探討先進焊接工裝夾具在機械裝備制造中的運用

張鵬

（中航飛機股份有限公司，西安710089）

1 引言

新時期，焊接技術(shù)獲得了較大的發(fā)展，焊接工藝中的工裝不僅影響焊接工藝的質(zhì)量，還能夠影響生產(chǎn)的效率。也就是說，正確使用焊接工裝夾具是機械制造過程中安裝和焊接零部件的重要基礎(chǔ)和先決條件。因此，本研究主要從以下四個方面展開了論述。

2 焊接工裝夾具相關(guān)理論介紹

焊接工裝夾具依據(jù)不同的類別，可分為不同的種類。從使用柔性類別來說，其可分為通用夾具和專用夾具兩種[1]。其中，專用夾具在機械裝備制造中應(yīng)用最為廣泛，尤其是在制造復(fù)雜且精密的具有高價值的零部件時。而通用家具中，其最主要的類型就是模塊化組合夾具，其是近年來應(yīng)用較廣的一種。總之，隨著時代的發(fā)展以及技術(shù)的進步，焊接工裝夾具在機械制造裝備中的應(yīng)用也日益廣泛。總體來說，主要是由于其相比于傳統(tǒng)的切削工裝夾具，具有以下幾個方面的優(yōu)勢：

①焊接工藝產(chǎn)品的對象主要是以零部件組成的裝配體。因此，從本質(zhì)上來說，焊接工裝夾具是一種裝配工藝夾具。

②從控制精度這一角度來說，其相比于傳統(tǒng)的工裝夾具，其具有更高的精度。

③從受力這一角度來說，焊接工裝夾具在焊接過程中，其受力更低[2]。

然而，盡管在焊接過程中，其具有很大的優(yōu)勢，但其也具有一定的局限，即在焊接過程中需要考慮諸多因素的影響，如熱變形、熱應(yīng)力等等。

3 先進焊接工裝夾具在機械裝備制造中的重要性

3.1 有利于保障焊接的質(zhì)量

焊接工裝夾具是機械裝備制造中的重要的且基礎(chǔ)性的工藝元素。一般來說，焊接工裝夾具與機械制造的相關(guān)成本占整個制造裝備生產(chǎn)系統(tǒng)的10%至20%。近年來，隨著焊接工藝技術(shù)的發(fā)展，焊接工裝夾具也獲得了迅速的發(fā)展，且在機械制造裝備中獲得廣泛的應(yīng)用。其中，最主要的原因是由于先進的焊接工裝夾具能夠保障焊接的質(zhì)量。目前，隨著相關(guān)領(lǐng)域?qū)Ω黝悪C械裝備需求量的增加，在傳統(tǒng)切削工裝夾具取法滿足條件的情況下，先進焊接工裝夾具能夠進一步保障焊接的質(zhì)量。這主要是由于其能夠兼顧質(zhì)量和效率的雙重目標，還能夠同時兼顧準確性和完整度。因此，將先進焊接工裝夾具應(yīng)用于機械裝備制造中是十分重要的。

3.2 有利于優(yōu)化現(xiàn)有的資源

目前，在焊接技術(shù)限制的情況下，焊接工藝在具體的落實過程中，其主要由準備環(huán)節(jié)以及焊接等環(huán)節(jié)構(gòu)成。一般來說，焊接結(jié)構(gòu)件定位等工序僅僅是機械裝備制造中的小部分，其占比很小。因此，在這一過程中，對于人力資源的消耗也較小。然而，其在準備以及善后等工作方面，對于勞動力的消耗則很大，進而消耗大量的資源。與此同時，先進焊接工裝夾具還能夠簡化固定工作、每次定位等，進而將壓縮焊接流程，實現(xiàn)優(yōu)化和重組，進而形成新的格局。因此，先進焊接工裝夾具能夠優(yōu)化現(xiàn)有的資源。

4 先進焊接工裝夾具的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，世界上優(yōu)秀的機械制造企業(yè)逐漸開始引進先進的焊接技術(shù)，以用于增強企業(yè)綜合實力的提升。然而，一般情況下，諸多的大型機械裝備單獨進行焊接的難度是較大的。與此同時，在質(zhì)量方面和效率方面也很難保障。因此，大部分機械制造企業(yè)在選擇焊接方式時，焊接組合夾具不失為一種更好的選擇。與此同時，現(xiàn)階段，柔性中小批量的生產(chǎn)形式，其在很大程度上已經(jīng)獲得了人們的關(guān)注和重視。因此，對焊接工裝夾具的柔性也提出了較高的要求。除此之外，隨著生產(chǎn)加工技術(shù)的不算改良和優(yōu)化，及其相應(yīng)設(shè)施的更新，模塊化組合解決技術(shù)也獲得了一定的改良和發(fā)展。在這些因素的影響下，其必將推動組合夾具的發(fā)展。模塊化組合夾具是一種利用標準化部件，從而提高自身柔性的技術(shù)，其優(yōu)勢還在于能夠進一步降低產(chǎn)品的制作生產(chǎn)時間以及成本。因此，模塊化組合夾具具有很大的優(yōu)勢。

