柔性组合夹具在汽车零部件制造中的应用研究

广汽研究院 马 继

柔性组合夹具在汽车零部件制造中的应用研究

广汽研究院 马 继

现在汽车作为常见的交通运输工具，为满足实际使用需求，行业生产制造量不断增加，并且已经由传统的大批量生产模式转变为中小批量生产模式，基于此就需要提高机械制造系统的柔性。确定柔性制造系统在研究开发中的地位，提高对组合夹具的重视，根据其所具有的特点，可以将其应用到汽车零部件制造中，通过有效控制，争取提高产品制造效率，本文对此进行了简单分析。

柔性；组合夹具；零部件制造

柔性组合夹具具有很高的系列化、标准化以及通用化特点，在实际操作中所需时间仅仅为专用夹具的5%～20%，具有更大的实用性优势。基于其所具有的特点，将其应用到汽车零部件制造中，为充分发挥其所具有的优势，需要掌握汽车零部件制造要求，确定应用方向和要点，从不同方面出发，做好应用措施控制，提高产品制造综合效率。

1.组合夹具特点

根据结构型式划分，组合夹具主要包括三中类型，即孔系组合夹具、槽系组合夹具以及组合冲模，其中槽系组合夹具又包括8mm、12mm与16mm三种，为常见的小型、中型与大型组合夹具，所适用方向不同，需要根据零部件制造实际需求选择。

2.组合夹具特点

2.1 通用性

应用组合夹具来进行零部件制造，在实际应用中具有很强的通用性，其基于机床夹具元件高度标准化形成，可以根据需求重复利用。其尺寸精度和几何精度比较高，同时还具有较高的硬度与耐磨性，能够适应大部分机械零部件加工需求。并且元件具有完全互换性，平均寿命超过15年[1]。将其应用到汽车机械零部件制造中，可以根据需求对各元件进行组装拼接，形成不同结构型式，来满足各类产品加工需求。

2.2 经济性

与普通夹具相比，组合夹具在机械产品加工制造中的应用具有更高的经济性，在使用后将其拆散，其他元件可以继续使用，解决了库存难题，并且还可以提高夹具利用率，避免造成资源浪费。同时，就实际应用效果来看，还能够减少夹具制造时间，并节省了该部分费用，使得成本投入更少，在提高经济性的同时，降低劳动强度。

2.3 适用性

组合夹具在机械零件制造加工中具有很强的适用性，包括车、钻、铣、磨、刨等工艺，以及划线、装配、检验、焊接等方面也具有较高的应用效率[2]。

2.柔性组合夹具的形式与制造

柔性制造技术性现在已经得到了广泛的应用，形成了柔性制造单元与柔性制造系统相结合的现代先进制造方式，在制造过程中能够实现由机床自主决定所制造零件的各项参数，包括长短、样式、大小等，无需安装刀具引导，便可灵活控制刀具与零件之间的位置，是促进柔性组合夹具形成的重要基础。组合夹具主要功能就是按照要求将零件准确的放入到机床生产线内，完成后续制造工艺，与传统的夹具相比，将对工作时效的要求转换到整体工作效率上，现在已经成为简单、高效的柔性配置。

在对柔性组合夹具进行设计时，就以柔性制造单元为代表，对产品多个制造程序进行有效集合，提高产品制造综合效率，满足一次安装同时完成多个程序生产的要求。与传统生产模式相比，柔性组合夹具、机床以及产品部件等存在巨大的差异性，哟趋势组合夹具底部，应多设置待生产部件，在零部件制造过程中，与其特性相同的夹具可以在机床外进行安装或者卸载作业，以及底部所安装的夹具可以在传输系统内周转。在进入到机床生产线的被加工工件成型后，内外夹具进行互换，并自动卸载产品部件，直接代替了停机取件工序，因此具有更高的加工效率。就柔性组合夹具在机械零部件加工制造中应用效果来看，其会与机床产生密切联系，并且能够与工作台面上以及机床托板有效连接，部分情况下托板还会按照柔性组合夹具进行设计，最后以机床的附件形式出现，使得柔性制造行业不断发展[3]。

