柔性工裝與焊接制造

朱春桃

（南京漢瑞交通技術有限公司，江蘇 南京 211312）

工藝裝備（以下簡稱工裝）是產品制造過程中的保證，它對產品的質量，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備能夠完成多型號和不同結構組對的功能，與產品的模塊化設計相類似，能夠實現不同功能的組合，依托成組技術和標準化技術，將整體工裝細分為多個可重組、可擴展的不同系列的規格化模塊單元，實現當產品結構發生變化時，對應的模塊快速調整適應變化的結構來完成工裝制造和產品的焊接組對。

1 焊接工裝在施工過程中需要注意的一些事項

焊接工裝的特點是裝配焊接工藝和焊接結構和焊接順序決定的，其主要有以下一些注意事項：

（1）在焊接過程中，當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）在焊接進行裝配時需要根據一定的順序逐步進行，其定位和夾緊也是根據相關的要求和加工工藝進行。

（3）焊接產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，裝配焊接完成產品成為了一個大的整體，結構更加復雜。

所以作為焊接施工所需要使用的工裝需要滿足實用性、經濟性、可靠性、藝術性的原則，明確產品加工的相關要求，根據要求擬定相關柔性工裝的方案，進行必要的分析。

2 工裝柔性化組合的模式

通過長期的應用和實踐，將工裝單元劃分為主體，支撐模塊，夾緊裝置，定位模塊，導向模塊等幾大類，各種工裝總體上均為規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，剛性穩定，它的五個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構單元，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，導向模塊用于夾具元件相對位置發生變化時變位導向作用。

3 柔性焊接工裝的特點

柔性組合式焊接工作有如下幾個特點：

（1）模塊化和柔性化，所有模塊，進行了標準化和系列化的設計，且他們之間相互匹配，可以根據不同的需求進行不同的組合，幾乎可以達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，這種精度要求將會反應在所需加工產品的精度要求的基礎上。

（3）廣泛性，經過多年的發展，各種功能的模塊能夠直接采購或者通過專業的生產廠家結合公司內部生產產品的特點定制各功能模塊，且很多模塊都是有專利設計，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，便于生產各種類型的立體結構。

（5）多樣性，各類工裝夾具模塊的設計可以根據加工產品的類別進行專業定制，如加工鋁合金產品，因為要求鋁合金要和鐵隔離開，所以工裝各模塊在設計過程中可以采用鋁合金或不銹鋼材質。

4 柔性焊接工裝的要求及作用

對于焊接工裝夾具，就是將焊件準確定位和可靠夾緊，便于工件進行裝配和焊接，能夠保證焊件結構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）可以配合其他結構使用（如翻轉機構等）。

其設計要求如下：

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

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

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

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

（5）便于制造、安裝和操作，便于檢驗、維修和更換。

5 柔性焊接工裝使用狀況和行業的發展

中國工業正朝著“工業4.0”的目標發展，焊接工藝裝備在裝備制造業中使用越來越廣泛，經過這幾年的發展焊接工裝夾具技術正朝著高精度、高效率、模塊化、通用化和經濟性的方向發展，精密組合焊接工裝系統憑借其在技術和生產應用方面的優異特點成為未來重點發展趨勢，相信他們將會和中國的整體工業水平一樣朝著自動化、智能化和信息化的方向發展。

結語

通過實施工裝柔性化的應用，有效的解決了工裝重復利用率低下、轉產工裝準備工作量大、周期長、費用高等問題，為制造企業應對市場的敏捷、變化、高效、低成本提供了強有力的技術和質量支持，隨著市場需求的不同以及多品種、小批量產品的越來越多，工裝柔性化將在加工制造企業發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.柔性制造系統原理與實踐[M].北京：機械工業出版社，2001.