柔性制造系統(tǒng)中組合夾具在制造業(yè)的應(yīng)用

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隨著機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來(lái)越快，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)模式逐步被中小批量生產(chǎn)模式所取代，機(jī)械制造系統(tǒng)欲適應(yīng)這種變化需具備較高的柔性。國(guó)外己把柔性制造系統(tǒng)(FMS)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段，并將其作為機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展方向。柔性化的著眼點(diǎn)主要在機(jī)床和工裝兩個(gè)方面，組合夾具是工裝柔性化的重點(diǎn)。組合夾具是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化程度很高的工藝裝備，它是由一套預(yù)先制造好的各種不同形狀、不同規(guī)格、不同尺寸、具有完全互換性的標(biāo)準(zhǔn)元件和組合件，按工件的加工要求組裝而成的夾具。它可以拆卸、清洗，并可重新組裝成新的夾具，其應(yīng)用非常普遍，尤其適合于多品種、中小批量的生產(chǎn)。由于組合夾具的平均設(shè)計(jì)和組裝時(shí)間是專用夾具所花時(shí)間的5%-20%，可以認(rèn)為組合夾具就是柔性?shī)A具的代名詞。

1組合夾具的特點(diǎn)

組合夾具按其結(jié)構(gòu)型式分為孔系組合夾具、槽系組合夾具、組合沖模三大系列。槽系組合夾具又分16mm、12mm、8mm三種型式。也就是我們通常所說(shuō)的大型、中型、小型組合夾具。組合夾具具有以下幾方面的特點(diǎn):

(1)通用性強(qiáng)，可重復(fù)利用。組合夾具是在機(jī)床夾具元件高度標(biāo)準(zhǔn)化的前提下發(fā)展起來(lái)的。組合夾具的元件具有較高的尺寸精度和幾何精度，較高的硬度和耐磨性，而且具有完全互換性。元件的平均使用壽命可達(dá)巧年以上。組合夾具的組裝如同搭積木一樣，由于它拼裝起來(lái)變化多，夾具結(jié)構(gòu)型式變化無(wú)窮，它能滿足各種零部件的加工要求。(2)適用范圍廣。組合夾具可適用于機(jī)械制造業(yè)中的車、銑、刨、磨、鏜、鉆等工種，在劃線、檢驗(yàn)、裝配、焊接等工種也可應(yīng)用。

(3)可降低生產(chǎn)成本，提高勞動(dòng)效率。組合夾具用后拆散，元件可以繼續(xù)使用，這樣既能減少夾具庫(kù)存和因夾具報(bào)廢造成的浪費(fèi)，同時(shí)又能節(jié)省夾具制造的時(shí)間和費(fèi)用，從而降低生產(chǎn)成本，提高勞動(dòng)效率。

2組合夾具在制造業(yè)中的應(yīng)用

2.1組合夾具在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)于組合夾具數(shù)控機(jī)床有許多不同于普通機(jī)床的特殊要求，如:粗加工時(shí)要求夾具具有很好的剛度，能承受大功率、高速切削;精加工時(shí)要求工件在夾具中產(chǎn)生的定位及夾緊誤差最小;為提高工效，要求組合夾具元件能大、中融合一體，安裝在同一塊基礎(chǔ)板上，以適應(yīng)單件或多件同時(shí)加工等?？紫祳A具靠銷孔定位，故坐標(biāo)孔系一定，組裝程度簡(jiǎn)單，無(wú)需測(cè)量調(diào)整就能確定工件在機(jī)床坐標(biāo)中的位置。當(dāng)使用多夾具基礎(chǔ)板時(shí)，既可組裝單個(gè)大零件夾具，又可組裝多個(gè)中小零件夾具，工效高，柔性好?？紫祳A具的特點(diǎn)，適用于數(shù)控機(jī)床和柔性制造系統(tǒng)的配套工裝或隨行夾具，在數(shù)控中的應(yīng)用覆蓋面超過槽系夾具，占據(jù)主導(dǎo)地位。

2.2組合夾具在焊接中的應(yīng)用

Grove公司是生產(chǎn)汽車液壓吊車的著名制造企業(yè)。過去焊接工序全部依靠手工焊接臨時(shí)工裝和專用焊接夾具去完成。現(xiàn)在該公司設(shè)計(jì)出組合夾具系統(tǒng)，其核心是安裝焊接零件、各式各樣的標(biāo)準(zhǔn)角度支承、支承塊及各種附件的三維工作臺(tái)。此臺(tái)設(shè)計(jì)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)，并由帶加強(qiáng)筋的高強(qiáng)度鋼制成，加工到很嚴(yán)的公差以保證穩(wěn)定性和平直度在0.033mm/m以內(nèi)。三維工作臺(tái)做成數(shù)種尺寸，設(shè)計(jì)成單獨(dú)使用或用螺栓將數(shù)個(gè)工作臺(tái)連接在一起以適應(yīng)較大焊接零件。每一工作臺(tái)作為焊接夾具的主要結(jié)構(gòu)元件，由孔徑28mm和l0mm的孔遍布工作臺(tái)面及四周的網(wǎng)狀孔系組成。需要更準(zhǔn)確的孔距時(shí)，可用網(wǎng)孔密度為一倍的輔助板，這些板的網(wǎng)狀孔距為50mm-6Omm，并很容易安裝在三維工作臺(tái)上。這些網(wǎng)狀孔系設(shè)計(jì)成將結(jié)構(gòu)零件和夾具元件安裝在工作臺(tái)上并保持孔的位置精度為士0.025mm，整體為士0.05mm。除網(wǎng)狀孔系外有些夾具元件也制成28mm寬的槽系，這些槽允許不同夾具元件精確定位以適應(yīng)焊接零件需要的位置。

