新型三維柔性組合工裝在汽車制造業(yè)的應(yīng)用 一、 概述 隨著汽車進入家庭、成為私人消費的主要增長點，我國小客車市場上每年都要推出許多新型車型，以 迎合日益膨大的購買人群。市場的發(fā)展對眾多汽車生產(chǎn)商提出了更高的技術(shù)要求以滿足更快的新品開發(fā) 速度。在研發(fā)新車型的過程中，需要一種柔性化、模塊化的三維組合工裝替代傳統(tǒng)的專用工裝，可以縮 短大量的設(shè)計、制造時間，并且可以反復(fù)使用，節(jié)約研制成本。同時，在專用車輛、工程車輛和大客車 的生產(chǎn)中，由于批量小、客戶要求不同，使用柔性化工裝制造，也是非常實用和經(jīng)濟的方法。鑒于上述 理由，我公司引進并向汽車制造行業(yè)推薦一種新型的柔性化三維組合工裝——TIPTOP公司生產(chǎn)的標準組 合夾具。這種組合工裝在世界 國家汽車制造業(yè)上被廣泛使用，并且已經(jīng)證明了它的實用價值，具有 經(jīng)濟性、靈活性、精確性和耐用性的特點。 二、應(yīng)用介紹 焊接工藝是汽車制造業(yè)的主要生產(chǎn)工藝，焊接工裝夾具的應(yīng)用直接關(guān)系到焊接工藝的效率、精度和 質(zhì)量。在中國眾多汽車制造生產(chǎn)廠家中，焊接工裝夾具通常采用的是專用工裝夾具，它是針對一道或幾 道特定的焊接工藝而配備的。隨著目前汽車生產(chǎn)小批量、個性化的發(fā)展趨勢，這類工裝的使用就越來越 受到限制，其設(shè)計生產(chǎn)的周期較長，場地占用較大，重復(fù)使用率較低的缺點充分的暴露出來，這種現(xiàn)狀 很大程度地制約了我國汽車制造業(yè)焊接工藝水平的提高，延長了新車型研發(fā)的周期。在世界 國家的 汽車制造業(yè)，對廣泛使用的焊接工裝夾具已經(jīng)標準化、系列化，設(shè)計時進行合理選用即可。 造業(yè)，對廣泛使用的焊接工裝夾具已經(jīng)標準化、系列化，設(shè)計時進行合理選用即可。 1.使用TIPTOP產(chǎn)品裝夾車身側(cè)圍。整套工裝用標準的U型模塊拼成，左右側(cè)圍可以分開安裝，也可以集中 在一套夾具內(nèi)。 2.在標準平臺上進行拼裝和焊接小型電動汽車。 3.車門生產(chǎn)安裝夾緊。其裝夾方式可以在一個基礎(chǔ)平臺上實現(xiàn)，也可以用模塊搭成垂直位置。 4.在標準工作平臺上制造SUV車的底座 TIPTOP基礎(chǔ)工作平臺的精度是很高的，在其表面每間隔50或100mm距離有定位夾緊孔，可以方便地安裝定 位點和夾緊點。所以在制造發(fā)動機艙、車架、底座等均可使用。 在大型客車、工程車輛的制造中，使用TIPTOP夾具的優(yōu)越性更加明顯。圖７和圖８是在大客車生產(chǎn)上的 使用實例。在實際工作中，可以使用多個工作平臺或各種模塊進行連接和組合，延伸工作區(qū)域，以適合 工件的三維外形尺寸。 目前，在我們的客戶中有德國奔馳公司（施圖加特工廠），寶馬汽車公司，MAN公司，Liebherr公司，施 維英公司，泛亞汽車技術(shù)中心，二汽，神龍汽車等等。 三、產(chǎn)品介紹 TIPTOP公司在承接客戶變化多樣的鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)過程中，運用組合夾具的設(shè)計思想，開發(fā)出組合式三 維焊接組合夾具系統(tǒng)。幾十年的發(fā)展，該產(chǎn)品已經(jīng)成為鋼結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)件以及一切焊接件加工中不可或缺 的工具，用于定位和夾緊。 TIPTOP三維焊接組合夾具系統(tǒng)是一種平面孔系夾緊系統(tǒng)，有D28和D16兩種系列。它以多種形式的工作臺 為基礎(chǔ)，配備多種形狀、多種規(guī)格的標準結(jié)構(gòu)模塊，相互間用它特有的專利產(chǎn)品——定位連接銷拴連接 ，在工作臺上需要焊接和裝配的工件用帶補償?shù)男问蕉鄻拥膶Ｓ檬謩訆A緊器夾緊。根據(jù)需要，也可以配 備液壓、氣動、鏈型等多種形式的夾緊方式。 1．工作臺面 工作臺的五個工作面都有100x100 mm（D28系列）或50x50mm（D16系列）的帶有網(wǎng)格標注的孔。其五 個面的平面、平行、垂直公差精度以及孔與孔的位置精度都是非常高的，保證在臺面上的定位和臺面與 其它模塊之間的組合都具有足夠的使用精度要求。基礎(chǔ)臺面的尺寸從1000x1000mm到4000x2000mm可以任 意選擇，特殊尺寸可以定做。 2．