三维柔性组合工装夹具在现代焊接生产中的应用

一、现代焊接生产现状
     现代工业随着机器人的不断渗人，自动化程度的不断提高，传统的装配、焊接工艺装备已经很难适应生产的要求；如何提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量已成为企业发展的主要目标。机器人在生产中的高效率、高精度、重复性等特点，对工装夹具系统的精度要求越来越高，传统的工装夹具基本上是专用的，针对不同的产品工件需要不同的工装夹具，而且设计和制造周期长，无形之中就提高了企业的生产成本；尤其是产品的试制无法快速、低费用的完成；对于小批量，多品种多规格的产品生产，传统工装夹具更是不利于生产；三维柔性组合工装夹具系统便是填补了这一缺陷和空白，再加上必要的一些非标专用的夹具附件，就完全能完成实现产品的高效率、低成本的生产；目前，越来越多的企业都在使用机器人生产中选用三维焊接组合工装夹具系统以满足高效、优质、经济和合理的生产要求。

二、柔性组合夹具概述
       三维柔性组合工装夹具是一种三维平面孔系定位夹紧系统，有D28和D16两种系列；采用标准化、系列化、通用化的模块组成，所有模块的链接、固定和压紧都是以孔来定位，用锁紧销来实现快速锁紧，模块与模块之间根据工件的实际尺寸而调整。
       其主要特点是模块化、标准化、系列化和通用化；互换性强、稳定性高、精度保证、性价比高；整个系统的组合可以实现二维和三维空间的搭建，像小孩子玩积木一样简单、容易、快捷；根据需要，也可以配备液压、气动、链型等多种形式的夹紧方式。

三、三维柔性组合夹具优势
1、生产高效化
      高精度的焊接产品一般都是小批量生产，不仅需要快速地出样品、出产品，而且形状尺寸也频繁变化，因此加工该类产品的特点之一就是高效化生产。采用传统的专用焊接工装进行生产，一般需要1～3个月的时间，如此长的周期远远不能满足生产需要。而使用由高精度的标准模块、定位件和夹紧件组成的焊接组合夹具，几个小时就可以快速地完成一套焊接工装，能够快速适应高精度焊接生产的需求。
例1：在德国MAN客车生产厂，原来新产品的研制时间为11个月，三维柔性组合工装夹具系统后研制时间缩短到6个月。
例2：上海一家汽车部件生产厂家，原来的出样时间为2～3个月，选用了三维柔性组合工装夹具系统后，现在的出样时间为7～15天。
例3：安徽一家工程机械生产厂家，原来新产品的出样时间为4个月，使用三维柔性组合工装夹具系统后时间仅为30天。

2、产品优质化
     目前，高精度焊接产品的精度要求已经达到了机械切削加工的水平，因此，工装必须满足焊接工件的精度，并且其精度应该高于焊接工件的精度。工装的工作台、模块、角钢和定位块材料有两种：第一种为DIN ST53C，该材料属于优质合金结构钢，针束珠光体金相结构；第二种为GGG50，该材料为优质高强度球墨铸铁。以上两种材料都经过特殊的处理，具有高度防蠕变和防飞溅的功能。
      此外，当加工精度为IT7时，通过特有的快速锁紧销连接（快速锁紧销对防止飞溅、延长使用寿命特别有益），夹具的安装精度一般可以达到IT8以上，完全可以满足IT8以上的高精度焊接加工工艺。
    快速锁紧销是柔性组合夹具的主要关键元件。所有锁紧销系列产品都经过国内最权威的检测机构完成质量检测，品质优良、经久耐用、使用方便。

3、经济费用低
     高精度焊接加工一般都是小批量、多品种的产品，传统的焊接夹具由于不具备通用的特点，使用频率很低，一些发展几年以上的厂家都有一大批不用或很少用的工装夹具，场地费用、保管等隐性费用很高。三维柔性组合工装夹具是一种通用的焊接工装，可以反复使用，可以提高使用者的熟练程度、加工效率和工件质量，具有很高的经济价值。
     根据东莞三威公司的调查报告：一套三维柔性组合工装夹具的价格等于4～5套专用焊接工装的价格。也就是说如果一个厂一年或几年内需要的焊接工装大于4～5套，就可以产生经济效果，当然，这其中还不包括高效率产生的经济效果。在目前产品更新日新月异的市场环境下，一个生产厂家如果自制专用焊接工装夹具，每年的花费是巨大的。

工装夹具投入费用的比较表

下面以我公司的客户的实际使用情况为例，简单说明三维柔性组合工装夹具的特点：
   （1）上海的一家汽车制造厂家需要的是同时六工位的焊接工装，具体是1500×500×850（mm）的焊接组合夹具两套、1200×500×850（mm）一套，为此，东莞三威的方案是配置了375件套包括3个1000×500（mm）的柔性工作台在内的组合夹具，价格为25万元人民币。和专用焊接工装的价格一般在10万元人民币左右。在购买东莞三威产品后的一年时间里，该公司共计研制开发了9套新工件，节省开支65万元。此外，由于开发的时间大大的缩短，为此得到的定单由30%上升到80%，经济效率明显提高。
   （2）德国的一家企业用2套东莞三威组合夹具替代了4500套传统的焊接专用工装，大大节省了场地费用。
   （3）在奥地利费特劳地铁公司，焊接的地铁车辆长度为30m，宽度3m，由于地铁车辆也是属于小批量生产的产品，往往根据具体城市的要求生产，东莞三威公司的产品配置需花80～100万元人民币，尽管传统的焊接工装仅需30～40万元，但东莞三威的配置带来的经济价值是无法估量的，其对比结果如表所示。
4、生产合理化
      专用的焊接工装在生产批量大的产品上有其合理性，而三维柔性组合工装夹具主要是针对高精度、小批量和多品种的产品。
    高精度焊接产品工装的设计，一般10%～15%的工作量与需要焊接的工件有关，由于定位夹紧、工装基础结构、材料、连接以及加工方式等都可以在手册里找到。为此，一套夹具的完成，85%～90%都是重复工作，效率低下。柔性焊接夹具是用机床组合夹具的原理，在焊接生产中，它能有效减少85%～90%的重复工作，能够大大提高生产效率。
     该柔性焊接夹具作用还体现在：为生产厂家增加了工装储备能力；增加了对新产品开发的快速反应能力；提高了在同业中的竞争能力。
5、适用行业广
      工程机械、轨道交通、船舶修造、航空航天、汽车工业、机箱柜体、汽车工业、工业管道(法兰) 、各类钢结构、压力容器、建筑框架、地磅衡器、机器人自动化集成、自行车(摩托车)制造、设备装配和检测设备
      近年来中国工业市场发展迅速，在焊接行业中，用户对产品的要求越来越高，也越来越多，对服务商有“提供焊接整体解决方案”更高的需求；那么工件的夹具工装及自动化自然是一个重要环节; 在市场终端服务的商家为客户服务时感觉到产品少，专业提供资源不够，东莞三威作为夹具工装及工装自动化的专业厂家，可以达到与用户“资源共享  合作共赢” 的目标。

    东莞三威装备致力于焊割自动化专机、柔性组合夹具的研发制造，提供松下、OTC、安川、KUKA、FANUC、ABB等机器人、光纤激光切割机及焊接工装夹具系统方案的解决；集设计、生产、销售及服务于一体的现代化技术型科技企业。
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