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【摘要】三维柔性组合焊接工装夹具可通过三维空间任意组合，任意定位.产品具有经济性；柔性化；精确性；重复性；模块化；耐用性的特点。经过几十年的发展，该系统已经成为钢结构、基础件以及一切焊接件加工中不可或缺的工具，用于定位和夹紧。
【关键词】经济性；柔性化；精确性；重复性；模块化；耐用性
随着科学技术的不断发展，机械工业生产形势发生了显著的变化，往往一种产品持续生产二至三年便被新的产品所取代，此时就需要使用柔性工装替代传统工装。
三维柔性组合焊接工装夹具结构实现“三化”（标准化、系列化、通用化），平板、定位件、压紧件及锁紧件均可预先制造好，这样就可加快夹具的准备工作，大大的缩短了新产品的生产准备周期。
一、三维柔性组合焊接工装夹具结构特点
1、经济性：每次产品变化而投入的专用工装的费用 时间几乎可以不再花钱。装置操作简便，使用安全。
2、柔性化：承载能力高，钢性稳定，它的五个面均加工有规则的孔，并刻有网线。焊接平台可方便地延伸和扩展，组合。
3、精确性：每平方米2吨的集中载荷的作用下，其变形量不超过0.50mm，而在均布载荷作用下，其变形量只有0.024mm，其组建的精度高，工作平台定位孔中心公差保证在0.05mm以内。
4、重复性：台面由铸铁/钢结构件/精密加工件/模块化组件组合而成，如使用不当造成部件损坏时，也不用报废整张台，只要更换单个部件。
5、模块化：所有组件分门别类，进行了标准化和系列化，互相匹配。选用最少的模块，就可以实现各种快速定位和夹紧的功能。
6、耐用性：工作平台和模块结构设计中充分考虑了使用刚性和强度的要求，每个标准2000×1000的工作平台载重量可达10吨。工作平台和模块的表面经过特殊处理，定位和夹紧销栓表面经过淬火处理。
二、三维柔性组合焊接工装夹具设计特点
三维柔性组合焊接工装夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。在设计过程中要考虑到如下几点：
1.夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。
2.焊接操作的灵活性。使用夹具生产应保证足够的装焊空间，使操作人员有良好的视野和操作环境，使焊接生产的全过程处于稳定的工作状态
3.便于焊件的装卸。操作时应考虑制品在装配定位焊或焊接后能顺利的从夹具中取出，还要制品在翻转或吊运使不受损害。
4.良好的工艺性。所设计的夹具应便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件。设计时还要考虑车间现有的夹紧动力源、吊装能力及安装场地等因素，降低夹具制造成本。
三、三维柔性组合焊接工装夹具组合系统
1.工作台面
工作台的工作面都有100x100mm或50x50mm的带有网格标注的孔。其平面、平行、垂直公差精度以及孔与孔的位置精度都是非常高的，保证在台面上的定位和台面与其它模块之间的组合都具有足够的使用精度要求。基础台面的尺寸从1000x1000mm到4000x2000mm可以任意选择，特殊尺寸可以定做。
2.模块
标准模块有定位和夹紧直角块，L型定位块，U型定位块，通用挡块，通用夹紧和定位角模（0-225度任意调节），V型块和V型角模。所有模块上每间隔50或25mm均有标准孔（Φ28或Φ16），可以实现工件快速定位和夹紧。
3.快速锁紧销
这是实现孔系夹紧系统的基础零件，用以实现快速的定位和夹紧。销栓前端有五个钢珠，插入定位孔后，手动顺时针旋转销栓（或扳动快速手柄），五个钢珠弹出并锁紧在孔的斜面上，完成定位和夹紧；松开时，反向旋转销栓，即可拔出。
4.夹紧器
夹紧器按照夹紧方向有平面、垂直、45度夹紧器；按照操作方式有螺栓夹紧、快速夹紧、手柄螺旋夹紧；还有手工、气动或液压。其中带补偿的螺旋夹紧器在悬臂中增加了弹性伸缩，抵消夹紧时的侧向分力，以补偿夹具本身的变形和插入过程的中的间隙，保证夹紧力与受力面垂直。
四、三维柔性组合焊接工装夹具适用范围
