柔性組合夾具在汽車零部件制造中的應(yīng)用探討

摘要：在現(xiàn)代化發(fā)展中，柔性組合夾具在汽車零部件的制造中有著重要的作用。隨著柔性制造技術(shù)及現(xiàn)代化制造理念在汽車制造業(yè)中的有效運用，以往的組合夾具技術(shù)也發(fā)生了變化，因此文章對柔性組合夾具在汽車零部件制造中的應(yīng)用進行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：柔性組合夾具；汽車零部件；零部件制造；柔性制造技術(shù)；汽車制造業(yè) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH163 文章編號：1009-2374（2017）05-0059-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.028

在經(jīng)濟快速發(fā)展、社會不斷進步的同時，人們的生活水平也在逐漸提高，市場中各產(chǎn)品的競爭也更加劇烈。為了獲取更多的利益節(jié)省更多的時間，廠商在大規(guī)模生產(chǎn)時不但要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，還要盡可能多地降低成本，縮短制造周期。傳統(tǒng)的制造技術(shù)明顯已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會市場的需求，而柔性組合夾具技術(shù)能在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時滿足市場對小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的需求，使中小批量生產(chǎn)在大批量生產(chǎn)面前有立足之地。

1 柔性制造技術(shù)對柔性組合夾具的影響

自20世紀80年代以來，柔性制造技術(shù)的發(fā)展越來越快且被廣泛的應(yīng)用，形成了FMC與FMS相結(jié)合的具有現(xiàn)代先進技術(shù)水平的制造形式，它的形成對柔性組合夾具有重要的意義。FMC是指柔性制造單元，F(xiàn)MS是指柔性制造系統(tǒng)，在它們的制造過程中機床自主決定所要制造零件的式樣、長短、大小，也就是刀具和零件之間的位置關(guān)系，所以不需要安裝刀具引導。組合夾具的重要工作就是把零件準確地放入到機床的生產(chǎn)線中，這種先進的機床具有很多夾具的功能，比如說分度夾具、引導刀具及角度形狀等，各種虎鉗漸漸的成為它的輔助附件，夾具的形狀也隨之變得越來越簡單。與傳統(tǒng)的“分離體制”技術(shù)相比，如今“集成體制”柔性制造技術(shù)更能滿足制造的需求，機床上各部件能有效地結(jié)合在一起，形成一個綜合系統(tǒng)。制造過程中不再一味地要求工作時效，相反要求提高總體的工作效率。以往的積木式組合夾具在新時代制造原理的引導下被灌注了新的意義。結(jié)構(gòu)靈活多變的夾具組合其傳統(tǒng)優(yōu)勢之處，被行業(yè)內(nèi)部稱之為“同當代機床最為快捷、最為簡單、最為匹配的且具備柔性的配置”。

2 柔性組合夾具的形成和運用

2.1 柔性元件的設(shè)計

生產(chǎn)中心是以FMC為代表，是將產(chǎn)品部件的多個制造程序集中起來高效率的生產(chǎn)，組合夾具安裝一次就能同時完成多個程序的生產(chǎn)。機床、組合夾具及產(chǎn)品部件和過去的生產(chǎn)模式是截然不同的關(guān)系，其是在組合夾具的底部，盡最大可能地裝置多個需要生產(chǎn)的部件，而且當這套夾具正在運作時，和其擁有同種特性的夾具也同時在機床外進行安裝亦或是卸載部件，乃至裝置在底板上的夾具還有可能在傳輸系統(tǒng)里中周轉(zhuǎn)。組合夾具能夠確保被生產(chǎn)的工件準確地放入機床的生產(chǎn)線里，夾具上的產(chǎn)品部件都成型以后，機床內(nèi)部的夾具同機床外部的夾具進行互換，二者迅速地完成連接。因為機床外部具有安裝、自卸產(chǎn)品部件的功能，這相對縮減了機床的停機時間。因此，柔性組合夾具在元件系列的設(shè)計上發(fā)展出與其相適應(yīng)和匹配的元件系列。通常形式下，夾具和工件單一加工工序主要是以工件整個加工過程之間相互聯(lián)系，以此形成了多種夾具為主要代表的柔性組合夾具，這種組合夾具主要有基礎(chǔ)板和基礎(chǔ)角鐵、T形基礎(chǔ)、方箱等幾何形狀的基礎(chǔ)件系列。在其使用過程中，這些元件最大的特點就是：在與機床工作臺聯(lián)接過程中會形成一種密切的關(guān)系，同時這種形式可以與工作臺面上或者是機床的托板相連接，有的時候托板會按照柔性的組合夾具來進行設(shè)計，并作為機床的附件出現(xiàn)。隨著柔性組合夾具的不斷發(fā)展，這也進一步推動了柔性制造技術(shù)的發(fā)展。

