汽车零部件制造中柔性组合夹具的运用探究

杨明林 潘吴杰

摘要：汽车制造行业发展迅速，对当前社会经济发展有着重要影响。在科学技术推动下，汽车零部件制造越来越精密化和标准化，柔性组合夹具以其自身独特优势，在实际运用中可以大大提高制造的智能化和自动化，实现成本最低化的同时也满足了市场发展的需要。本文立足于实际，对当前柔性组合夹具在汽车零部件制造中的具体运用进行了分析，以作为参考。

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.

关键词：汽车制造;零部件;柔性组合夹具;运用

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

中图分类号：U463.1                                     文献标识码：A                               ;   文章编号：1674-957X（2021）11-0094-02

0  引言

人们生活质量的提高，对于汽车需求日渐增大，对于汽车制造行业来说不仅仅是一次机遇更是一种发展挑战。要提高各部件制造系统的柔性，就需要重点关注组合夹具的创新，实现柔性组合夹具的高效运用，从而提高汽车制造的良率，为社会提供更多高质量汽车种类。

1  汽车制造中组合夹具运用的特点

汽车生产制造中，涉及到的零部件种类较多，在实际组装制造中对于组合夹具的使用必不可少。结合当前实际生产情况，从组合夹具的结构形式入手，可以将其大致划分为三个种类：一是槽系组合夹具;二是孔系组合夹具;三是组合冲模。三种不同的组合夹具类型需要根据实际制造标准合理选择，不可盲目，例如槽系组合夹具就包含有12mm、16mm等。

1.1 经济性特点

相对于过去的夹具使用来说，组合夹具的运用更具有高效性和经济性，通过对各种夹具的组合使用可以满足不同零部件的安装，之后再将其进行拆卸，还可以使用到其它元件中，这样就避免了库存问题出现，也满足了节约资源的客观要求。从制造的时效性来看，它的经济性还可以最大程度的壓缩成本，缩短制造夹具所需要的时间，有效减轻了人力劳动的强度，得到了普遍采纳。

1.2 通用性特点

一般来说，汽车零部件制造中对于组合夹具的运用并不是随意盲目的，首要的运用出发点就是提高制造的标准化和精密化，从此角度就可以看出组合夹具是具有很明显的通用性的，并且也可以实现多次循环利用。实际运用中的组合夹具具有很高的几何精度和尺寸精度，这是人工所难以达到的，而且它的耐磨性和硬度也可以满足大多数零部件的生产加工需要[1]。除此之外，元件之间还具有相互交换的特性，如果在零部件制造中运用，能够按照实际需要将各元件进行针对性拼接，最后形成多种不同的结构型式满足多种类加工要求。

1.3 适用性特点

现代汽车行业为了满足使用的多样性，其内部功能设计越来越多样化，这就为零部件制造提出了更高的标准。在进行实际生产制造中，组合夹具就体现出了很明显的适用性，可以在各个部位中运用，例如汽车制造中的钻、铣、刨、磨等制造工艺，不仅仅是这些工艺，在汽车的装配、检验以及焊接等环节也有很好的运用效果，这是传统夹具所不具备的。

2  柔性组合夹具的多样化和实际制造

各大汽车制造商对于柔性组合夹具都有广泛运用，逐渐形成了柔性制造系统和柔性制造单元相融合的制造模式。在实际生产制造中，可以按照生产机床的结构来实现对所需要零部件的各项属性的自主决定，例如各零部件的样式、大小以及长短等，这一过程是不需要安装刀具引导就可以实现对刀具和零部件之间位置的合理控制，而这也是柔性夹具形成的关键环节。从功能性方面来说，组合夹具就是依据标准保证零部件和机床生产线之间放置位置的精确，相对于传统夹具运用来说，它实现了生产时效性的高效转换，整个过程简单、高效。

柔性组合夹具在实际设计过程中，要将柔性制造单位作为代表，实现对不同产品不同制造程序的合理组合，进而提高生产制造效率。传统的生产模式不具备柔性组合夹具所具有的优势。在零部件制造时，在和柔性组合夹具特点相一致的夹具可以直接在生产机床外实现安装，同时在机床底部所安装的夹具也可以在传输系统内部完成周转。进入到機床生产线后，各个工件加工成型，再对内外部夹具进行交换，产品部件直接进行自动化卸载，代替了之前所需要的停机取件模式，这样可以节省生产工时，提高生产加工效率[2]。从当前柔性组合夹具实际运用效果来看，它和机床生产之间有十分密切的联系，而且还可以和工作台面进行有序衔接，在特殊情况下，还可以对托板进行科学设计，最终通过机床附件的形式完成，这样也就间接推动了柔性制造行业的快速发展和进步。

3  汽车零部件制造中的柔性组合夹具运用

3.1 数控机床方面

数控机床在当前多个机械制造行业广泛应用，也是机械制造加工必不可少的。在汽车制造行业中，充分运用柔性组合夹具，可以大大提高加工效率，提高加工制造的精细化要求。具体运用时要保证刚度符合要求，尤其是大功率和高速度切削作业，将精度误差控制在最小，使组合夹具出现的定位和夹紧误差降为最小。为了有效提高各个零部件生产制造的效率，柔性组合夹具要能够满足部件之间的融合，再将其合理安装到一个基础板之上，这样可以完成多件和单件同时加工。需要注意的是，对于孔系夹具的运用，在进行定位时一定要通过销孔来完成，对于孔系的坐标参数要提前设定，根据标准化要求进行科学加工组装，这一过程中可以直接简化对机床工件坐标的测量和调整步骤，如果制造过程中所采用的的夹具基础板较多，就需要把各个元件进行合理拼装使之形成一个大零件夹具，根据情况不同也可以组装成多个小零件夹具，它的柔性和加工工效都是十分良好的，不过在大多数情况下，数控机床在运用柔性组合夹具时，可以采用孔系组合夹具形式，这也是最为简单和最实效的选择。

