柔性?shī)A具在環(huán)形管類零件定位焊接工序中的應(yīng)用研究

王瑋+周華鋒+張明波

摘 要：航空發(fā)動(dòng)機(jī)中環(huán)形管類零件眾多，形狀各異。以前，該類型零件定位焊接加工工序用的夾具均為專用夾具，該類夾具設(shè)計(jì)及制造周期長(zhǎng)、費(fèi)用高；單件生產(chǎn)時(shí)浪費(fèi)較嚴(yán)重，緊急生產(chǎn)需要時(shí)，無(wú)法滿足進(jìn)度需求。在保證加工質(zhì)量的前提下，應(yīng)用柔性?shī)A具替代專用夾具，可以極大地縮短工藝準(zhǔn)備時(shí)間，降低成本，提高效率，另外，通過(guò)應(yīng)用大數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用導(dǎo)管及柔性?shī)A具零件數(shù)據(jù)模型，極大地提高了柔性?shī)A具的設(shè)計(jì)及組裝速度，對(duì)于助推公司生產(chǎn)的快速發(fā)展、加強(qiáng)國(guó)防建設(shè)均有著重要意義。

關(guān)鍵詞：工藝裝備；夾具；柔性?shī)A具

中圖分類號(hào)：V263 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）35-0144-02

1 夾具和柔性?shī)A具

簡(jiǎn)單來(lái)講，夾具可以定義為：在機(jī)械加工中，用來(lái)固定工件，使機(jī)床、刀具、工件相互間保持正確位置的工藝裝備。

柔性?shī)A具是由一套預(yù)先制造好的，有各種不同形狀，不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件和組合件所組成的夾具，這些元件相互配合部分尺寸精度高、表面硬度高、耐磨性好、單個(gè)元件功能多樣、互換性好。根據(jù)被加工工件的工藝要求，可以很快地組裝出用于機(jī)械加工、電加工、檢驗(yàn)等各種各樣的夾具，而這些元件可方便地拆開(kāi)，并重復(fù)使用。柔性?shī)A具作為工藝裝備的一部分，在公司的生產(chǎn)過(guò)程中同樣起著重要的作用。柔性?shī)A具組裝迅速，方便靈活，通用性強(qiáng)。柔性?shī)A具具有通用性和專用性雙重性質(zhì)，即組成夾具的元件是通用性的，而一旦組成成套夾具即為專用夾具。

由于該類型環(huán)形管類零件由很多個(gè)零件組成，如果按照專用夾具的使用及設(shè)計(jì)方法，夾具設(shè)計(jì)及制造周期長(zhǎng)，零組件不能通用，在產(chǎn)品研制或單件生產(chǎn)時(shí)夾具浪費(fèi)嚴(yán)重，當(dāng)零件更改或緊急生產(chǎn)時(shí)夾具供應(yīng)不及時(shí)，不能滿足生產(chǎn)進(jìn)度要求。為了解決這個(gè)困擾公司生產(chǎn)的問(wèn)題，我們想將柔性?shī)A具概念引入其中，利用柔性?shī)A具的優(yōu)勢(shì)，及多年以來(lái)推廣應(yīng)用柔性?shī)A具在公司其他單位零件生產(chǎn)應(yīng)用的成果加以借鑒，研究設(shè)計(jì)適合環(huán)形管類零件定位焊接使用的柔性?shī)A具，降低成本，提高效率，滿足公司生產(chǎn)要求。

1.1 柔性?shī)A具的設(shè)計(jì)

柔性?shī)A具的設(shè)計(jì)原理與專用夾具一樣。但是，在這里一般不用再設(shè)計(jì)專用件，而是利用有關(guān)軟件按需要調(diào)用適宜的柔性?shī)A具標(biāo)準(zhǔn)元件，進(jìn)行柔性?shī)A具的組裝設(shè)計(jì)，根據(jù)工藝規(guī)程的要求實(shí)現(xiàn)被加工零件的定位及夾緊。

1.2 柔性?shī)A具的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在大數(shù)據(jù)時(shí)代環(huán)境下，應(yīng)用導(dǎo)管及組合夾具零件數(shù)據(jù)模型，可以方便、準(zhǔn)確、迅速的設(shè)計(jì)出組合夾具，夾具結(jié)構(gòu)清晰，貼近現(xiàn)場(chǎng)，特別適用于緊急任務(wù)的生產(chǎn)，方便溝通、交流。

2 環(huán)形管類零件柔性?shī)A具的設(shè)計(jì)

2.1 常見(jiàn)的典型零件

圖1為常見(jiàn)的典型環(huán)形管類零件模型。

工藝分析：

如圖1，一般情況下，該類零件是成系列的，如主管路直徑相同，但內(nèi)、外支管等分?jǐn)?shù)量不一樣，或抬起角度不一樣，等等。

零件由進(jìn)油管、主管路，內(nèi)、外支管、吊耳等組成。內(nèi)、外支管、吊耳等多等分向心均勻分布。有時(shí)內(nèi)、外支管還抬起一個(gè)角度。

本工序應(yīng)用的夾具常見(jiàn)的工藝要求為：將主管路、內(nèi)、外支管、吊耳等零件，按照工藝規(guī)程要求的位置在夾具上定位及壓緊，然后將各零件點(diǎn)焊定位焊接到主管路的規(guī)定位置上。

2.2 柔性?shī)A具主要部分的設(shè)計(jì)

2.2.1 夾具底盤(pán)的設(shè)計(jì)

經(jīng)綜合考慮后，將底盤(pán)設(shè)計(jì)成均布孔組形式。如圖2所示。

2.2.2 主管路的定位設(shè)計(jì)

根據(jù)需要選定幾點(diǎn)定位主管路，如圖3為常見(jiàn)的主管路定位方式。

2.2.3 內(nèi)、外支管的定位設(shè)計(jì)

因?yàn)閮?nèi)支管比較長(zhǎng)，為了保證定位準(zhǔn)確及穩(wěn)定，考慮設(shè)計(jì)分步使用可拆卸雙鉆模板定位；為了保證內(nèi)支管安裝角度，考慮設(shè)計(jì)使用正弦角度塊。為了提高其通用及可調(diào)整性能設(shè)計(jì)T形槽導(dǎo)向配合；分組設(shè)計(jì)正弦角度塊的連接板適用不同的內(nèi)支管安裝角度。圖4為有內(nèi)、外支管的零件的定位方式。

3 應(yīng)用總結(jié)

環(huán)形管類零件一般都是成系列的，具有一定的規(guī)律性，其定位焊接工序比較適合應(yīng)用柔性?shī)A具，能夠滿足焊接工藝要求。柔性?shī)A具組裝迅速，使用安全可靠，通過(guò)制造少量相關(guān)零件，可以快速解決產(chǎn)品生產(chǎn)更新?lián)Q代急需夾具的問(wèn)題，滿足生產(chǎn)要求。

雖然柔性?shī)A具先期投入較大，但是其通用性較強(qiáng)，應(yīng)用范圍較廣，經(jīng)合理使用，后期可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣應(yīng)用。

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