電子束焊接用柔性夾具設計及應用研究

劉海詠李志明王 瑋

（1．沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 141000；2．錦州歐任包裝機械有限公司，遼寧 錦州 121000）

電子束焊接用柔性夾具設計及應用研究

劉海詠1李志明2王 瑋1

（1．沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 141000；2．錦州歐任包裝機械有限公司，遼寧 錦州 121000）

在保證加工質(zhì)量的前提下，合理設計及應用柔性夾具替代部分專用夾具，可以大大降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)準備周期，加快新產(chǎn)品的研制及生產(chǎn)速度；應用柔性夾具還可以大量減少專用夾具的存儲空間，有利于現(xiàn)場管理。在特殊情況下，還可以設計制造形狀特殊的專用件與柔性夾具元件配合使用，既減少了專用夾具數(shù)量又擴大了柔性夾具的應用范圍。同時，柔性夾具元件可以重復使用，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

夾具；組合夾具元件；柔性夾具

1 柔性夾具

柔性夾具是以組合夾具元件為基礎組裝成的夾具。它是由預先制造好的標準化組合夾具元件，根據(jù)被加工零件的工序要求組裝而成的。組成夾具的元件具有通用性，單個元件功能多樣，并具有互換性。組合夾具元件結(jié)構(gòu)靈活多樣，且可長期重復使用。

2 設計及應用

本文從公司生產(chǎn)實際情況出發(fā)，旨在通過研究設計及組裝焊接工序用大型柔性夾具，發(fā)揮柔性夾具靈活、快速，并且可重復使用的優(yōu)點，替代專用夾具，達到縮短生產(chǎn)準備周期、降低生產(chǎn)成本，解決生產(chǎn)急需的問題。

本工序要求將四個已經(jīng)點焊在一起的葉片零件焊接成為一組（一聯(lián)）；每組零件有六條焊縫，分布在上安裝板外側(cè)、下安裝板內(nèi)側(cè)等。焊接上安裝板外側(cè)時，電子束照射方向為從外側(cè)向中心；焊接下安裝板內(nèi)側(cè)時，電子束照射方向為從中心向外側(cè)。設計時，應考慮在電子束焊接時，在兩個焊接加工方向上，在電子束的方向上都不能有組合夾具元件遮擋。因此需要設計兩套柔性夾具。此處只討論焊接上安裝板外側(cè)用的柔性夾具。

通過對焊接工序工作內(nèi)容分析可知，加工時（焊接），零件除了只受自身重力以外，沒有切削力的作用，柔性夾具的定位部分和壓緊部分或只受很小的力；另外，焊接時，只是零件被焊接部分局部受熱溶化并連接，其余部分溫度并沒有變化。通過對焊接時零件的工作環(huán)境和受力情況分析可知，由組合夾具元件組裝成的柔性夾具，完全能替代專用夾具。在特殊情況下，也可以設計與組合夾具元件相連接的擋板，用來防止焊渣飛濺問題，更好的提高焊接質(zhì)量。

圖1

為了提高生產(chǎn)效率，結(jié)合組合夾具元件的結(jié)構(gòu)特點和焊接設備的功能，考慮每次裝夾十六個零件，每四個零件分成一組，共分成四組。

零件內(nèi)圓直徑約600毫米，外圓直徑約800毫米。考慮到零件在組合上的安裝和組合夾具與設備連接，選擇用直徑600毫米帶連接孔的圓基礎板。

選用適當長度伸長板與圓基礎板連接，用來擴大圓盤直徑，實現(xiàn)零件安裝及定位；選用圓柱銷與鉆模板配合，實現(xiàn)零件外圓定位。

圖1為在UG環(huán)境下設計的組合夾具三維圖。通過虛擬裝配設計，指導現(xiàn)場實際組裝，提高組裝質(zhì)量及效率。

通過現(xiàn)場實際應用證明，該柔性夾具設計合理、結(jié)構(gòu)緊湊，組裝迅速，定位穩(wěn)定，零件裝夾方便，操作安全可靠，加工質(zhì)量良好，能夠保證零件焊接加工質(zhì)量要求。該柔性夾具零件均為組合夾具元件標準件。該類型組合夾具設計完成后，一名操作工人從選件、組裝，到檢驗， 1～2天即可完成。該柔性夾具的應用，極大的縮短了專用夾具的設計及制造時間，降低了生產(chǎn)成本，解決了生產(chǎn)現(xiàn)場的急需問題。類似零件的專用夾具完全可以利用柔性組合夾具替代，值得推廣應用。

[1]組合夾具組裝技術手冊[M]．原中國航空工業(yè)總公司第三0一研究所．

[2]UG NX7．5完全自學手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2010．

TG45

C