汽車零部件制造中柔性組合夾具的運(yùn)用探究

楊明林 潘吳杰

摘要：汽車制造行業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要影響。在科學(xué)技術(shù)推動(dòng)下，汽車零部件制造越來(lái)越精密化和標(biāo)準(zhǔn)化，柔性組合夾具以其自身獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際運(yùn)用中可以大大提高制造的智能化和自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)成本最低化的同時(shí)也滿足了市場(chǎng)發(fā)展的需要。本文立足于實(shí)際，對(duì)當(dāng)前柔性組合夾具在汽車零部件制造中的具體運(yùn)用進(jìn)行了分析，以作為參考。

Abstract： The rapid development of automobile manufacturing industry has an important impact on the current social and economic development. Under the promotion of science and technology， automobile parts manufacturing more and more precision and standardization， flexible combination fixture with its own unique advantages， in the actual use can greatly improve the intelligent and automation of manufacturing， to achieve the lowest cost at the same time to meet the needs of market development. Based on the actual situation， this paper analyzes the concrete application of flexible combination fixture in auto parts manufacturing for reference.

關(guān)鍵詞：汽車制造;零部件;柔性組合夾具;運(yùn)用

Key words： automobile manufacturing;parts;flexible combination fixture;application

中圖分類號(hào)：U463.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?; ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）11-0094-02

0? 引言

人們生活質(zhì)量的提高，對(duì)于汽車需求日漸增大，對(duì)于汽車制造行業(yè)來(lái)說(shuō)不僅僅是一次機(jī)遇更是一種發(fā)展挑戰(zhàn)。要提高各部件制造系統(tǒng)的柔性，就需要重點(diǎn)關(guān)注組合夾具的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)柔性組合夾具的高效運(yùn)用，從而提高汽車制造的良率，為社會(huì)提供更多高質(zhì)量汽車種類。

1? 汽車制造中組合夾具運(yùn)用的特點(diǎn)

汽車生產(chǎn)制造中，涉及到的零部件種類較多，在實(shí)際組裝制造中對(duì)于組合夾具的使用必不可少。結(jié)合當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)情況，從組合夾具的結(jié)構(gòu)形式入手，可以將其大致劃分為三個(gè)種類：一是槽系組合夾具;二是孔系組合夾具;三是組合沖模。三種不同的組合夾具類型需要根據(jù)實(shí)際制造標(biāo)準(zhǔn)合理選擇，不可盲目，例如槽系組合夾具就包含有12mm、16mm等。

1.1 經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)

相對(duì)于過(guò)去的夾具使用來(lái)說(shuō)，組合夾具的運(yùn)用更具有高效性和經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)對(duì)各種夾具的組合使用可以滿足不同零部件的安裝，之后再將其進(jìn)行拆卸，還可以使用到其它元件中，這樣就避免了庫(kù)存問(wèn)題出現(xiàn)，也滿足了節(jié)約資源的客觀要求。從制造的時(shí)效性來(lái)看，它的經(jīng)濟(jì)性還可以最大程度的壓縮成本，縮短制造夾具所需要的時(shí)間，有效減輕了人力勞動(dòng)的強(qiáng)度，得到了普遍采納。

1.2 通用性特點(diǎn)

一般來(lái)說(shuō)，汽車零部件制造中對(duì)于組合夾具的運(yùn)用并不是隨意盲目的，首要的運(yùn)用出發(fā)點(diǎn)就是提高制造的標(biāo)準(zhǔn)化和精密化，從此角度就可以看出組合夾具是具有很明顯的通用性的，并且也可以實(shí)現(xiàn)多次循環(huán)利用。實(shí)際運(yùn)用中的組合夾具具有很高的幾何精度和尺寸精度，這是人工所難以達(dá)到的，而且它的耐磨性和硬度也可以滿足大多數(shù)零部件的生產(chǎn)加工需要[1]。除此之外，元件之間還具有相互交換的特性，如果在零部件制造中運(yùn)用，能夠按照實(shí)際需要將各元件進(jìn)行針對(duì)性拼接，最后形成多種不同的結(jié)構(gòu)型式滿足多種類加工要求。