模塊 標準模塊有定位和夾緊直角塊，L型定位塊，U型定位塊，通用擋塊，通用夾緊和定位角模（0 – 225度任意調(diào)節(jié)），V型塊和V型角模。所有模塊上每間隔50或25mm均有標準孔（Φ28或Φ16），可以實現(xiàn) 工件快速定位和夾緊。 3．定位連接銷 這是實現(xiàn)孔系夾緊系統(tǒng)的基礎(chǔ)零件，也是TIPTOP公司的專利產(chǎn)品。用以實現(xiàn)快速的定位和夾緊。銷栓 前端有五個鋼珠，插入定位孔后，手動順時針旋轉(zhuǎn)銷栓（或扳動快速手柄），五個鋼珠彈出并鎖緊在孔 的斜面上，完成定位和夾緊；松開時，反向旋轉(zhuǎn)銷栓，即可拔出。每個銷栓的鎖緊力可達5噸，剪切力25 噸。銷栓的形狀和長度有多種規(guī)格可供選擇。 4．夾緊器 夾緊器按照夾緊方向有平面、垂直、45度夾緊器；按照操作方式有螺栓夾緊、快速夾緊、手柄螺旋夾 緊；還有手工、氣動或液壓。其中帶補償?shù)穆菪龏A緊器 為常用。這種夾緊器在懸臂中增加了彈性伸縮 ，抵消夾緊時的側(cè)向分力，以補償夾具本身的變形和插入過程的中的間隙，保證夾緊力與受力面垂直。 夾緊頭部有碳鋼、不銹鋼、尼龍材料制成，以適合不同的工件要求。如果配備兩點、三點夾緊橋，可以 同時夾緊不同高度的兩個位置的工件。另外也可以按照夾緊的型面加工特殊的夾緊頭。 綜合使用TIPTOP三維焊接組合夾具系統(tǒng)，具有以下特點： 1、經(jīng)濟性 TIPTOP焊接工裝是一種可以自由組合的萬能夾具，以適應(yīng)不同的工件形狀，幾套夾具系統(tǒng)就可以替 代大量高成本的專用工裝，使用該工裝后，每次因產(chǎn)品變化而投入的專用工裝的費用、時間幾乎都可以 不再花錢，在汽車生產(chǎn)日趨多品種、個性化的今天，它的經(jīng)濟性尤為明顯。有數(shù)據(jù)顯示，在國外９套以 上專用焊接夾具的成本（我國５～６套）就開始超過一套柔性夾具。在目前我國汽車制造企業(yè)，每年的 增加幾十套專用焊接夾具是很常見的，選用柔性夾具的經(jīng)濟性是顯而易見的。 2、柔性化 TIPTOP焊接工作臺可以在三維空間進行組合。模塊化系統(tǒng)在安裝、調(diào)整和夾緊工件中完美地體現(xiàn)了 它通用的功能，在大型工件的焊接上，該特點十分突出。 柔性化的另一面體現(xiàn)在操作簡便。在TIPTOP工作臺和模塊上，每個以12.5mm和25mm為倍數(shù)的尺寸可以直 接找到，再配上少量的調(diào)整片，可以非常方便的準確定位。 3、精確性 TIPTOP焊接工裝的所有模塊加工精度均較高，工作平臺在2000mm的范圍內(nèi)定位孔的位置誤差+/- 0.1mm以內(nèi)，完全可以滿足焊接加工的需要。 在裝配或焊接過程中，使用定位塊、連接塊、夾緊器和支撐塊，能夠?qū)ぜ_定位，需要焊接的工件 穩(wěn)定地固定在各個定位點或定位面上。如果需要焊接的工件本身幾何尺寸不準確，也可以很快被檢測出 來，在初加工工序中便得到消除。 4、重復(fù)性 使用CAD設(shè)計系統(tǒng)，你可以非常簡便地對樣件進行模擬裝配，精確的模塊尺寸保證了裝配精度。 在我國汽車制造業(yè)，用樣件進行配件的試生產(chǎn)是常見的模式，TIPTOP產(chǎn)品方便、快速地完成夾具安裝和 調(diào)試，是它的又一特點。 ５、耐用性 工作平臺和模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計中充分考慮了使用剛性和強度的要求，每個標準2000×1000的工作平臺載 重量可達10噸。同時也保證了其重復(fù)定位、夾緊的精度。 工作平臺和模塊的表面經(jīng)過特殊處理，使焊接時產(chǎn)生的飛濺不容易粘上其工作表面。 定位和夾緊銷栓表面經(jīng)過淬火處理，使其不易磨損、經(jīng)久耐用。 四、未來展望 中國的汽車制造業(yè)已有五十年的歷史，只是在近幾年中才得到了飛速的發(fā)展。相比之下，我國汽車 制造業(yè)的工藝水平，特別是焊接工裝夾具水平，顯得越來越不適應(yīng)這種快速發(fā)展的速度和要求。在參加 全國焊接行業(yè)的展覽會時，筆者曾就這個問題，與多位同行進行探討，他們普遍認為：這種現(xiàn)象的存在 ，原因在于：在我國機械加工行業(yè)的傳統(tǒng)習慣中，焊接制造工藝的地位不高；而在世界 發(fā)達國家， 焊接工藝則倍受關(guān)注。目前全世界使用三維柔性焊接組合夾具的工廠有7000多家。可以預(yù)見，柔性化的 組合工裝在汽車制造業(yè)、軌道客車制造行業(yè)、機械加工行業(yè)、鋼結(jié)構(gòu)制造行業(yè)等將會得到越來越普遍的 使用。