具體來說，其應(yīng)用的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面：

①在部件方面，不需要加工螺孔，僅僅需要5個鋼球?qū)⒙菟ㄦi緊即可。

②制作過程中，元部件的構(gòu)造較為輕巧。

③具有多方面組裝工和調(diào)整的功能，對于零件的安裝和卸載具有很大的便利性。因此，先進焊接工裝夾具在未來的機械裝備中應(yīng)用將日益廣泛。

5 加強先進焊接工裝夾具在機械裝備制造中運用的幾點建議

5.1 焊接組合夾具在機械裝備制造中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，對于機械裝備制造企業(yè)來說，焊接技術(shù)以及焊接工藝的發(fā)展已經(jīng)比較成熟。在機械裝備中，鑒于大型的零部件在單獨制作中較為困難，且質(zhì)量無法保障，因而焊接組合夾具在機械裝備制造中應(yīng)用廣泛。為促使焊接組合技術(shù)在機械裝備制造中獲得更加廣泛的應(yīng)用，其質(zhì)量有保障，應(yīng)從以下兩方面著手：第一，相關(guān)企業(yè)在選擇焊接技術(shù)時，應(yīng)依據(jù)實際的需求進行選擇。例如，卡特波勒公司，其在選擇焊接工裝結(jié)構(gòu)系統(tǒng)時，其就選擇了手工焊接和機器人自動焊接的方式。這種配置的實用性較大。第二，應(yīng)運用好模塊化組合焊接夾具的相關(guān)配置，以促使其能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量、效率、成本三者的平衡。

5.2 信息技術(shù)在焊接夾具設(shè)計過程中的應(yīng)用

近年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機輔助技術(shù)在焊接工裝夾具中也獲得廣泛的應(yīng)用。其中，計算機輔助技術(shù)的應(yīng)用就是最好的例子。計算機輔助技術(shù)，如三維CAD系統(tǒng)，其不僅能夠快速組合夾具的安裝和設(shè)計，還能夠設(shè)計出更加科學(xué)且精確合理的夾具系統(tǒng)。然而，目前我國在這方面的研究卻還處于較為初級的起步階段，因而其在將信息技術(shù)應(yīng)用于焊接夾具方面還有很大的不足。為促使信息技術(shù)在焊接夾設(shè)計過程中的應(yīng)用，從而促使先進工裝夾具能夠更加廣泛地應(yīng)用于機械裝備制造過程中，應(yīng)主要從以下幾方面著手：

第一，政府增加這方面的投入，以吸引更多的學(xué)者加大這方面的研究。

第二，學(xué)校應(yīng)加大這方面人才的培養(yǎng)力度和強度，進而促使我國在這方面的人才在數(shù)量和質(zhì)量方面獲得充足的保障。

第三，企業(yè)從自身的實際需求出發(fā)，與國內(nèi)外的優(yōu)秀企業(yè)進行合作，或者與我國的科研機構(gòu)進行合作，進而形成這方面研究的共同體，以從整體方面提高信息技術(shù)在焊接夾具設(shè)計過程中的應(yīng)用水平和質(zhì)量。

最后，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)不斷提升自己的素質(zhì)，以掌握焊接組合的實際使用方法，進而推動機械裝備制造業(yè)的健康且飛速發(fā)展。

6 結(jié)論

綜上所述，先進焊接工裝夾具在應(yīng)用于機械裝備制造過程中，其不僅能夠保障焊接的質(zhì)量，還能夠進一步優(yōu)化現(xiàn)有的資源。因此，通過本文的研究，認為應(yīng)注重對相關(guān)人才的引進和培養(yǎng)，還應(yīng)進一步加強信息技術(shù)的應(yīng)用水平，進而促使先進焊接工裝夾具能夠更好地應(yīng)用于機械裝備制造中。其中，計算機輔助技術(shù)的應(yīng)用是最應(yīng)關(guān)注和重視的。為促使信息化技術(shù)在焊接夾具中能夠更好地應(yīng)用，引進技術(shù)人才是十分必要的。然而，隨著我國職業(yè)行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接工裝夾具在機械制造裝備中必將起到關(guān)鍵的作用。因此，未來還需繼續(xù)加大這方面的研究力度和研究深度，以促使其能夠更好地為機械裝備制造行業(yè)提供參考。