三维柔性组合夹具优化设计基础

　　一.三维柔性夹具行业简述：

　　三维柔性夹具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，它是一种三维平面孔系夹紧系统，有D28和D16两种系列。它以多种形式的工作台为基础，配备多种形状、多种规格的标准结构模块，相互间用它特有的定位连接销拴连接，在工作台上需要焊接或装配的工件用带有补偿的形式多样的专用手动夹紧器夹紧;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。已广泛应用于汽车制造、工程机械、船舶修造、航空航天、轨道交通、结构件焊接、钣金箱体、自行车(摩托车)制造、与焊接机器人或专用焊机配套等等;

　　三维柔性夹具具有经济性、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，在新产品的开发和制造过程中，利用柔性化、模块化的三维组合工装替代传统的专用工装，不仅可以缩短设计、制造时间，而且可以反复使用，节约成本。尤其在专用车辆、工程车辆和大型客车等小批量汽车的生产中，使用柔性组合工装进行焊接生产，则是非常经济而实用的方法。

　　在世界先进国家的汽车焊装生产中已经得到了广泛的应用，在德国奔驰公司、宝马汽车公司、MAN公司、LIEBHERR公司、施维英公司、泛亚汽车技术中心、二汽、神龙汽车等汽车生产厂家的实际应用中已经得到了有力证实。

　　二.三维柔性夹具技术优化设计的基本理念：

　　1、工装平台

　　工作台的五个工作面都有100mm×100mm(D28系列)或50mm×50mm(D16系列)的带有网格标注的孔。其五个面的平面、平行、垂直公差精度以及孔与孔的位置精度都是非常高的，保证在台面上的定位和台面与其它模块之间的组合都具有足够的使用精度要求。基础台面的尺寸从 1000mm×1000mm到4000mm×2000mm可以任意选择，特殊尺寸可以订做。如果台面与台面组合后的精度要求很高，则可以使用导轨将它们连接起来。

　　2、标准模块

　　标准模块包括：定位和夹紧直角块、L型定位块、U型定位块、通用挡块、通用夹紧和定位角模(0～225°任意调节)、V型块和V型角模。所有模块上每间隔50mm或25mm均有标准孔(Φ28或Φ16)，可以实现工件快速定位和夹紧。

　　3、定位连接销

　　这是实现孔系工装夹紧系统的基础零件，也是我公司的拳头产品，用以实现快速的定位和夹紧。销栓前端有5个**，插入定位孔后，手动顺时针旋转销栓(或扳动快速手柄)，5个**弹出并锁紧在孔的斜面上，完成定位和夹紧;松开时，反向旋转销栓，即可拔出。每个销栓的锁紧力可达5t，剪切力25t。销栓的形状和长度有多种规格可供选择。

　　4、夹紧模块

　　按照夹紧方向有平面、垂直和45°夹紧器;按照操作方式有螺栓夹紧、快速夹紧、手柄螺旋夹紧，此外，还有手工、气动或液压三种夹紧方式。其中带补偿的螺旋夹紧器最为常用，这种夹紧器在悬臂中增加了弹性伸缩，用来抵消夹紧时的侧向分力，以补偿夹具本身的变形和插入过程中的间隙，保证夹紧力与受力面垂直。夹紧头部由碳钢、不锈钢、尼龙材料制成，以适合不同的工件要求。也有两点夹紧桥，可以同时夹紧不同高度的两个位置的工件。另外也可以按照夹紧的型面加工特殊的夹紧头。

　　三.三维柔性夹具的优越性能：

　　1、柔性夹具的经济性

　　柔性夹具工装是一种可以自由组合的万能夹具，可适应不同的工件形状，几套工装夹具系统就可以替代大量高成本的专用工装夹具，使用该柔性工装后，可以省去因产品变化而投入的专用工装夹具的费用和时间。在多品种、多规格、个性化的汽车生产中，它的经济性尤为明显。国外有数据表明，9套以上专用焊接夹具的成本(我国5～6套)就超过一套柔性夹具工装。目前我国汽车制造企业每年增加几十套专用焊接夹具是很常见的，选用柔性夹具的经济性显而易见。

　　2、柔性夹具的柔性化

　　柔性组合工装平台可以在三维空间进行组合。标准化、模块化夹具系统在安装、调整和夹紧工件中完美地体现了它的通用性功能，在大型工件的焊接上，该特点更加突出。柔性化的另一面体现在操作简便，可以实现傻瓜式操作。在我公司工装平台和标准模块上，所有以 12.5mm和25mm为倍数的尺寸均可直接找到，再配上少量的调整片，可以非常方便地准确定位。

　　3、柔性夹具的精确性

　　柔性组合工装的所有模块加工精度均较高，工作平台在2000mm的范围内确保定位孔的位置误差在±0.1mm以内，完全可以满足焊接加工的需要。在装配或焊接过程中，使用定位块、连接块、夹紧器和支撑块，能够对工件精确定位，需要装配或焊接的工件可以被稳定地固定在各个定位点或定位面上。如果工件本身的几何尺寸不准确，也可以很快被检测出来，在初加工工序中便被消除。

　　4、柔性夹具的重复性

　　柔性夹具的所有模块都使用CAD及Pro/E设计系统，可以非常简便地对样件进行模拟装配，精确的模块尺寸能保证装配精度。

　　5、柔性夹具的耐用性

　　在工装平台和模块结构设计中，充分考虑了使用刚性和强度的要求，每个标准的2000mm×1000mm的工作平台载重量可达10t，并能保证其重复定位和夹紧的精度。工装平台和模块的表面经过特殊处理，使焊接时产生的飞溅不容易粘在其工作表面。定位件、支撑件和锁紧销表面经过淬火处理，使其不易磨损、经久耐用。

　　目前全世界使用三维柔性组合夹具的工厂有7000多家。作为定位和夹紧的装配或焊接专用工装，该产品已经成为钢结构、基础件以及一切装配或焊接件加工中不可缺少的环保型工具。