柔性工裝與焊接制造

朱春桃

（南京漢瑞交通技術(shù)有限公司，江蘇 南京 211312）

工藝裝備（以下簡稱工裝）是產(chǎn)品制造過程中的保證，它對產(chǎn)品的質(zhì)量，成本以及效率等起到了非常重要的作用，所謂柔性化即單一工裝設(shè)備能夠完成多型號和不同結(jié)構(gòu)組對的功能，與產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)相類似，能夠?qū)崿F(xiàn)不同功能的組合，依托成組技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，將整體工裝細(xì)分為多個(gè)可重組、可擴(kuò)展的不同系列的規(guī)格化模塊單元，實(shí)現(xiàn)當(dāng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，對應(yīng)的模塊快速調(diào)整適應(yīng)變化的結(jié)構(gòu)來完成工裝制造和產(chǎn)品的焊接組對。

1 焊接工裝在施工過程中需要注意的一些事項(xiàng)

焊接工裝的特點(diǎn)是裝配焊接工藝和焊接結(jié)構(gòu)和焊接順序決定的，其主要有以下一些注意事項(xiàng)：

（1）在焊接過程中，當(dāng)零件因焊接加熱而伸長或因冷卻而收縮，為了減少焊接變形和焊接應(yīng)力，允許某些零件在某些制定的方向上是自由的，有些零件利用定位裝置定位即可，不需要全部剛性固定。

（2）在焊接進(jìn)行裝配時(shí)需要根據(jù)一定的順序逐步進(jìn)行，其定位和夾緊也是根據(jù)相關(guān)的要求和加工工藝進(jìn)行。

（3）焊接產(chǎn)品出于施焊方便或更好的控制變形的原因，裝配和焊接兩道工序可能是先裝完再焊接，也可能是邊裝邊焊接，裝配焊接完成產(chǎn)品成為了一個(gè)大的整體，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

所以作為焊接施工所需要使用的工裝需要滿足實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、藝術(shù)性的原則，明確產(chǎn)品加工的相關(guān)要求，根據(jù)要求擬定相關(guān)柔性工裝的方案，進(jìn)行必要的分析。

2 工裝柔性化組合的模式

通過長期的應(yīng)用和實(shí)踐，將工裝單元?jiǎng)澐譃橹黧w，支撐模塊，夾緊裝置，定位模塊，導(dǎo)向模塊等幾大類，各種工裝總體上均為規(guī)格化不同系列的上述單元組合而成，一般主體為工作臺，工作臺承載能力高，剛性穩(wěn)定，它的五個(gè)面上有各種均勻化的安裝孔和T型槽等；支撐模塊為組合式工裝的結(jié)構(gòu)單元，在工裝中起上下連接的作用，如各種角鐵、方箱、角尺等；夾緊裝置用于保證組對各零部件之間的相對位置在焊接過程中不發(fā)生變化，如快速夾具等；定位模塊用于組對各零部件之間位置尺寸的定位，導(dǎo)向模塊用于夾具元件相對位置發(fā)生變化時(shí)變位導(dǎo)向作用。

3 柔性焊接工裝的特點(diǎn)

柔性組合式焊接工作有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）模塊化和柔性化，所有模塊，進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的設(shè)計(jì)，且他們之間相互匹配，可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行不同的組合，幾乎可以達(dá)到任何專用夾具同樣的定位和夾緊能力。

（2）精度高，工作臺面和各種功能模塊按照特定的尺寸精度加工配套，任意孔的孔間距按照特定的尺寸要求和精度要求加工，這種精度要求將會(huì)反應(yīng)在所需加工產(chǎn)品的精度要求的基礎(chǔ)上。

（3）廣泛性，經(jīng)過多年的發(fā)展，各種功能的模塊能夠直接采購或者通過專業(yè)的生產(chǎn)廠家結(jié)合公司內(nèi)部生產(chǎn)產(chǎn)品的特點(diǎn)定制各功能模塊，且很多模塊都是有專利設(shè)計(jì)，如快速夾具等。