工程机械（筑路，土建，农业，矿山，水电，物流等工程机械）；小管件焊接（家具/运动器材/自行车/摩托车/医疗器械等）；柜体（通讯机柜，电气机箱机柜 电梯）；轨道交通（矿山，火车，地铁，轻轨等）；轮船、汽车；军工企业；食品机械：厨具等；木工、建材；学校、科研等其他行业；家电、办公设备电器；机床、设备行业；飞机、航天交通设备器材等。
五、三维柔性组合焊接工装夹具发展前景
我国机械加工制造业的工艺水平，特别是焊接工装夹具水平，越来越不适应快速发展的速度和要求。这种现象的存在，原因在于：在我国机械加工行业的传统习惯中，焊接制造工艺的地位不高；而在世界先进发达国家，焊接工艺则倍受关注。可以预见，柔性化的组合工装在汽车制造业、轨道客车制造行业、机械加工行业、钢结构制造行业等将会得到越来越普遍的使用。
参考文献
[1]RIPPEY William.We Need Better Information Connections for Welding Manufacturing[R].NIST Whitepaper，2004.10.
[2]American Welding Society and Edison Welding Institute.Economic Impact and Productivity of Welding[R] .Heavy Manufacturing Industries Report，2001.
[3]王亚军.中国航空焊接/连接技术的发展与未来[OL].
[4]刘志华，赵兵，赵青.21世纪航天工业铝合金焊接工艺技术展望[J].导弹与航天运载技术，2002（5）：63-68.
[5]FAN L Q，KUMAR A Senthil.XML-based Representation in a CBR System for Fixture Design [J].Computer-Aided Design and Applications，2005，2（1/2/3/4）：339-348.
[6]SIEBENALER S P，MELKOTE S N.Prediction of Work-piece Deformation in a Fixture System Using the Finite Element Method [J].International Journal of Machine Tools and Manufacture，2006，46（1）：51-58.
【关键词】经济性；柔性化；精确性；重复性；模块化；耐用性
随着科学技术的不断发展，机械工业生产形势发生了显著的变化，往往一种产品持续生产二至三年便被新的产品所取代，此时就需要使用柔性工装替代传统工装。
三维柔性组合焊接工装夹具结构实现“三化”（标准化、系列化、通用化），平板、定位件、压紧件及锁紧件均可预先制造好，这样就可加快夹具的准备工作，大大的缩短了新产品的生产准备周期。
一、三维柔性组合焊接工装夹具结构特点
1、经济性：每次产品变化而投入的专用工装的费用 时间几乎可以不再花钱。装置操作简便，使用安全。
2、柔性化：承载能力高，钢性稳定，它的五个面均加工有规则的孔，并刻有网线。焊接平台可方便地延伸和扩展，组合。
3、精确性：每平方米2吨的集中载荷的作用下，其变形量不超过0.50mm，而在均布载荷作用下，其变形量只有0.024mm，其组建的精度高，工作平台定位孔中心公差保证在0.05mm以内。
4、重复性：台面由铸铁/钢结构件/精密加工件/模块化组件组合而成，如使用不当造成部件损坏时，也不用报废整张台，只要更换单个部件。
5、模块化：所有组件分门别类，进行了标准化和系列化，互相匹配。选用最少的模块，就可以实现各种快速定位和夹紧的功能。
6、耐用性：工作平台和模块结构设计中充分考虑了使用刚性和强度的要求，每个标准2000×1000的工作平台载重量可达10吨。工作平台和模块的表面经过特殊处理，定位和夹紧销栓表面经过淬火处理。
二、三维柔性组合焊接工装夹具设计特点
三维柔性组合焊接工装夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。在设计过程中要考虑到如下几点：
1.夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。
2.焊接操作的灵活性。使用夹具生产应保证足够的装焊空间，使操作人员有良好的视野和操作环境，使焊接生产的全过程处于稳定的工作状态
