焊接工装夹具在生产中的应用与设计实践

庄丹

摘 要：在机械设备制造业不断发展的过程中，我国的焊接技术也在不断更新，非常多的领域在使用焊接技术，更先进的设备和仪器也都进入了机械焊接的工艺之中。当然，焊接不仅仅只是一种机械加工技术，它承载的更是我国制造业发展的希望。近年来，焊接工装夹具也渐渐地出现在社会眼中，它的存在就是为了保证焊接工艺更加合理、更具有准确性、更能提高整个流程的工作效率，从而降低企业成本。我国的发展速度不像以前缓慢，在焊接方面就已经有焊接机器人出现，它可以在装备制造的时候帮助焊接工艺实现自动化和智能化，逐渐地把以前落后的焊接技术取代，这样也有助于我国的焊接技术制造业取得较快发展。本文主要从焊接工装夹具在生产中的实际应用出发，深度研究它的设计理念以及实践结果。

关键词：焊接工装夹具;机械装备制造;计算机辅助焊接

一、 与焊接工艺相匹配的工装夹具系统

1.1焊接工装夹具的基本特征。

机械装备焊接工装夹具主要具有以下3种特征：

（1）焊接工装夹具可同时操作两个及多个零部件构成的系统条件，它可以更精准的代替旧式的切削加工工作，更能提高生产效率。

（2）焊接工装夹具的操作难度系数较低，但精准度较高，直接打破对切削加工工装夹具的传统思想。

（3）焊接工装夹具在进行加工的时候，自身所承受的局部载荷常常会比传统的切削加工工装夹具更低。

1.2焊接工装夹具的作用。

在各个企业进行焊接制造生产的过程中，焊接工装夹具主要会有以下3个作用：

（1）帮助提高生产效率，高效控制成本。在非常多零部件需要进行加工时，焊接工装夹具就可以对这些零部件快速定位，帮助它们在焊接后处理后续工作，这样可以让焊接的过程缩短，从而降低工作人员的工作量。不仅会让整个加工过程变得简单有效，而且最大化的缩减了焊接的操作难度，也能让整个工作的效率提高，减少制作成本。与此同时，如果只让工作人员来进行测量、检验、计算、定位等一系列的工作，会导致人力被无限占用，资源被浪费，还容易导致结果出现误差或者是操作步骤出现问题，这都是因为人工操作的技术水平没有达到高标准，所以采用焊接工装夹具是有一定的优点的。

（2）零部件的组装精准度更高。采用焊接工装夹具来对各个零部件进行定位，会帮助零部件组装的更加有效，也能保障焊接零部件后组件的位置公差和形位公差能够在计算的范围之内。

（3）焊接质量得到提高。在进行焊接的时候，很多零部件会局部受热，容易出现变形或者是有焊接应力，这些因素都会影响到零部件之间的组装，会出现变形。但运用焊接工装夹具来对零部件进行定位和固定之后，就可以计算出更合适的收缩数据，也能提前做好准备，更好的控制住焊接后产生的应力，变形数据或者是变形方向等，这样更能保证焊接后组件的质量。

1.3焊接工装夹具的分类。

通过焊接工装夹具的使用性来分类，可分为两类：其一是通用焊接夹具，它主要是可以加工小批量的零部件，便于更换其他零件，并进行零部件位置调整或者组合来进行加工生产。其二是专用焊接夹具，它的主要功能就是可以针对部分零部件调整加工位置。而焊接工装夹具的种类来说就如下图所示：

1.4 焊接工装夹具的优势及其发展情况。

焊接工装夹具有它自己的优势所在，它可以根据自己夹具的内部结构来分配应用到各个加工程序中去。比如对于孔系的焊接工装夹具来说，它就具有非常高的强度和精准度，可以快速将零部件进行装载和拆卸，这样更节省时间。槽系的焊接工装夹具就可以将零部件更好的进行组合，根据零部件的位置进行调整，生成不一样的组织结构，提高生产效率，从而提升产品质量。

二、焊接夹具计算机辅助设计系统

焊接夹具计算机辅助设计系统的出现，也给整个焊接制造业带来很好的推动效果，也为焊接夹具的设计进行了铺垫。就目前来看，夹具的计算机辅助设计并不少，要想有独立的发展，还需要投入更多的设计理念进去，从而提升它的性能以及其他功能。在很多设计的软件中会出现一种三维辅助设计软件，它是夹具设计方案的最终选择，与此同时，它还可以帮助设计方案达到三维模拟操作加工的效果，将进一步优化整个加工制作过程。所以如果采用三维辅助设计软件之后，可以更加高效的缩短整个设计周期，提升设计的时效性，在设计后进行分析修改也能提高它的可靠程度。

三、焊接工装夹具的设计理念

对焊接工装夹具的设计理念是来自于非常多的零部件组合，在组合加工过程中会出现很多不可预估的问题，比如产品批量大和加工程序复杂。在实际操作过程中会选择不同的工装夹具来进行加工，例如给工件钻孔，在对于小批量工件钻孔的时候，可以直接采取自由工装夹具进行装夹的操作手法;中批量的可以用钻模工装定位来定位钻孔;大批量的工件要设计永久性的夹具;特大批量的工件就必须设计专业而加工流水线，要保证定位统一，装夹的方式要一致。

但很难避免会出现程序复杂的加工工件，即使它的批量很小，但目前还没有一定能保证加工准确度的工装夹具，这个时候就需要进行设计，制作出新型的工装夹具。在进行多次焊接工件的过程中，要尽可能采取方便装载与拆卸的组合夹具，模块化的夹具就是最好的选择，它可以最大限度的减少制作时间和生产成本。

对于工装夹具的组织结构来说上手操作也应该要让工人习惯，这样便于后期的操作和维修。

夹具的设计也是相当繁琐的，要考虑很多不可控因素。所以设计院要有多層设计理念，多方位的考虑问题。也要不断进步，不断学习，多吸收先进知识，引进先进技术，提高自身的设计理念来帮助工装夹具生产出更好的产品。

四、结束语

机械装备制造业的进步，使得焊接工艺融入到了非常多的工作领域，但这样也就提高了对焊接工装夹具的要求，现在需要的是更方便、更具有时效性、更标准化、更低成本的模块化组合夹具，从而提高工作效率，提升产品质量。在焊接夹具计算辅助设计系统的带领下，夹具的设计效率提高，设计成本减小，帮助焊接工装夹具设计走向好的发展方向，逐渐被先进的企业应用，相信以后会发展的越来越好。

参考文献：

[1] 卞洪元 . 机械制造工艺与夹具 [M]. 北京理工大学出版社.