3.2 复杂工艺方面

总的来说，复杂制造工艺主要是那些大尺寸、高精度以及定位难的部件加工，如果采用传统的夹具很难确保制造精度，这就需要柔性组合夹具来完成。在具体运用时要根据需要进行适当调整，这样可以满足实际制造生产的需要。首先，在组合使用时，要设计专用零件和组合夹具，不能随意进行组合，例如钻模板和专用定位芯轴进行组合，对于工件孔的定位操作，要注意中间部分的孔径较为灵活不稳固。由于计划的产品样式和实际加工工艺之间会存在有一定差异，在对孔所留出的磨量也要有相应调整，如果组合夹具不能按照要求完成生产，就需要对所使用的专用定位芯轴和定位盘进行科学设计，使其下部和组合夹具元件相协调，上部和零部件孔径相一致，这样做的目的就是保证零部件定位精度良好[3]。其次，对于一些制造加工环节较为复杂、加工精度较严格的零部件，在运用柔性组合夹具时要采用半组合夹具的方式，如果直接采用组合夹具或者是专用夹具就很难满足实际生产加工要求，半组合夹具方式可以最大程度保证零部件加工精度，不会出现较明显误差。

3.3 焊接工艺方面

从传统的汽车零部件加工制造流程来看，在焊接环节大多是直接采用手工临时组装形式，而且采用的是焊接夹具进行作业处理，工作效率很难确保。经过近些年的创新发展，将柔性组合夹具运用到零部件制造中，可以有效弥补这些缺陷，具体就是先构造一个稳定的三维工作台，该工作台包含有多个焊接部件组装、不同标准角度支撑以及多种不同附件，就稳定性而言，该三维工作台优势十分明显，在实际加工制造时它的控制难度也很小，可以使稳定性和平直角度始终保持在0.033mm/m范围内。一般来说，三维工作台都是单独使用的，情况需要的话也可以通过螺栓实现不同工作台之间的连接，这样可以完成对各个差异化零件的加工制造，在将工作台作为焊接的核心元件后，将其规划为孔径大小为28mm和100mm，然后再在工作台周围布置网状孔系，如果是某些制造精度较高的部件，也可以稍微加大网孔的密度，必要时还要设置辅助板，网孔距离最佳大小要保持在50-60mm之间，这样可以提高其安装的灵活度，顺利安装在平台上[4]。除此之外，按照焊接工艺的高标准以及焊接效率要求，需要有专业的作业指导书作指导，要在各个组合夹具工作台上明确夹具组装要点，最好以图文并茂的形式，要具体包含有各个元件的加工照片、图像等等，提供参考指导。

4  柔性组合夹具在汽车零部件中运用的前景

就目前柔性组合夹具运用实际来看，并不是在汽车每一个加工制造环节中都有独特优势，还需要一段时间进行发展完善，在确定百分百可行性后再进行延伸拓展，这样可以提高其应用效率。例如在当前汽车车身焊接工艺中，可以采用智能机器人来开发更为简单、快速的组合夹具。另一方面，从汽车的实际结构和实用性角度来讲，零部件自身的大小和基本形状可以大体上决定汽车零部件整体结构和变化的相似性，而且在允许的范围内进行形式变化，这也是柔性组合夹具的必要条件[5]。需要注意的是，当前实际生产中，柔性组合夹具的运用效果较为明显，发展前景也十分可观，但是从柔性组合夹具的操作主体方面来说，我国并没有一支专业性、水平高的技术团队，对于具体运用中出现的细节性问题，也很难第一时间准确给出解决建议，这就会在很大程度上制约柔性组合夹具在汽车零部件制造中的运用效果。基于此，就需要我国加大这方面的科研投入力度，对柔性组合夹具的不同运用效果有专项研究，同时对于高校来说，也要设立这方面专业，尽可能弥补这方面的不足，为柔性组合夹具的实际运用提供良好教育环境，通过多方面的协调努力共同推动柔性组合夹具的发展，使其在机械加工制造领域发挥更大的作用，满足各行各业的发展需要。

5  总结

汽车制造行业日渐成熟，柔性组合夹具作为一种新的加工工艺，在汽车零部件加工制造中运用优势十分明显，可以大大提高元件加工的精度和密度，减少误差的同时也提高了制造效率。具体运用时要结合柔性组合夹具的自身优势，为其构建合理的运用空间，同时加大这方面的研究力度，使其在更多领域中有更广泛的应用。

参考文献：

[1]汪天顺.柔性制造技术在汽车零部件制造中的应用[J].大科技，2019，5（023）：167-168.

[2]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，2017，10（5）：59-60.

[3]马继.柔性组合夹具在汽车零部件制造中的应用研究[J].电子世界，2017，12（15）：182.

[4]潘涛.焊装装配线柔性化生产浅析[J].汽车工艺师，2020（12）：12-14.

[5]李登祥.汽车零件柔性焊接夹具设计与研究[J].环球市场，2017，10（019）：119.