柔性工装焊接生产线

三维柔性焊接工装打造柔性焊接生产线

摘要：  柔性焊接生产线是现代焊接领域积极推广的利用成组技术原理而形成的高效流转的焊接生产过程，三维柔性焊接工装可改变传统的专用工装品种多、占有效面积多、难以保管、设计成本高、维护成本高等弊端。利用CAD 辅助设计建立焊接定位和夹紧模型，使三维柔性焊接工装应用更为灵活和广泛。

关键词：焊接工装  三维柔性焊接工装  柔性焊接生产线

     二十世纪五六十年代我国已有少数企业利用成组技术组织生产。二十世纪七十年代柔性制造系统( FMS) 出现并成为解决中小批量生产新途径后，成组生产组织的思想被融到柔性生产系统中，有效提高了生产柔性，很好地解决了多品种小批量生产的问题，有很好的应用价值。成组技术揭示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物能够采用同一方法进行处理，以便提高效益。全面采用成组技术会从根本上影响企业内部的管理体制和工作方式，提高标准化、专业化和自动化程度。在机械制造工程中，成组技术是计算机辅助制造的基础，将成组哲理用于设计、制造和管理等整个生产系统，改变多品种小批量生产方式，灵活应用三维柔性焊接工装组件，形成柔性焊接生产线，在保证质量的前提下大大提高了生产效率。

一、三维柔性焊接工装的设计理念

三维柔性组合焊接工装是将金属切削加工领域使用的组合夹具理论运用到钣金等焊接加工领域，是从传统的T 型平台，槽系平台发展起来的三维平面孔系组合夹具系统。是一种新型的数字化、标准化、模块化、通用化的环保工装夹具。

二、三维柔性焊接夹具的组成

三维柔性焊接夹具的组成: 包括一组三维工装平台和一组标准附件。所谓标准附件是有统一图纸并按尺寸精度要求经机械加工完成的具有互换性的零件，包括各类型的定位角铁、压紧件、连接件、紧固件、支承件。图1三维工装平台，由五面孔系平台和机架组成  图2 为三维柔性组合工装平台组合示意图

 

图1                                       图2

图3为三维柔性组合焊接夹具的使用案例图

图3

三、 柔性焊接生产线的设想

基于对柔性焊接夹具的组成的了解和生产现场焊接工位的整体考虑，提出了柔性焊接生产线的设

想。对于纺机生产企业，以产品零件类型可形成多条柔性焊接生产线。

1． 柔性框架焊接生产线

对不同框架结合件利用CAD 设计好各种框架图的定位点和夹紧点，采用一套柔性焊接夹具来完成定位夹紧的不同组合。

2．柔性焊接生产线设计过程

2．1 设计焊接工艺过程卡

2．2 设计部装焊接装夹指导卡

2．3 设计总装焊接装夹指导卡

2．4 根据设计选用的定位夹紧元件，绘制三维装夹图

当同批次第一个结合件焊接完成并检验合格后，用同样的工装即可完成批量焊接。当下一批次同样零件需要生产时，只需按照已设计好的三维工装图( 如图4) 及定位夹紧元件明细调用，在很短的时间内即可完成焊接工装的组合。

3． 对于机架类、墙板类、门罩类等其他类型的零部件焊接，其设计原理与上述是一致的，只是针对不同的零部件选用不同的定位、夹紧零件和焊接平台。以梳棉机机架为例，用一张柔性焊接平台，先进行底座结合件焊接，再进行左、右侧墙板结合件的焊接，最后进行机架结合件的组合焊接。

如下图所示，这样形成了一条焊接流水线。

 

 

 

柔性焊接生产线的实际使用现场：

 

四、 柔性焊接生产线的特点

1． 经济性

利用CAD 将各类所需焊接的零件进行数模模拟装配，在一套柔性焊接夹具系统上可组合不同规格形状的产品重复使用，可以免去高成本的大量专用工装的制件及储放，更换一个产品只需按数模组合，即可实现工装化操作。