2.2 在汽車零部件制造中采用柔性組合夾具

在使用柔性制造技術(shù)時，機床的夾具在整個生產(chǎn)過程中產(chǎn)生著巨大的作用。從計算機的集成制造系統(tǒng)來看，大部分單位的柔性制造生產(chǎn)系統(tǒng)都不是很完善。對此為了將這種系統(tǒng)更加的智能化，形成機床和加工零件之間進行對接過程中實現(xiàn)自動化或者是柔性化，實現(xiàn)這種自動化生產(chǎn)模式是非常難的。這種智能化較高的生產(chǎn)技術(shù)，務(wù)必要在某一技術(shù)中有所突破才可以，如果要覆蓋全行業(yè)是不容易實現(xiàn)的。理想狀態(tài)柔性化實現(xiàn)的最便捷途徑，就是從之前的組成夾具進行優(yōu)化，進而可以體現(xiàn)出柔性化。隨著柔性組合夾具的不斷發(fā)展，其中柔性組合夾具在其技術(shù)制造過程中也取得了前所未有的突破，其中將柔性組合夾具應(yīng)用在汽車行業(yè)中，在此過程中也取得了一定的成績。柔性化組合夾具和元件系列和機床之間的關(guān)系密不可分，當元件系統(tǒng)在壓縮時，柔性組合夾具技術(shù)就會在機床上被應(yīng)用，夾具的結(jié)構(gòu)將會從復雜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成為簡單結(jié)構(gòu)。比如在汽車柔性制造過程中，將會使用許多的柔性組合夾具，特別是發(fā)動機、變速器或者離合器等關(guān)鍵部分的零件。例如離合器與變速器這種主要是由殼體或者蓋子組成，被廣泛應(yīng)用在零件夾具結(jié)構(gòu)制造中，進而使得兩面加工更加的現(xiàn)實。這種零件通常都是由鋁合金材料組成，在此過程中都是保持一種加工剛度特性，其中理想的典型柔性組合夾具都是各種技術(shù)應(yīng)用所體現(xiàn)出的結(jié)果。對此需要加強這一方面的技術(shù)研究和發(fā)展，下面簡單列舉幾種柔性組合夾具的實例：

從圖1可以看到，汽車離合器殼體零件是在立式加工中心中所生產(chǎn)的，其主要使用的是組合夾具。這種夾具局限在定位和加緊元件的功能之上，其中系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，其中工作人員對夾具組裝只需要30min，在進行柔性化生產(chǎn)過程中可以從中看出其速度。圖2是一種汽車離合器中的殼體零部件，這種部件主要是在臥式加工中心中使用柔性組合夾具。從中不難看出，夾具雖然是圍繞零件的框架式結(jié)構(gòu)，可是也要充分考慮到整體的加工狀態(tài)，框柱組成雙體并作加固，其中各種定位點和輔助支撐點相對要處于合適位置。

在對加工柔性組合夾具進行管理過程中，主要涵蓋了各種元件和人的組合系統(tǒng)，同時兩種不同的環(huán)境中出現(xiàn)各種元件配置或者是在生產(chǎn)準備過程中形成的管理位置、元件管理及技術(shù)管理等，換而言之，技術(shù)的發(fā)揮和管理水平之間存在著柔性化的關(guān)系。從技術(shù)管理層面來看，管理的重要性則顯現(xiàn)得更為突出。這是由于傳統(tǒng)的組合夾具已經(jīng)不能適應(yīng)當前的生產(chǎn)需求，對此需要建立起一種科學的夾具組裝站，并對其相關(guān)夾具進行科學管理，以此推動柔性夾具的進一步發(fā)展與創(chuàng)新。

3 發(fā)展趨勢

柔性組合夾具是不可能在每一個方面都實現(xiàn)柔性化的，因此針對某一個方面合理發(fā)展與之適應(yīng)的柔性組合夾具系列，待到發(fā)展成熟后再向其他方面逐漸拓展，這樣就能開發(fā)出更高技術(shù)的柔性組合夾具。比如在汽車的車身焊接夾具中可以利用高技術(shù)的機器人技術(shù)來開發(fā)更為簡捷的柔性焊接組合夾具，其中采用的夾緊技術(shù)更先進、快速、可靠。傳統(tǒng)的組合夾具元件這里已經(jīng)可以完全拋棄，采用先進技術(shù)組合的配件自然也是最先進的夾具結(jié)構(gòu)組合。而汽車零部件的大小和形狀基本決定了汽車零部件的結(jié)構(gòu)和變化的相似性，在合理的范圍內(nèi)改變也是柔性組合夾具的必要條件。但需要明確的是，雖然柔性組合夾具有著更為可觀的應(yīng)用前景，但我國缺少專業(yè)的、高水平的柔性組合夾具人才這是不爭的事實，為了解決這一問題，我國高校、政府和社會應(yīng)多培養(yǎng)這方面的人才，這樣才能從根本上促使柔性組合夾具取得更好的發(fā)展，在促進我國社會經(jīng)濟發(fā)展中做出更大的

貢獻。

4 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化發(fā)展柔性組合夾具的今天，技術(shù)研發(fā)者只有了解柔性組合夾具的特點和發(fā)展方向，理解柔性制造的特點和基本技術(shù)，才能研發(fā)出新型的適應(yīng)市場的柔性組合夾具，只有研發(fā)出與市場發(fā)展需求相符的柔性組合夾具發(fā)展，才能真正受到各大企業(yè)的普遍歡迎和認可，但想要達到這一目的還需要我國有關(guān)人員對柔性制造的技術(shù)和特征深入研究。在不久的將來，柔性組合夾具必定能造福于更多的領(lǐng)域，在各大領(lǐng)域內(nèi)得到更為普遍的應(yīng)用。

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作者簡介：李衛(wèi)濤（1984-），男，陜西商洛人，供職于廣州櫻泰汽車飾件有限公司，研究方向：汽車零部件工藝技術(shù)。

（責任編輯：蔣建華）