3.柔性组合夹具形成与应用

3.1 数控机床应用

为满足社会发展需求，机械制造行业发展迅速，同时也对组合夹具数控机床提出了更多要求，将其与普通机床进行有效区分。将柔性组合夹具应用到数控机床中，要求组加工时具有良好的刚度，可以满足大功率、高速度切削作业要求，并保证具有较高的精度，可以将夹具产生的定位与夹紧误差控制到最小。并且，为提高零部件加工制造综合效率，要求组合夹具元件可以大、中有效融合，并安装到同一块基础板上，满足单件、多件同时加工作业要求。其中，孔系夹具的应用，定位需要依靠销孔来实现，要提前确定坐标孔系，然后按照专业要求进行组装即可，省略了对机床工件坐标的测量、调整等环节。如果实际产品制造中，应用多夹具基础板，可以将元件组装成一个大零件夹具，或者也可以组装成多个小零件夹具，具有良好的柔性以及工效。一般对于数控机床与柔性制造系统，可以选择应用孔系组合夹具。

3.2 焊接工艺应用

对汽车零部件制造工艺进行分析，可以确定以往焊接工序基本上全部采用手工焊接临时组装形式，并搭配应用焊接夹具作业，无法保证工作效率。而柔性组合夹具的应用，可以通过安装焊接零件、多种标准角度支承以及各种附件形成三维工作台，具有较强的坚实度，加工操作控制难度小，并且能够保证稳定性与平直度在0.033mm/m以内。三维工作台设计成单独使用，或者是利用螺栓对多个工作台进行连接，满足不同尺寸类型的零部件制作要求。确定工作台作为焊接家夹具的核心元件，并且将其设计成遍布孔径为28mm与100mm孔的工作台面，并对其四周设置网状孔系，对于有精确度要求的零部件制造工艺，可以设置网孔密度更大的辅助板，一般网状孔距为50mm～60mm，可以被灵活安装到平台上[4]。另外，为提高零部件焊接工艺效率，需要就每个焊接夹具工作台面放置一本夹具组装手册，内容包括元件照片、图形以及相关资料等，作为组装作业的指导材料。

3.3 特殊工艺应用

在面对复杂性高、尺寸较大、精度高以及定位压紧难度大的零部件时，应用柔性组合夹具进行制造，还需要采取一定措施进行调整，以免单纯组合夹具无法满足加工要求。一方面，应设计专用零件与组合夹具元件进行组合使用，例如常见的专用定位芯轴与钻模板。在定位工件孔时，基本上对于不是最后工序，孔径并不固定，还留有磨量进行处理。产品图样与制造工艺存在一定差异，因此孔所预留的磨量也不同，组合夹具无法完全满足要求，通过设计制造专用定位芯轴与定位盘，将其下面配合组合夹具元件，上面则与零件孔配合，便可有效解决定位精度问题。另一方面，应用半组合夹具方式加工，主要针对加工程序复杂，且精度要求高的零部件，无法通过组合夹具以及专用夹具满足制造要求，便可以通过半组合夹具方式处理。

4.结束语

柔性组合夹具现在已经得到了广泛的应用，并且对于常规夹具相比，在实际应用中具有更大的优势。就其发展趋势分析，将会逐渐实现多功能模块化、专用夹具与组合夹具一体化发展，根据汽车零部件加工制造需求灵活选择夹具组合拼装方式，更好的适应各种精度、复杂度以及尺寸的加工需求，在保证产品制造质量的同时，提高加工制造的综合效率，对促进机械加工制造行业的进一步发展具有重要意义。

[1]李卫涛．柔性组合夹具在汽车零部件制造中的应用探讨[J]．中国高新技术企业,2017,(05):59-60．

[2]刘伟．柔性组合夹具在汽车零部件制造中的应用[J]．现代零部件,2013,(04):30-32．

[3]朱培元．柔性制造技术在汽车零部件制造中的应用[J]．现代零部件,2009,(04):35-38．

[4]李娟,刘洪伟．柔性制造系统中组合夹具在制造业中的应用[J]．重型机械科技,2007,(01):51-52．