探討先進(jìn)焊接工裝夾具在機(jī)械裝備制造中的運(yùn)用

張鵬

（中航飛機(jī)股份有限公司，西安710089）

1 引言

新時(shí)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(jī)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(gè)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(jī)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(jià)值的零部件時(shí)。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(shí)代的發(fā)展以及技術(shù)的進(jìn)步，焊接工裝夾具在機(jī)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(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

①焊接工藝產(chǎn)品的對(duì)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(shì)，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(jìn)焊接工裝夾具在機(jī)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(jī)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(jī)械制造的相關(guān)成本占整個(gè)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jìn)焊接工裝夾具能夠進(jìn)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(biāo)，還能夠同時(shí)兼顧準(zhǔn)確性和完整度。因此，將先進(jìn)焊接工裝夾具應(yīng)用于機(jī)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(shí)過程中，其主要由準(zhǔn)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(jī)械裝備制造中的小部分，其占比很小。因此，在這一過程中，對(duì)于人力資源的消耗也較小。然而，其在準(zhǔn)備以及善后等工作方面，對(duì)于勞動(dòng)力的消耗則很大，進(jìn)而消耗大量的資源。與此同時(shí)，先進(jìn)焊接工裝夾具還能夠簡(jiǎn)化固定工作、每次定位等，進(jìn)而將壓縮焊接流程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化和重組，進(jìn)而形成新的格局。因此，先進(jìn)焊接工裝夾具能夠優(yōu)化現(xiàn)有的資源。

4 先進(jìn)焊接工裝夾具的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，世界上優(yōu)秀的機(jī)械制造企業(yè)逐漸開始引進(jìn)先進(jìn)的焊接技術(shù)，以用于增強(qiáng)企業(yè)綜合實(shí)力的提升。然而，一般情況下，諸多的大型機(jī)械裝備單獨(dú)進(jìn)行焊接的難度是較大的。與此同時(shí)，在質(zhì)量方面和效率方面也很難保障。因此，大部分機(jī)械制造企業(yè)在選擇焊接方式時(shí)，焊接組合夾具不失為一種更好的選擇。與此同時(shí)，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(duì)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(dòng)組合夾具的發(fā)展。模塊化組合夾具是一種利用標(biāo)準(zhǔn)化部件，從而提高自身柔性的技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)還在于能夠進(jìn)一步降低產(chǎn)品的制作生產(chǎn)時(shí)間以及成本。因此，模塊化組合夾具具有很大的優(yōu)勢(shì)。

具體來說，其應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)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(gè)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(duì)于零件的安裝和卸載具有很大的便利性。因此，先進(jìn)焊接工裝夾具在未來的機(jī)械裝備中應(yīng)用將日益廣泛。

5 加強(qiáng)先進(jìn)焊接工裝夾具在機(jī)械裝備制造中運(yùn)用的幾點(diǎn)建議

5.1 焊接組合夾具在機(jī)械裝備制造中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，對(duì)于機(jī)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(jī)械裝備中，鑒于大型的零部件在單獨(dú)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(jī)械裝備制造中應(yīng)用廣泛。為促使焊接組合技術(shù)在機(jī)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(shí)，應(yīng)依據(jù)實(shí)際的需求進(jìn)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(shí)，其就選擇了手工焊接和機(jī)器人自動(dòng)焊接的方式。這種配置的實(shí)用性較大。第二，應(yīng)運(yùn)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(jì)過程中的應(yīng)用

近年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用就是最好的例子。計(jì)算機(jī)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(jì)，還能夠設(shè)計(jì)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(jí)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(jì)過程中的應(yīng)用，從而促使先進(jìn)工裝夾具能夠更加廣泛地應(yīng)用于機(jī)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(qiáng)度，進(jìn)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(shí)際需求出發(fā)，與國內(nèi)外的優(yōu)秀企業(yè)進(jìn)行合作，或者與我國的科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，進(jìn)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(jì)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(shí)際使用方法，進(jìn)而推動(dòng)機(jī)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(jìn)焊接工裝夾具在應(yīng)用于機(jī)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(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有的資源。因此，通過本文的研究，認(rèn)為應(yīng)注重對(duì)相關(guān)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)，還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)信息技術(shù)的應(yīng)用水平，進(jìn)而促使先進(jìn)焊接工裝夾具能夠更好地應(yīng)用于機(jī)械裝備制造中。其中，計(jì)算機(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)械裝備制造行業(yè)提供參考。