焊接工裝夾具在汽車生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用

一、 概述

隨著汽車進(jìn)入家庭、成為私人消費(fèi)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)，我國(guó)小客車市場(chǎng)上每年都要推出許多新型車型，以迎合日益膨大的購買人群。市場(chǎng)的發(fā)展對(duì)眾多汽車生產(chǎn)商提出了更高的技術(shù)要求以滿足更快的新品開發(fā)速度。在研發(fā)新車型的過程中，需要一種柔性化、模塊化的三維組合工裝替代傳統(tǒng)的專用工裝，可以縮短大量的設(shè)計(jì)、制造時(shí)間，并且可以反復(fù)使用，節(jié)約研制成本。同時(shí)，在專用車輛、工程車輛和大客車的生產(chǎn)中，由于批量小、客戶要求不同，使用柔性化工裝制造，也是非常實(shí)用和經(jīng)濟(jì)的方法。

鑒于上述理由，我公司引進(jìn)并向汽車制造行業(yè)推薦一種新型的柔性化三維組合工裝——我公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)組合夾具。這種組合工裝在世界先進(jìn)國(guó)家汽車制造業(yè)上被廣泛使用，并且已經(jīng)證明了它的實(shí)用價(jià)值，具有經(jīng)濟(jì)性、靈活性、精確性和耐用性的特點(diǎn)。

二、應(yīng)用介紹

焊接工藝是汽車制造業(yè)的主要生產(chǎn)工藝，焊接工裝夾具的應(yīng)用直接關(guān)系到焊接工藝的效率、精度和質(zhì)量。在中國(guó)眾多汽車制造生產(chǎn)廠家中，焊接工裝夾具通常采用的是專用工裝夾具，它是針對(duì)一道或幾道特定的焊接工藝而配備的。隨著目前汽車生產(chǎn)小批量、個(gè)性化的發(fā)展趨勢(shì)，這類工裝的使用就越來越受到限制，其設(shè)計(jì)生產(chǎn)的周期較長(zhǎng)，場(chǎng)地占用較大，重復(fù)使用率較低的缺點(diǎn)充分的暴露出來，這種現(xiàn)狀很大程度地制約了我國(guó)汽車制造業(yè)焊接工藝水平的提高，延長(zhǎng)了新車型研發(fā)的周期。在世界先進(jìn)國(guó)家的汽車制造業(yè)，對(duì)廣泛使用的焊接工裝夾具已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行合理選用即可。

在大型客車、工程車輛的制造中，使用我公司夾具的優(yōu)越性更加明顯。在大客車生產(chǎn)上的使用實(shí)例。在實(shí)際工作中，可以使用多個(gè)工作平臺(tái)或各種模塊進(jìn)行連接和組合，延伸工作區(qū)域，以適合工件的三維外形尺寸。

三、產(chǎn)品介紹

我公司在承接客戶變化多樣的鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)過程中，運(yùn)用組合夾具的設(shè)計(jì)思想，開發(fā)出組合式三維焊接組合夾具系統(tǒng)。經(jīng)過不斷的的發(fā)展，該產(chǎn)品已經(jīng)成為鋼結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)件以及一切焊接件加工中不可或缺的工具，用于定位和夾緊。焊接組合夾具系統(tǒng)是一種平面孔系夾緊系統(tǒng)，有D28和D16兩種系列。它以多種形式的工作臺(tái)為基礎(chǔ)，配備多種形狀、多種規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)模塊，相互間用它特有的zhuanli產(chǎn)品——定位連接銷拴連接，在工作臺(tái)上需要焊接和裝配的工件用帶補(bǔ)償?shù)男问蕉鄻拥膶Ｓ檬謩?dòng)夾緊器夾緊。根據(jù)需要，也可以配備液壓、氣動(dòng)、鏈型等多種形式的夾緊方式。

1．工作臺(tái)面

工作臺(tái)的五個(gè)工作面都有100x100 mm（D28系列）或50x50mm（D16系列）的帶有網(wǎng)格標(biāo)注的孔。其五個(gè)面的平面、平行、垂直公差精度以及孔與孔的位置精度都是非常高的，保證在臺(tái)面上的定位和臺(tái)面與其它模塊之間的組合都具有足夠的使用精度要求?；A(chǔ)臺(tái)面的尺寸從1000x1000mm到4000x2000mm可以任意選擇，特殊尺寸可以定做。

2．模塊

標(biāo)準(zhǔn)模塊有定位和夾緊直角塊，L型定位塊，U型定位塊，通用擋塊，通用夾緊和定位角模（0 – 225度任意調(diào)節(jié)），V型塊和V型角模。所有模塊上每間隔50或25mm均有標(biāo)準(zhǔn)孔（Φ28或Φ16），可以實(shí)現(xiàn)工件快速定位和夾緊。

3．快速鎖緊銷

這是實(shí)現(xiàn)孔系夾緊系統(tǒng)的基礎(chǔ)零件，用以實(shí)現(xiàn)快速的定位和夾緊。銷栓前端有五個(gè)鋼珠，插入定位孔后，手動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)銷栓（或扳動(dòng)快速手柄），五個(gè)鋼珠彈出并鎖緊在孔的斜面上，完成定位和夾緊；松開時(shí)，反向旋轉(zhuǎn)銷栓，即可拔出。每個(gè)銷栓的鎖緊力可達(dá)5噸，剪切力25噸。銷栓的形狀和長(zhǎng)度有多種規(guī)格可供選擇。

