探讨柔性三维组合焊接工装的发展应用

周鹏

徐州巴特工程机械股份有限公司 江苏省徐州市 221000

摘要：柔性三维组合焊接工装夹具能够经由三维空间随意组合，实现任意定位，使得工件焊接工装具有经济性、重复性以及耐用性的特征。经过数十年的快速发展，各项技术愈渐成熟，为工件焊接加工提供了方便，成为许多企业工件加工必不可少的工具。为此，本文简要介绍了柔性三维组合焊接工装基本情况、特征以及结构，并从使用范围、装夹速度等方面介绍了柔性三维组合焊接工装的具体应用，讨论该技术未来的发展方向，以期为柔性三维组合焊接工装的应用以及研发提供一定的参考。

关键词：柔性三维组合焊接工装；焊接工艺；精确性

前言

伴随科学技术的快速发展，机械工业的生产形势已经产生了明显的改变，通常情况下，一种工件仅两年至三年便会被新的工件所替代，为了减少企业投入的成本，同时提高焊接效率，需要应用柔性工装替换传统的工装。柔性三维组合焊接工装的焊接工装夹具结构可以达到标准化、系列化以及通用化，在工装中的运用十分频繁，企业可以预先制作定位件、平板以及锁紧件等，如此便能够加速夹具的预备工作，大幅缩减新工件生产预备的周期。

一、柔性三维组合焊接工装概述

所为焊接工装夹具，指的是将焊接目标精确定位以及可靠夹紧，为工件的装配以及焊接提供便捷，确保工件结构的精确度满足焊接的实际需求。随着机械加工技术的不断发展，焊接工装技术也在不断发展，并从传统加工工艺发展为柔性三维组合焊接工装技术。柔性三维组合焊接工装夹具也可称之为柔性组合夹具以及焊接组合夹具，即通过标准化的技术要求制作而成的标准化、系列化以及通用化的诸多模块构成，所有模块的连接、固定都需要利用孔定位，然后利用锁紧销完成迅速锁紧，模块和模块之间结合工件的规格进行适当的调节，一套完善的工装夹具系统组合可以完成二维与三维空间的建立，使得夹具工装更为便捷

柔性三维组合焊接工装工作台面利用带孔格板的方式，孔直径一般有D28以及D16两种系列。于精度较高的台面之上，间隔100mm都分布有D28的圆形孔或是间隔50mm分布有D16的圆形孔，圆形孔的作用在于拼接不同功能的定位模块以及夹具。各个功能性模块除了台面之外，还包括定位块、直角块以及立柱等多种多样的辅助性模块。模块的设计与构思十分精巧，能够实现多样化的组合以及重复性使用。模块之间用以彼此紧固以及连接的销栓，内部通常使用三个同心钢柱。销栓松开后，钢柱便会退入销栓之中，销栓便可快速插入模块的孔中，而用手将其拧紧之后，三个钢柱则相应弹出，自动对准且将模块夹紧。工作人员将扳手钣紧之后，模块的夹紧力高达5吨，而剪切力则可达到25吨。

二、柔性三维组合焊接工装的特点

（一）生产效率提升

三维柔性组合焊接工装适用于新工件小批量的焊接工作。通过该工装技术，企业不只是可以迅速制作样品以及产品，还能够及时结合工件外形、尺寸的改变进行调整，以满足产品焊接的实际需求。故而，企业可以利用该工装技术提升产品整体生产效率。工作人员通过高精度的三维平台、定位设备以及夹装设施可以在数个小时便完成工件所必要的焊接工装，以尽快满足新工件焊接结构件生产的实际需要。

（二）经济性优秀

如今，企业不断研发新的工件，普遍以小批量工件为主。传统采用的工装技术因为缺少通用性，所以运用的频率较低，且需要占用大量场地，保管也需要投入大量成本。柔性三维组合焊接工装技术可以实现重复应用，使得焊接整体效率以及质量均得到显著的提高，拥有较为理想的经济价值。