（4）立體三維，模塊中的各種方箱、角鐵、角尺、拉桿、頂桿、連桿等可用于三維空間的拼接，便于生產(chǎn)各種類型的立體結(jié)構(gòu)。

（5）多樣性，各類工裝夾具模塊的設(shè)計(jì)可以根據(jù)加工產(chǎn)品的類別進(jìn)行專業(yè)定制，如加工鋁合金產(chǎn)品，因?yàn)橐箐X合金要和鐵隔離開，所以工裝各模塊在設(shè)計(jì)過程中可以采用鋁合金或不銹鋼材質(zhì)。

4 柔性焊接工裝的要求及作用

對于焊接工裝夾具，就是將焊件準(zhǔn)確定位和可靠夾緊，便于工件進(jìn)行裝配和焊接，能夠保證焊件結(jié)構(gòu)精度方面要求的工藝裝備，柔性焊接工裝的作用可以簡單概括如下：

（1）準(zhǔn)確可靠的定位和夾緊。

（2）有效防止變形。

（3）工件處于最佳的施焊部位。

（4）可以配合其他結(jié)構(gòu)使用（如翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等）。

其設(shè)計(jì)要求如下：

（1）工裝夾具具備足夠的強(qiáng)度和剛度；夾具在生產(chǎn)中投入使用時(shí)要承受焊接帶來的多種力的作用，所以工裝夾具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。

（2）夾緊裝置要適用和可靠；夾緊時(shí)不能破壞工件的定位位置和保證產(chǎn)品形狀、尺寸符合圖樣要求，既不能允許工件松動(dòng)滑移，又不使工件的拘束度過大而產(chǎn)生較大的拘束應(yīng)力。

（3）組合后焊接操作要靈活可靠；使用夾具生產(chǎn)應(yīng)保證足夠的操作空間，使操作人員有良好的視野和操作環(huán)境，使焊接生產(chǎn)的全過程處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

（4）便于焊后的拆卸和重新組裝；操作時(shí)應(yīng)考慮制品在裝配定位焊或焊接后能順利的從夾具中取出，還要制品在翻轉(zhuǎn)或吊運(yùn)使不受損害。

（5）便于制造、安裝和操作，便于檢驗(yàn)、維修和更換。

5 柔性焊接工裝使用狀況和行業(yè)的發(fā)展

中國工業(yè)正朝著“工業(yè)4.0”的目標(biāo)發(fā)展，焊接工藝裝備在裝備制造業(yè)中使用越來越廣泛，經(jīng)過這幾年的發(fā)展焊接工裝夾具技術(shù)正朝著高精度、高效率、模塊化、通用化和經(jīng)濟(jì)性的方向發(fā)展，精密組合焊接工裝系統(tǒng)憑借其在技術(shù)和生產(chǎn)應(yīng)用方面的優(yōu)異特點(diǎn)成為未來重點(diǎn)發(fā)展趨勢，相信他們將會(huì)和中國的整體工業(yè)水平一樣朝著自動(dòng)化、智能化和信息化的方向發(fā)展。

結(jié)語

通過實(shí)施工裝柔性化的應(yīng)用，有效的解決了工裝重復(fù)利用率低下、轉(zhuǎn)產(chǎn)工裝準(zhǔn)備工作量大、周期長、費(fèi)用高等問題，為制造企業(yè)應(yīng)對市場的敏捷、變化、高效、低成本提供了強(qiáng)有力的技術(shù)和質(zhì)量支持，隨著市場需求的不同以及多品種、小批量產(chǎn)品的越來越多，工裝柔性化將在加工制造企業(yè)發(fā)揮越來越重要的作用。

[1]American Welding Society and Edison Welding Institute.Economic and Productivity of Welding[R].Heavy Manufacturing Industries Report.

[2]徐杜，等.柔性制造系統(tǒng)原理與實(shí)踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.