3.便于焊件的装卸。操作时应考虑制品在装配定位焊或焊接后能顺利的从夹具中取出，还要制品在翻转或吊运使不受损害。
4.良好的工艺性。所设计的夹具应便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件。设计时还要考虑车间现有的夹紧动力源、吊装能力及安装场地等因素，降低夹具制造成本。
三、三维柔性组合焊接工装夹具组合系统
1.工作台面
工作台的工作面都有100x100mm或50x50mm的带有网格标注的孔。其平面、平行、垂直公差精度以及孔与孔的位置精度都是非常高的，保证在台面上的定位和台面与其它模块之间的组合都具有足够的使用精度要求。基础台面的尺寸从1000x1000mm到4000x2000mm可以任意选择，特殊尺寸可以定做。
2.模块
标准模块有定位和夹紧直角块，L型定位块，U型定位块，通用挡块，通用夹紧和定位角模（0-225度任意调节），V型块和V型角模。所有模块上每间隔50或25mm均有标准孔（Φ28或Φ16），可以实现工件快速定位和夹紧。
3.快速锁紧销
这是实现孔系夹紧系统的基础零件，用以实现快速的定位和夹紧。销栓前端有五个钢珠，插入定位孔后，手动顺时针旋转销栓（或扳动快速手柄），五个钢珠弹出并锁紧在孔的斜面上，完成定位和夹紧；松开时，反向旋转销栓，即可拔出。
4.夹紧器
夹紧器按照夹紧方向有平面、垂直、45度夹紧器；按照操作方式有螺栓夹紧、快速夹紧、手柄螺旋夹紧；还有手工、气动或液压。其中带补偿的螺旋夹紧器在悬臂中增加了弹性伸缩，抵消夹紧时的侧向分力，以补偿夹具本身的变形和插入过程的中的间隙，保证夹紧力与受力面垂直。
四、三维柔性组合焊接工装夹具适用范围
工程机械（筑路，土建，农业，矿山，水电，物流等工程机械）；小管件焊接（家具/运动器材/自行车/摩托车/医疗器械等）；柜体（通讯机柜，电气机箱机柜 电梯）；轨道交通（矿山，火车，地铁，轻轨等）；轮船、汽车；军工企业；食品机械：厨具等；木工、建材；学校、科研等其他行业；家电、办公设备电器；机床、设备行业；飞机、航天交通设备器材等。
五、三维柔性组合焊接工装夹具发展前景
我国机械加工制造业的工艺水平，特别是焊接工装夹具水平，越来越不适应快速发展的速度和要求。这种现象的存在，原因在于：在我国机械加工行业的传统习惯中，焊接制造工艺的地位不高；而在世界先进发达国家，焊接工艺则倍受关注。可以预见，柔性化的组合工装在汽车制造业、轨道客车制造行业、机械加工行业、钢结构制造行业等将会得到越来越普遍的使用。
参考文献
[1]RIPPEY William.We Need Better Information Connections for Welding Manufacturing[R].NIST Whitepaper，2004.10.
[2]American Welding Society and Edison Welding Institute.Economic Impact and Productivity of Welding[R] .Heavy Manufacturing Industries Report，2001.
[3]王亚军.中国航空焊接/连接技术的发展与未来[OL].
[4]刘志华，赵兵，赵青.21世纪航天工业铝合金焊接工艺技术展望[J].导弹与航天运载技术，2002（5）：63-68.
[5]FAN L Q，KUMAR A Senthil.XML-based Representation in a CBR System for Fixture Design [J].Computer-Aided Design and Applications，2005，2（1/2/3/4）：339-348.
[6]SIEBENALER S P，MELKOTE S N.Prediction of Work-piece Deformation in a Fixture System Using the Finite Element Method [J].International Journal of Machine Tools and Manufacture，2006，46（1）：51-58.