（三）产品精度提高

如今，高精度的焊接工件的精度要求较高，对机械切削加工的水准也提出更高的要求。故而，焊接加工需要满足工件焊接精度的实际需求，且必须较工件焊接精确度更高。三维组合焊接工装借由定位销实现连接，夹具的安装精准度高达1T8之上，已然符合当前高精度焊接工艺的实际需要。

三、柔性三维组合焊接工装的结构

（一）三维平台

三维平台通常是铸造或是焊接件，经由机加工之后，三维平台之中总计5个工作平面，所有工作平面必须具有较高的平面度，且工作平面之上的呈网状布局了大小完全相同的高精度销孔，各个销孔之间间隔距离拥有较高的精确度，以确保定位块、夹紧设施以及定位轴等工装的定位精确度。销孔之中安设定位销，用以完成各个定位装置以及夹紧装置之间的连接，同时针对不同类型的工件予以迅速且精确的定位以及装夹。

（二）定位装置

定位装置具体包含了定位销、V形块、定位铁角等。定位销是最为基础的定位装置，平台之中所有的部件均依靠定位销完成连接。定位销之上设计了快速连接机构，内部含有滚珠，将其旋紧之后便可完成连接部件的固定。定位块可以为工件提供更为简单且便捷的定位面，应用定位销将其安设在三维平台之上，尺寸的调整可以利用垫片，也可利用微调螺栓。

（三）夹紧装置

夹紧装置的夹紧方法十分丰富，包含螺旋夹紧以及气动夹紧等诸多方式。夹紧装置可以实现各个方向的夹紧，包括平面、垂直以及45°夹紧。

四、柔性三维组合焊接工装的应用与发展

（一）柔性三维组合焊接工装的应用

从适用范围而言，专用的工装多针对一种工件所设计，因此具有较强的针对性，也仅满足一种产品的装夹需要。柔性三维组合焊接工装所有工作面均可扩展，从二维平面发展至三维立体开展夹装，伴随工件的不同，还可以对装夹位置进行适当的调节。即便是复杂的组件，也可经过分步装夹实现，所以具有优秀的适用性。柔性三维组合焊接工装的应用需要注意如下方面内容：

第一，装夹速度的控制。工作人员在完成工装调试环节工作之后，专用工装定位点均为已经预设的点，不会出现工装变动的状况，因此在对工件进行整体装夹时，速度相对较快。三维柔性组合焊接工装所有工装的定位辅助工件均通过销完成连接，装夹期间需要结合目标工件的不同予以适当的调节，若需要批量生产，则需要在完成定位之后进行锁定，整体的装夹速度便可得到有效的提高。

第二，焊接尺寸以及质量的管控。因为拥有科学的工装完成定位以及夹紧工作，避免了应力影响之下产生的反弹以及形变现象，可以对尺寸形成有效的控制，若在焊接工作人员水平相同的情况下，可以有效提高焊缝整体质量。

（二）柔性三维组合焊接工装发展

我国机械加工制造业的工艺水平，尤其是焊接工装夹具工艺水准，逐渐无法满足快速发展的速度以及实际需求。而这一现象出现的根本原因在于我国机械加工行业体系之中，焊接制造业工艺地位本就较低。但是世界先进发达国家，却十分重视焊接工艺。未来发展中，柔性化组合工装在汽车制造行业、机械加工行业的应用将更为广泛与普及。为此，各个企业需要不断研发新的焊接工装技术，增加其通用性以及经济性，以满足我国机械加工对焊接工装的实际需求。

结语

柔性三维组合焊接工装拥有经济性、灵活性等诸多特征。焊接工装生产期间，工作人员选用优秀的焊接工装夹具不仅可以提高焊接产品的质量，同时能够提高工作效率，有助于提高企业的经济效益。为此，机械加工制造企业需要明确柔性三维组合焊接工装的使用特点、结构以及应用方法，不断推动企业生产效率与产品质量，为企业谋求进一步的发展。

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