4．夾緊器

夾緊器按照夾緊方向有平面、垂直、45度夾緊器；按照操作方式有螺栓夾緊、快速夾緊、手柄螺旋夾緊；還有手工、氣動(dòng)或液壓。其中帶補(bǔ)償?shù)穆菪龏A緊器最為常用。這種夾緊器在懸臂中增加了彈性伸縮，抵消夾緊時(shí)的側(cè)向分力，以補(bǔ)償夾具本身的變形和插入過程的中的間隙，保證夾緊力與受力面垂直。

夾緊頭部有碳鋼、不銹鋼、尼龍材料制成，以適合不同的工件要求。如果配備兩點(diǎn)、三點(diǎn)夾緊橋，可以同時(shí)夾緊不同高度的兩個(gè)位置的工件。另外也可以按照夾緊的型面加工特殊的夾緊頭。

　柔性組合夾具系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)：

1、經(jīng)濟(jì)性

柔性裝備是一種可以自由組合的萬能夾具，以適應(yīng)不同的工件形狀，幾套夾具系統(tǒng)就可以替代大量高成本的專用工裝，使用該工裝后，每次因產(chǎn)品變化而投入的專用工裝的費(fèi)用、時(shí)間幾乎都可以不再花錢，在汽車生產(chǎn)日趨多品種、個(gè)性化的今天，它的經(jīng)濟(jì)性尤為明顯。有數(shù)據(jù)顯示，在國(guó)外９套以上專用焊接夾具的成本（我國(guó)５～６套）就開始超過一套柔性夾具。在目前我國(guó)汽車制造企業(yè)，每年的增加幾十套專用焊接夾具是很常見的，選用柔性夾具的經(jīng)濟(jì)性是顯而易見的。

2、柔性化

焊接工作臺(tái)可以在三維空間進(jìn)行組合。模塊化系統(tǒng)在安裝、調(diào)整和夾緊工件中完美地體現(xiàn)了它通用的功能，在大型工件的焊接上，該特點(diǎn)十分突出。

柔性化的另一面體現(xiàn)在操作簡(jiǎn)便。在工作臺(tái)和模塊上，每個(gè)以12.5mm和25mm為倍數(shù)的尺寸可以直接找到，再配上少量的調(diào)整片，可以非常方便的準(zhǔn)確定位。

3、精確性

焊接工裝的所有模塊加工精度均較高，工作平臺(tái)在2000mm的范圍內(nèi)定位孔的位置誤差 /-0.1mm以內(nèi)，完全可以滿足焊接加工的需要。

在裝配或焊接過程中，使用定位塊、連接塊、夾緊器和支撐塊，能夠?qū)ぜ_定位，需要焊接的工件穩(wěn)定地固定在各個(gè)定位點(diǎn)或定位面上。如果需要焊接的工件本身幾何尺寸不準(zhǔn)確，也可以很快被檢測(cè)出來，在初加工工序中便得到消除。

4、重復(fù)性

使用CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)，你可以非常簡(jiǎn)便地對(duì)樣件進(jìn)行模擬裝配，

精確的模塊尺寸保證了裝配精度。

在我國(guó)汽車制造業(yè)，用樣件進(jìn)行配件的試生產(chǎn)是常見的模式，我公司產(chǎn)品方便、快速地完成夾具安裝和調(diào)試，是它的又一特點(diǎn)。

５、耐用性

工作平臺(tái)和模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中充分考慮了使用剛性和強(qiáng)度的要求，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)2000×1000的工作平臺(tái)載重量可達(dá)10噸。同時(shí)也保證了其重復(fù)定位、夾緊的精度。

工作平臺(tái)和模塊的表面經(jīng)過特殊處理，使焊接時(shí)產(chǎn)生的飛濺不容易粘上其工作表面。

定位和夾緊銷栓表面經(jīng)過淬火處理，使其不易磨損、經(jīng)久耐用。

四、未來展望

中國(guó)的汽車制造業(yè)已有五十年的歷史，只是在近幾年中才得到了飛速的發(fā)展。相比之下，我國(guó)汽車制造業(yè)的工藝水平，特別是焊接工裝夾具水平，顯得越來越不適應(yīng)這種快速發(fā)展的速度和要求。在參加全國(guó)焊接行業(yè)的展覽會(huì)時(shí)，筆者曾就這個(gè)問題，與多位同行進(jìn)行探討，他們普遍認(rèn)為：這種現(xiàn)象的存在，原因在于：在我國(guó)機(jī)械加工行業(yè)的傳統(tǒng)習(xí)慣中，焊接制造工藝的地位不高；而在世界先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家，焊接工藝則倍受關(guān)注。目前全世界使用柔性焊接組合夾具的工廠有500多家?？梢灶A(yù)見，柔性化的組合工裝在汽車制造業(yè)、軌道客車制造行業(yè)、機(jī)械加工行業(yè)、鋼結(jié)構(gòu)制造行業(yè)等將會(huì)得到越來越普遍的使用。