柔性焊接工裝技術(shù)的應(yīng)用

朱云

摘要：本文分析了目前我公司的一些主要產(chǎn)品，以及在車間所使用的工裝中存在的問題， 結(jié)合了我公司現(xiàn)有工裝的優(yōu)缺點， 綜述了柔性工裝、焊接工裝及其設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)， 實現(xiàn)了機車頂蓋工裝的柔性、模塊化設(shè)計，為后續(xù)公司在工裝的投入、生產(chǎn)、設(shè)計等方面積累了一定的經(jīng)驗。此方案所設(shè)計的工裝已獲得發(fā)明專利，專利申請?zhí)枮椋?01310560070.8（有權(quán)）。

關(guān)鍵詞：焊接;柔性;工裝

0? 引言

為了滿足不同用戶的需求，設(shè)計師要設(shè)計多種形式的機車頂棚外形。每一種機車頂棚外形都需要設(shè)計對應(yīng)的頂棚工裝，工裝零部件多采用焊接固定式連接。國內(nèi)傳統(tǒng)的機車頂棚焊接工裝平臺采用專一的設(shè)計原理，專臺專用，需要針對每一種車型設(shè)計相對應(yīng)的機車頂棚焊接工裝平臺。這樣就造成了非常大的工裝投入，增加了制造成本，延長了制造周期。如果產(chǎn)品暫時不生產(chǎn)，還會造成機車頂棚焊接工裝平臺的閑置，從而占用場地，增加不必要的庫存成本。同時，如果該機車頂棚焊接工裝平臺所對應(yīng)的產(chǎn)品不再生產(chǎn)或者停產(chǎn)，這些工裝就會變成廢品，大大降低了工裝的利用率。

1? 機車頂蓋焊接工藝裝備的柔性化設(shè)計

1.1 機車頂蓋的組焊工裝

機車頂蓋的組焊工裝主要是指組焊夾具。它是頂蓋焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中完成組焊程序的最重要、最大的基本工藝裝備。屬于非標(biāo)設(shè)計與制造的工藝裝備。結(jié)合公司所使用的工裝夾具的優(yōu)缺點，在此次機車頂蓋組焊工裝的設(shè)計過程中，特別注重了工裝的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化（即柔性化）設(shè)計，取其共性，將有共性的零部件作為公司內(nèi)部的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件，以便在后續(xù)的工裝設(shè)計中對這些標(biāo)件進行再利用，以提高它的利用率，降低生產(chǎn)成本、縮短產(chǎn)品制造周期。組焊工裝機構(gòu)的機械壓緊結(jié)構(gòu)設(shè)計上要結(jié)合自身的產(chǎn)品充分發(fā)揮、巧妙構(gòu)思力爭制造成結(jié)構(gòu)簡單、操作方便實用的定位—夾緊機構(gòu)。

1.2 機車頂蓋的組焊工裝設(shè)計的特殊性

①頂蓋零部件大多是薄板沖壓件構(gòu)成（彈性件）尺寸大、剛性小、易變形。因而零件尺寸的穩(wěn)定性受材質(zhì)與沖壓工藝等因素影響較大。

②機車頂蓋是一個空間曲面，外形復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，其零件多為大半徑的曲面件。通常用三維坐標(biāo)描述其尺寸關(guān)系。因此，組焊夾具設(shè)計時盡量選用零件規(guī)則的平面或斜面，少用復(fù)雜的曲線或曲面。在很多情況下鈑金用仿形定位，在保證定位可靠的前提下盡量減少零件與定位元件接觸面。

③由于組焊零件是薄板沖壓而成，彈性變形較大，組焊夾具多為過定位設(shè)計。骨架的定位元件有“定位—夾緊”和檢驗零件尺寸的功能，并通過壓緊使零件適度變形到位，起到校正原始尺寸的功能。

1.3 機車頂蓋的組焊平臺的組成部分

本方案在機車頂蓋柔性化焊接平臺得到了充分的應(yīng)用，在近3年均采用此方案設(shè)計了多種車型的工裝，其制造成本均在30000元左右。整體結(jié)構(gòu)主要由底板、底板骨架、滑槽、連接板、立板、氣缸架、氣缸、控制閥等組成。

如圖1所示，該機車柔性化焊接平臺，包括底座1，所述底座1上從左到右等間距固定設(shè)置滑槽2，滑槽2中連接立板3，各立板3之間通過連接板7固定連接成為一體，所述底座1前后兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)軌，每根導(dǎo)軌上設(shè)置可在其上左右移動的氣缸安裝架4，兩個氣缸安裝架4之間設(shè)有橫梁，橫梁上設(shè)有可在其上前后移動的氣缸7。

所示立板3底部通過T型螺栓固定在滑槽2中，為可拆卸連接。

所示連接板6包括連接板主體以及其底面上垂直設(shè)置的若干連接塊，所述若干連接塊分別對應(yīng)每塊立板3并通過螺栓實現(xiàn)可拆卸式連接。連接板6可以拆卸下來更換，以適應(yīng)不同形狀的機車頂棚。這意味著，針對不同的車型只需要設(shè)計出相應(yīng)的立板進行組裝即可。

在設(shè)計之初，我們采用氣缸作為壓緊動力源來壓緊頂蓋。但是，在實際運用過程中發(fā)現(xiàn)，機車頂蓋的曲面半徑較大，無法使用氣缸直接進行壓緊，而且會對氣缸接觸頭產(chǎn)生一個水平分力導(dǎo)致氣缸接觸頭產(chǎn)生彎曲變形，這樣就會很容易損壞氣缸。后采用兩種橫梁進行分階段壓緊，但是卻無法保證其壓緊的對稱性。直到第一批頂蓋完成后也未能解決對頂蓋的曲面壓緊問題。后期經(jīng)過多次試驗總結(jié)，將壓緊結(jié)構(gòu)分段壓緊（如圖2）。

此方案是先將氣缸3在中心位置落下壓緊，再將氣缸2和氣缸4分別落至B、B`點，AB與AB`之間采用連桿支撐用來抵消氣缸接觸頭在圓弧上所產(chǎn)生的水平分力。同理，氣缸1和氣缸5落至C、C`點，BC與B`C`之間采用連桿支撐用來抵消氣缸接觸頭在圓弧上所產(chǎn)生的水平分力。

由于本次機車頂蓋的組焊平臺所采用的是柔性化設(shè)計，并不是一個專用工裝。在設(shè)計中盡量使用標(biāo)準(zhǔn)化的零部件或夾具，建立企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化的零部件庫。通過對產(chǎn)品以及對目前公司所使用的工裝進行分析，對機車頂蓋組焊工裝的平臺與骨架部分采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，來達到對平臺與骨架的再利用，充分發(fā)揮柔性工裝的優(yōu)越性。

2? 結(jié)論

利用此方案的所設(shè)計的工裝可以縮短了設(shè)計制造的周期，節(jié)約了原材料與加工費用。同時，也便于后期改型和更新?lián)Q代。另外使用標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化設(shè)計的零部件約有50～70%的重復(fù)利用率，可以節(jié)約工裝制造成本的70%左右，從而降低生產(chǎn)制造成本。

參考文獻：

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