供 3D 圖)

(由客戶提供工件成品)

2. 依照機械行程及其第四軸旋徑設計並繪製治具草圖

機械各軸行程及旋轉半徑參考書旋轉半徑

5

X 軸行程(圖片擷取自 Mori Seiki M-300A4 機械操作手冊 )

行程總長度為 400mm

6

Y 軸行程(圖片擷取自 Mori Seiki M-300A4 機械操作手冊 )

行程總長度為 300mm

7

Z 軸行程(圖片擷取自 Mori Seiki M-300A4 機械操作手冊 )

行程總長度為 620mm

8

B軸旋轉半徑極限及最大限重(圖片擷取自Mori Seiki M-300A4機械操

作手冊 )

旋轉半徑為 200mm

大限重 150KG

9

2D 分析旋轉半徑及模具大小配置(圖片參考自 Mori Seiki M-300A4 機

械操作手冊 )

Y、Z 軸的行程干涉狀況

X 軸的行程干涉狀況

10

3. 電腦繪製 3D 三視圖及等角視圖(翻轉成加工狀況)

4. 爆炸試圖

11

5. 實際組裝圖

(因為機械是可多盤更換所以部分是在換料區顯示)

圖為組立後的狀況

6.機器上加工狀況

6

12

第3章 夾具製作

3.1 夾具工作原理

夾持:夾具工作原理是由前面的兩支螺絲稱鎖住工件使工件因為後面的承

靠面而互相抵銷力，為防止承靠的固定面因長期的反覆施壓造成變形的問題，

所以在固定承靠面上再鎖上了一支螺絲讓可能讓固定承靠面所施的力互相平

衡抵銷。

3.2 夾具製作過程

1.將零件素材夾持在傳統銑床上

2.使用機械尋邊器找出與圖面相符指定的工作原點

3.按造圖面上只是的孔大小規格加工

4.去毛邊並檢查尺寸是否正確

5.依照設計圖上指定的大小選購螺絲及定位銷並組裝起來

13

3.3 夾具加工程序

以下分為螺絲孔、沉頭孔、定位銷孔的加工程序

螺絲孔:

1. 床台移至指定孔位座標

2. 使用該螺絲孔螺絲下孔徑大小短鑽鑽到深度尺寸

14

3. 使用指定大小牙攻攻牙

沉頭孔:

1. 使用該螺絲孔大小短鑽鑽到深度尺寸

2. 使用該螺絲頭大小沉頭鑽鑽到深度尺寸

15

定位銷孔:

1. 使用 90∘定點鑽鑽出小椎坑

16

2. 使用定位銷指定用的鑽頭鑽至該銷孔深度尺寸

3. 使用與定位銷同大小的鉸孔刀鑽至銷孔深度尺寸

17

第4章 結論與建議

4.1 結論

1. 已完成製作夾治具圖如圖所示:

2. 夾製具的功能:

18

如上圖所示，工作物固定在此夾具上了，原理是利用螺絲(紅線圈處)

將鎖住固定工作物在治具上並送入機台內由第四軸翻轉四面加工並

達到一個工程就能完成的效果比傳統使用虎鉗的夾持方式相較之下

上下料更方便且在加工工程上無需再分好幾道工程手續，而在意每個

加工程序上的誤差。

3. 完成工作物如下圖所示:

設計此製具來夾持加工後工作變得能夠更迅速的加工到各個加工部

位，並使加工變得更加的流暢了。

4.2 建議

目前，夾持上是由人力使用工具操作，之後可以使用液氣壓並使用機械

手臂來上下料及夾持，走向全自動化生產趨勢這樣子可以減少人力成本及人19

員上操作的疏失

20

參考文獻

1. 鑽模與夾具，4/E，洪良德編著，書號：1044，高立

2. 鑚模夾具，4/E，許文榕、藍天雄譯，Hoffmanm 原著，書號：1044A，高

立。 3. Hemksen: Jig and Fixture Design Manual，馬陵出版社。

4. 鑚模夾具，鞏肇鑄編著，文京圖書。

5. 鑚模夾具，盧聯發蘇泰榮編著，全華圖書公司。

6. 鑚模夾具，曾廣詮編著，中央圖書。

21

2013-機械系進修部實務專題封面-授權書-簽名頁格式2機械系實務專題論文格式20150526修改緒論前言研究動機研究方向研究目的研究架構流程時間進度管制

設計藍圖、零件表前言圖

夾具製作夾具工作原理夾具製作過程夾具加工程序

結論與建議結論建議

參考文獻