1.3 適用性特點(diǎn)

現(xiàn)代汽車行業(yè)為了滿足使用的多樣性，其內(nèi)部功能設(shè)計(jì)越來(lái)越多樣化，這就為零部件制造提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)制造中，組合夾具就體現(xiàn)出了很明顯的適用性，可以在各個(gè)部位中運(yùn)用，例如汽車制造中的鉆、銑、刨、磨等制造工藝，不僅僅是這些工藝，在汽車的裝配、檢驗(yàn)以及焊接等環(huán)節(jié)也有很好的運(yùn)用效果，這是傳統(tǒng)夾具所不具備的。

2? 柔性組合夾具的多樣化和實(shí)際制造

各大汽車制造商對(duì)于柔性組合夾具都有廣泛運(yùn)用，逐漸形成了柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相融合的制造模式。在實(shí)際生產(chǎn)制造中，可以按照生產(chǎn)機(jī)床的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所需要零部件的各項(xiàng)屬性的自主決定，例如各零部件的樣式、大小以及長(zhǎng)短等，這一過(guò)程是不需要安裝刀具引導(dǎo)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具和零部件之間位置的合理控制，而這也是柔性?shī)A具形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。從功能性方面來(lái)說(shuō)，組合夾具就是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)保證零部件和機(jī)床生產(chǎn)線之間放置位置的精確，相對(duì)于傳統(tǒng)夾具運(yùn)用來(lái)說(shuō)，它實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)時(shí)效性的高效轉(zhuǎn)換，整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單、高效。

柔性組合夾具在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，要將柔性制造單位作為代表，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同產(chǎn)品不同制造程序的合理組合，進(jìn)而提高生產(chǎn)制造效率。傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式不具備柔性組合夾具所具有的優(yōu)勢(shì)。在零部件制造時(shí)，在和柔性組合夾具特點(diǎn)相一致的夾具可以直接在生產(chǎn)機(jī)床外實(shí)現(xiàn)安裝，同時(shí)在機(jī)床底部所安裝的夾具也可以在傳輸系統(tǒng)內(nèi)部完成周轉(zhuǎn)。進(jìn)入到機(jī)床生產(chǎn)線后，各個(gè)工件加工成型，再對(duì)內(nèi)外部夾具進(jìn)行交換，產(chǎn)品部件直接進(jìn)行自動(dòng)化卸載，代替了之前所需要的停機(jī)取件模式，這樣可以節(jié)省生產(chǎn)工時(shí)，提高生產(chǎn)加工效率[2]。從當(dāng)前柔性組合夾具實(shí)際運(yùn)用效果來(lái)看，它和機(jī)床生產(chǎn)之間有十分密切的聯(lián)系，而且還可以和工作臺(tái)面進(jìn)行有序銜接，在特殊情況下，還可以對(duì)托板進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，最終通過(guò)機(jī)床附件的形式完成，這樣也就間接推動(dòng)了柔性制造行業(yè)的快速發(fā)展和進(jìn)步。