為使每一焊工容易理解每項(xiàng)焊接任務(wù)，每一焊接工作地上有一本夾具組裝手冊(cè)，手冊(cè)中包括一切照片、圖形以及每一種零件的相關(guān)資料。每一次每項(xiàng)特定任務(wù)重復(fù)進(jìn)行時(shí)，焊工簡(jiǎn)易地參考這一手冊(cè)作為組裝所需夾具的指南，今天隨著工裝設(shè)計(jì)的功能集成到CAD系統(tǒng)中，焊工和工具工程師緊密配合，將點(diǎn)焊夾具與CAD系統(tǒng)合在一起為每一焊接夾具準(zhǔn)備好必需的生產(chǎn)文件。

2.3組合夾具在加工特殊工件中的應(yīng)用

在組合夾具使用過程中，針對(duì)一些形狀復(fù)雜、尺寸較大、要求精度較高、定位壓緊有困難的零件，單純用組合夾具無(wú)法完成的，可以采取以下方法:

(1)設(shè)計(jì)專用零件配合組合夾具元件使用。使用最多也最常用的是設(shè)計(jì)制造專用定位心軸和鉆模板。因工件孔定位時(shí)，多數(shù)情況下不是最后工序，孔沒有做到尺寸，都留有磨量。由于產(chǎn)品圖樣和工藝要求不一樣，孔所留的磨量各異，組合夾具元件不能滿足要求，為保證定位精度，設(shè)計(jì)制造專用定位心軸或者定位盤，下面與組合夾具元件一級(jí)精度配合，上面和零件孔配合，從而解決了定位精度問題。

(2)采用半組合夾具形式。對(duì)一些工件加工內(nèi)容復(fù)雜，精度要求高，用組合夾具和專用夾具都不好解決的，可以采用半組合夾具形式。

3組合夾具的發(fā)展趨勢(shì)

組合夾具的發(fā)展趨勢(shì)是:

(1)夾具元件多功能模塊化:能單獨(dú)使用也能與其他元件組合在一起使用的多功能模塊化單元體的比例將進(jìn)一步增加，如現(xiàn)在使用的各種定位夾緊座、定位壓緊支承、精密虎鉗等模塊式單元體具有定位、夾緊以及調(diào)節(jié)的綜合功能，可以一件單獨(dú)使用，也可以幾件組裝在一起使用，T形基礎(chǔ)、方箱能組裝成一次能裝夾多件相同或不相同的工件的夾具，使用這種夾具可以減少機(jī)床的停機(jī)時(shí)間，最大限度發(fā)揮數(shù)控、加工中心機(jī)床的高效性能。

(2)專用夾具、組合夾具一體化:現(xiàn)代化加工設(shè)備的多功能化，使工藝過程高度集中、工件一次定位裝夾后能完成多工序加工，這就需要一種通用而又能重復(fù)使用的組合可調(diào)式的夾具系統(tǒng)。它是由一系列統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化的元件和合件組成，利用這些元件、合件組裝成各種不同形式、不同結(jié)構(gòu)、可重復(fù)使用的夾具，供單件或中小批量生產(chǎn)使用。這種夾具系統(tǒng)保留了組合夾具的各種優(yōu)點(diǎn)，組裝又像專用夾具那樣簡(jiǎn)單可靠。為了便于夾具與機(jī)床定位連接，夾具基體有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的定位連接位置，使之專用、組合夾具向著一體化、組合化方向發(fā)展，以滿足現(xiàn)代化加工設(shè)備的需要。

4總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，先進(jìn)制造技術(shù)不斷得到發(fā)展。柔性制造技術(shù)、集成制造技術(shù)將是現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的主流。未來(lái)制造過程將變得更智能化，制造企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)的能力更強(qiáng)。柔性制造技術(shù)由于其高效、靈活的特性使其成為實(shí)施敏捷制造、并行工程、精益生產(chǎn)和智能制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)，且應(yīng)用日益廣泛，已成為整個(gè)機(jī)構(gòu)制造領(lǐng)域的核心技術(shù)，而組合夾具由于其靈活性，己成為現(xiàn)代夾具的主要發(fā)展方向，在制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用。（萬(wàn)方數(shù)據(jù)）