2． 柔性化

三维焊接工作台非常坚固，可承受非常高的载重量，它的五个工作面可以根据需要任意扩展延伸，在工作台面范围内的三维尺寸可以任意方便的调整定位装夹，这个模块化系统在安装、调整和装夹工件中完美的体现了通用柔性功能。

3． 精确化

在装配或焊接过程中，按照焊接装夹指导卡选用标准的定位件、连接件、夹紧件、支撑块，对工件进行精确定位并装夹在各个定位点或定位面上。

五、柔性焊接工装与专用工装比较

1． 工装设计

1．1 工装的设计周期

我们在设计专用工装时必须要详细的了解每一个工件的尺寸和焊接位置，需要与使用者频繁交流，对于较复杂的结合件要设计几套方案，经几个月才可以完成图纸，设计周期长。而三维柔性组合焊接工装是一套标准化、模块化的通用型标准件，应用设计模块进行三维模拟，几小时就可完成设计。

1．2 工装的调试组装时间

专用工装设计和加工完毕后，要在车间进行调试，由于专用工装是针对单一工件开发的，必须详细的与相关工件吻合，所以要想达到预想的效果，必须要经过反复的调试才可完成。三维柔性组合焊接工

装整套产品全部是标准件，根据所焊接的工件能自由变化。所有标准件全部用定位销连接，孔对孔插

入锁紧即可。

1．3 工装一次性投入的成本

由于本公司是多品种生产，精度要求较高的品种都要有专用工装，所以工装投入的成本很高。三维柔性组合焊接工装只需根据所焊接的工件配置相应大小的工作台以及一定数量的附件，一次性投入的成本虽然较高，但可以供多种结合件反复使用，综合成本较低。

1．4 新产品开发时增加的成本

作为一家焊接生产公司，一定会不断的进行现有产品的改良和新产品的开发，而开发试制的过程中同样需要新的焊接工装。如果是用专用工装，那么一定要等专用工装的开发设计调试后才能进行新产品的试制，这样会严重影响公司研发的速度。使用三维柔性组合焊接工装模块，根据新产品的各种尺寸及焊接要求进行组合，能迅速的设计出焊接工装图并进行组装，满足新产品研发的需要，很好的节省了时间和成本。

2 .工装使用

2．1 适用范围

专用工装只是针对特定的工件而设计，所以针对性很强，只适合单一产品的装夹需求。三维柔性组合焊接工装其焊接平台的五个面都可以扩展，从二维的平面到三维的立体都可以进行装夹，随着工件的不同可以灵活的调整装夹位置。而且复杂的组件可以分步装夹完成，适用性很广。

2．2 装夹的速度

在前期工装调试都全部完成的情况下，专用工装的定位点都是预定好的死点，不存在工装变动的情况，所以针对某一工件的整体装夹速度较快，三维柔性组合焊接工装整套工装的定位辅助件全部是用销连接，装夹的过程需根据工件不同做不同的调整，在批量生产的时候只需定好位置后锁死即可，整体装夹的速度也较快。

2．3 焊接工件尺寸及质量的控制

由于有了合理的工装进行定位和夹紧，减少了应力的反弹和外形尺寸的形变，都能很好的控制尺寸，在焊工水平同等状态下，都能获得较好的焊缝质量。

3 .工装维护

由于专用工装涉及到电控、气动或者液压等动力方式，其结构较为复杂，易损件比较多，维护的成本高。三维柔性组合焊接整套工装全部是金属加工件，没有涉及复杂的控制和传动，几乎没有维护成本。

六、 结束语

三维柔性组合焊接工装夹具具有经济性、灵活性、精确性和耐用性等特点。在焊装生产过程中，选用性能优越的焊接工装夹具对提高焊接产品的精度和质量、缩短加工时间起着非常重要的作用。随着产品焊接生产向小批量、多样化方向发展，在制造过程中，利用柔性化、模块化的三维组合工装替代传统的专用工装形成焊接生产线，不仅可以缩短设计、制造时间，而且可以反复使用，节约成本。在纺织机械制造及其他行业的钣金件、机构件等小批量的生产中，使用柔性组合工装进行焊接生产，是非常经济而实用的方法，尤其在新产品的开发过程中其优越性更明显的显现。