3? 汽車零部件制造中的柔性組合夾具運(yùn)用

3.1 數(shù)控機(jī)床方面

數(shù)控機(jī)床在當(dāng)前多個(gè)機(jī)械制造行業(yè)廣泛應(yīng)用，也是機(jī)械制造加工必不可少的。在汽車制造行業(yè)中，充分運(yùn)用柔性組合夾具，可以大大提高加工效率，提高加工制造的精細(xì)化要求。具體運(yùn)用時(shí)要保證剛度符合要求，尤其是大功率和高速度切削作業(yè)，將精度誤差控制在最小，使組合夾具出現(xiàn)的定位和夾緊誤差降為最小。為了有效提高各個(gè)零部件生產(chǎn)制造的效率，柔性組合夾具要能夠滿足部件之間的融合，再將其合理安裝到一個(gè)基礎(chǔ)板之上，這樣可以完成多件和單件同時(shí)加工。需要注意的是，對(duì)于孔系夾具的運(yùn)用，在進(jìn)行定位時(shí)一定要通過(guò)銷孔來(lái)完成，對(duì)于孔系的坐標(biāo)參數(shù)要提前設(shè)定，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化要求進(jìn)行科學(xué)加工組裝，這一過(guò)程中可以直接簡(jiǎn)化對(duì)機(jī)床工件坐標(biāo)的測(cè)量和調(diào)整步驟，如果制造過(guò)程中所采用的的夾具基礎(chǔ)板較多，就需要把各個(gè)元件進(jìn)行合理拼裝使之形成一個(gè)大零件夾具，根據(jù)情況不同也可以組裝成多個(gè)小零件夾具，它的柔性和加工工效都是十分良好的，不過(guò)在大多數(shù)情況下，數(shù)控機(jī)床在運(yùn)用柔性組合夾具時(shí)，可以采用孔系組合夾具形式，這也是最為簡(jiǎn)單和最實(shí)效的選擇。

3.2 復(fù)雜工藝方面

總的來(lái)說(shuō)，復(fù)雜制造工藝主要是那些大尺寸、高精度以及定位難的部件加工，如果采用傳統(tǒng)的夾具很難確保制造精度，這就需要柔性組合夾具來(lái)完成。在具體運(yùn)用時(shí)要根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，這樣可以滿足實(shí)際制造生產(chǎn)的需要。首先，在組合使用時(shí)，要設(shè)計(jì)專用零件和組合夾具，不能隨意進(jìn)行組合，例如鉆模板和專用定位芯軸進(jìn)行組合，對(duì)于工件孔的定位操作，要注意中間部分的孔徑較為靈活不穩(wěn)固。由于計(jì)劃的產(chǎn)品樣式和實(shí)際加工工藝之間會(huì)存在有一定差異，在對(duì)孔所留出的磨量也要有相應(yīng)調(diào)整，如果組合夾具不能按照要求完成生產(chǎn)，就需要對(duì)所使用的專用定位芯軸和定位盤進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，使其下部和組合夾具元件相協(xié)調(diào)，上部和零部件孔徑相一致，這樣做的目的就是保證零部件定位精度良好[3]。其次，對(duì)于一些制造加工環(huán)節(jié)較為復(fù)雜、加工精度較嚴(yán)格的零部件，在運(yùn)用柔性組合夾具時(shí)要采用半組合夾具的方式，如果直接采用組合夾具或者是專用夾具就很難滿足實(shí)際生產(chǎn)加工要求，半組合夾具方式可以最大程度保證零部件加工精度，不會(huì)出現(xiàn)較明顯誤差。

