柔性夾具在環形管類零件定位焊接工序中的應用研究

王瑋+周華鋒+張明波

摘 要：航空發動機中環形管類零件眾多，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，該類夾具設計及制造周期長、費用高；單件生產時浪費較嚴重，緊急生產需要時，無法滿足進度需求。在保證加工質量的前提下，應用柔性夾具替代專用夾具，可以極大地縮短工藝準備時間，降低成本，提高效率，另外，通過應用大數據處理，應用導管及柔性夾具零件數據模型，極大地提高了柔性夾具的設計及組裝速度，對于助推公司生產的快速發展、加強國防建設均有著重要意義。

關鍵詞：工藝裝備；夾具；柔性夾具

中圖分類號：V263 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）35-0144-02

1 夾具和柔性夾具

簡單來講，夾具可以定義為：在機械加工中，用來固定工件，使機床、刀具、工件相互間保持正確位置的工藝裝備。

柔性夾具是由一套預先制造好的，有各種不同形狀，不同規格尺寸的標準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、單個元件功能多樣、互換性好。根據被加工工件的工藝要求，可以很快地組裝出用于機械加工、電加工、檢驗等各種各樣的夾具，而這些元件可方便地拆開，并重復使用。柔性夾具作為工藝裝備的一部分，在公司的生產過程中同樣起著重要的作用。柔性夾具組裝迅速，方便靈活，通用性強。柔性夾具具有通用性和專用性雙重性質，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。

由于該類型環形管類零件由很多個零件組成，如果按照專用夾具的使用及設計方法，夾具設計及制造周期長，零組件不能通用，在產品研制或單件生產時夾具浪費嚴重，當零件更改或緊急生產時夾具供應不及時，不能滿足生產進度要求。為了解決這個困擾公司生產的問題，我們想將柔性夾具概念引入其中，利用柔性夾具的優勢，及多年以來推廣應用柔性夾具在公司其他單位零件生產應用的成果加以借鑒，研究設計適合環形管類零件定位焊接使用的柔性夾具，降低成本，提高效率，滿足公司生產要求。

1.1 柔性夾具的設計

柔性夾具的設計原理與專用夾具一樣。但是，在這里一般不用再設計專用件，而是利用有關軟件按需要調用適宜的柔性夾具標準元件，進行柔性夾具的組裝設計，根據工藝規程的要求實現被加工零件的定位及夾緊。

1.2 柔性夾具的應用優勢

在大數據時代環境下，應用導管及組合夾具零件數據模型，可以方便、準確、迅速的設計出組合夾具，夾具結構清晰，貼近現場，特別適用于緊急任務的生產，方便溝通、交流。

2 環形管類零件柔性夾具的設計

2.1 常見的典型零件

圖1為常見的典型環形管類零件模型。

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、外支管等分數量不一樣，或抬起角度不一樣，等等。

零件由進油管、主管路，內、外支管、吊耳等組成。內、外支管、吊耳等多等分向心均勻分布。有時內、外支管還抬起一個角度。

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

2.2 柔性夾具主要部分的設計

2.2.1 夾具底盤的設計

經綜合考慮后，將底盤設計成均布孔組形式。如圖2所示。

2.2.2 主管路的定位設計

根據需要選定幾點定位主管路，如圖3為常見的主管路定位方式。

2.2.3 內、外支管的定位設計

因為內支管比較長，為了保證定位準確及穩定，考慮設計分步使用可拆卸雙鉆模板定位；為了保證內支管安裝角度，考慮設計使用正弦角度塊。為了提高其通用及可調整性能設計T形槽導向配合；分組設計正弦角度塊的連接板適用不同的內支管安裝角度。圖4為有內、外支管的零件的定位方式。

3 應用總結

環形管類零件一般都是成系列的，具有一定的規律性，其定位焊接工序比較適合應用柔性夾具，能夠滿足焊接工藝要求。柔性夾具組裝迅速，使用安全可靠，通過制造少量相關零件，可以快速解決產品生產更新換代急需夾具的問題，滿足生產要求。

雖然柔性夾具先期投入較大，但是其通用性較強，應用范圍較廣，經合理使用，后期可取得較好的經濟效益，值得推廣應用。

參考文獻：

[1]原中國航空工業總公司第三O一研究所.組合夾具組裝技術手冊[Z].

[2]保定向陽航空精密機械有限公司.柔性夾具元件[Z].

[3]王昭晨.柔性夾具自動化裝配技術的研究[J].科技創新與應用，2014（28）：114.endprint