3.3 焊接工藝方面

從傳統(tǒng)的汽車零部件加工制造流程來(lái)看，在焊接環(huán)節(jié)大多是直接采用手工臨時(shí)組裝形式，而且采用的是焊接夾具進(jìn)行作業(yè)處理，工作效率很難確保。經(jīng)過(guò)近些年的創(chuàng)新發(fā)展，將柔性組合夾具運(yùn)用到零部件制造中，可以有效彌補(bǔ)這些缺陷，具體就是先構(gòu)造一個(gè)穩(wěn)定的三維工作臺(tái)，該工作臺(tái)包含有多個(gè)焊接部件組裝、不同標(biāo)準(zhǔn)角度支撐以及多種不同附件，就穩(wěn)定性而言，該三維工作臺(tái)優(yōu)勢(shì)十分明顯，在實(shí)際加工制造時(shí)它的控制難度也很小，可以使穩(wěn)定性和平直角度始終保持在0.033mm/m范圍內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，三維工作臺(tái)都是單獨(dú)使用的，情況需要的話也可以通過(guò)螺栓實(shí)現(xiàn)不同工作臺(tái)之間的連接，這樣可以完成對(duì)各個(gè)差異化零件的加工制造，在將工作臺(tái)作為焊接的核心元件后，將其規(guī)劃為孔徑大小為28mm和100mm，然后再在工作臺(tái)周圍布置網(wǎng)狀孔系，如果是某些制造精度較高的部件，也可以稍微加大網(wǎng)孔的密度，必要時(shí)還要設(shè)置輔助板，網(wǎng)孔距離最佳大小要保持在50-60mm之間，這樣可以提高其安裝的靈活度，順利安裝在平臺(tái)上[4]。除此之外，按照焊接工藝的高標(biāo)準(zhǔn)以及焊接效率要求，需要有專業(yè)的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)作指導(dǎo)，要在各個(gè)組合夾具工作臺(tái)上明確夾具組裝要點(diǎn)，最好以圖文并茂的形式，要具體包含有各個(gè)元件的加工照片、圖像等等，提供參考指導(dǎo)。

4? 柔性組合夾具在汽車零部件中運(yùn)用的前景

就目前柔性組合夾具運(yùn)用實(shí)際來(lái)看，并不是在汽車每一個(gè)加工制造環(huán)節(jié)中都有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，還需要一段時(shí)間進(jìn)行發(fā)展完善，在確定百分百可行性后再進(jìn)行延伸拓展，這樣可以提高其應(yīng)用效率。例如在當(dāng)前汽車車身焊接工藝中，可以采用智能機(jī)器人來(lái)開(kāi)發(fā)更為簡(jiǎn)單、快速的組合夾具。另一方面，從汽車的實(shí)際結(jié)構(gòu)和實(shí)用性角度來(lái)講，零部件自身的大小和基本形狀可以大體上決定汽車零部件整體結(jié)構(gòu)和變化的相似性，而且在允許的范圍內(nèi)進(jìn)行形式變化，這也是柔性組合夾具的必要條件[5]。需要注意的是，當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)中，柔性組合夾具的運(yùn)用效果較為明顯，發(fā)展前景也十分可觀，但是從柔性組合夾具的操作主體方面來(lái)說(shuō)，我國(guó)并沒(méi)有一支專業(yè)性、水平高的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，對(duì)于具體運(yùn)用中出現(xiàn)的細(xì)節(jié)性問(wèn)題，也很難第一時(shí)間準(zhǔn)確給出解決建議，這就會(huì)在很大程度上制約柔性組合夾具在汽車零部件制造中的運(yùn)用效果。基于此，就需要我國(guó)加大這方面的科研投入力度，對(duì)柔性組合夾具的不同運(yùn)用效果有專項(xiàng)研究，同時(shí)對(duì)于高校來(lái)說(shuō)，也要設(shè)立這方面專業(yè)，盡可能彌補(bǔ)這方面的不足，為柔性組合夾具的實(shí)際運(yùn)用提供良好教育環(huán)境，通過(guò)多方面的協(xié)調(diào)努力共同推動(dòng)柔性組合夾具的發(fā)展，使其在機(jī)械加工制造領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，滿足各行各業(yè)的發(fā)展需要。

5? 總結(jié)

汽車制造行業(yè)日漸成熟，柔性組合夾具作為一種新的加工工藝，在汽車零部件加工制造中運(yùn)用優(yōu)勢(shì)十分明顯，可以大大提高元件加工的精度和密度，減少誤差的同時(shí)也提高了制造效率。具體運(yùn)用時(shí)要結(jié)合柔性組合夾具的自身優(yōu)勢(shì)，為其構(gòu)建合理的運(yùn)用空間，同時(shí)加大這方面的研究力度，使其在更多領(lǐng)域中有更廣泛的應(yīng)用。

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