新型三維柔性組合工裝在汽車制造業的應用 一、 概述 隨著汽車進入家庭、成為私人消費的主要增長點，我國小客車市場上每年都要推出許多新型車型，以 迎合日益膨大的購買人群。市場的發展對眾多汽車生產商提出了更高的技術要求以滿足更快的新品開發 速度。在研發新車型的過程中，需要一種柔性化、模塊化的三維組合工裝替代傳統的專用工裝，可以縮 短大量的設計、制造時間，并且可以反復使用，節約研制成本。同時，在專用車輛、工程車輛和大客車 的生產中，由于批量小、客戶要求不同，使用柔性化工裝制造，也是非常實用和經濟的方法。鑒于上述 理由，我公司引進并向汽車制造行業推薦一種新型的柔性化三維組合工裝——TIPTOP公司生產的標準組 合夾具。這種組合工裝在世界 國家汽車制造業上被廣泛使用，并且已經證明了它的實用價值，具有 經濟性、靈活性、精確性和耐用性的特點。 二、應用介紹 焊接工藝是汽車制造業的主要生產工藝，焊接工裝夾具的應用直接關系到焊接工藝的效率、精度和 質量。在中國眾多汽車制造生產廠家中，焊接工裝夾具通常采用的是專用工裝夾具，它是針對一道或幾 道特定的焊接工藝而配備的。隨著目前汽車生產小批量、個性化的發展趨勢，這類工裝的使用就越來越 受到限制，其設計生產的周期較長，場地占用較大，重復使用率較低的缺點充分的暴露出來，這種現狀 很大程度地制約了我國汽車制造業焊接工藝水平的提高，延長了新車型研發的周期。在世界 國家的 汽車制造業，對廣泛使用的焊接工裝夾具已經標準化、系列化，設計時進行合理選用即可。 造業，對廣泛使用的焊接工裝夾具已經標準化、系列化，設計時進行合理選用即可。 1.使用TIPTOP產品裝夾車身側圍。整套工裝用標準的U型模塊拼成，左右側圍可以分開安裝，也可以集中 在一套夾具內。 2.在標準平臺上進行拼裝和焊接小型電動汽車。 3.車門生產安裝夾緊。其裝夾方式可以在一個基礎平臺上實現，也可以用模塊搭成垂直位置。 4.在標準工作平臺上制造SUV車的底座 TIPTOP基礎工作平臺的精度是很高的，在其表面每間隔50或100mm距離有定位夾緊孔，可以方便地安裝定 位點和夾緊點。所以在制造發動機艙、車架、底座等均可使用。 在大型客車、工程車輛的制造中，使用TIPTOP夾具的優越性更加明顯。圖７和圖８是在大客車生產上的 使用實例。在實際工作中，可以使用多個工作平臺或各種模塊進行連接和組合，延伸工作區域，以適合 工件的三維外形尺寸。 目前，在我們的客戶中有德國奔馳公司（施圖加特工廠），寶馬汽車公司，MAN公司，Liebherr公司，施 維英公司，泛亞汽車技術中心，二汽，神龍汽車等等。 三、產品介紹 TIPTOP公司在承接客戶變化多樣的鋼結構的生產過程中，運用組合夾具的設計思想，開發出組合式三 維焊接組合夾具系統。幾十年的發展，該產品已經成為鋼結構、基礎件以及一切焊接件加工中不可或缺 的工具，用于定位和夾緊。 TIPTOP三維焊接組合夾具系統是一種平面孔系夾緊系統，有D28和D16兩種系列。它以多種形式的工作臺 為基礎，配備多種形狀、多種規格的標準結構模塊，相互間用它特有的專利產品——定位連接銷拴連接 ，在工作臺上需要焊接和裝配的工件用帶補償的形式多樣的專用手動夾緊器夾緊。根據需要，也可以配 備液壓、氣動、鏈型等多種形式的夾緊方式。 1．工作臺面 工作臺的五個工作面都有100x100 mm（D28系列）或50x50mm（D16系列）的帶有網格標注的孔。其五 個面的平面、平行、垂直公差精度以及孔與孔的位置精度都是非常高的，保證在臺面上的定位和臺面與 其它模塊之間的組合都具有足夠的使用精度要求?；A臺面的尺寸從1000x1000mm到4000x2000mm可以任 意選擇，特殊尺寸可以定做。 2．模塊 標準模塊有定位和夾緊直角塊，L型定位塊，U型定位塊，通用擋塊，通用夾緊和定位角模（0 – 225度任意調節），V型塊和V型角模。所有模塊上每間隔50或25mm均有標準孔（Φ28或Φ16），可以實現 工件快速定位和夾緊。 3．定位連接銷 這是實現孔系夾緊系統的基礎零件，也是TIPTOP公司的專利產品。用以實現快速的定位和夾緊。銷栓 前端有五個鋼珠，插入定位孔后，手動順時針旋轉銷栓（或扳動快速手柄），五個鋼珠彈出并鎖緊在孔 的斜面上，完成定位和夾緊；松開時，反向旋轉銷栓，即可拔出。每個銷栓的鎖緊力可達5噸，剪切力25 噸。銷栓的形狀和長度有多種規格可供選擇。 4．夾緊器 夾緊器按照夾緊方向有平面、垂直、45度夾緊器；按照操作方式有螺栓夾緊、快速夾緊、手柄螺旋夾 緊；還有手工、氣動或液壓。其中帶補償的螺旋夾緊器 為常用。這種夾緊器在懸臂中增加了彈性伸縮 ，抵消夾緊時的側向分力，以補償夾具本身的變形和插入過程的中的間隙，保證夾緊力與受力面垂直。 夾緊頭部有碳鋼、不銹鋼、尼龍材料制成，以適合不同的工件要求。如果配備兩點、三點夾緊橋，可以 同時夾緊不同高度的兩個位置的工件。另外也可以按照夾緊的型面加工特殊的夾緊頭。 綜合使用TIPTOP三維焊接組合夾具系統，具有以下特點： 1、經濟性 TIPTOP焊接工裝是一種可以自由組合的萬能夾具，以適應不同的工件形狀，幾套夾具系統就可以替 代大量高成本的專用工裝，使用該工裝后，每次因產品變化而投入的專用工裝的費用、時間幾乎都可以 不再花錢，在汽車生產日趨多品種、個性化的今天，它的經濟性尤為明顯。有數據顯示，在國外９套以 上專用焊接夾具的成本（我國５～６套）就開始超過一套柔性夾具。在目前我國汽車制造企業，每年的 增加幾十套專用焊接夾具是很常見的，選用柔性夾具的經濟性是顯而易見的。 2、柔性化 TIPTOP焊接工作臺可以在三維空間進行組合。模塊化系統在安裝、調整和夾緊工件中完美地體現了 它通用的功能，在大型工件的焊接上，該特點十分突出。 柔性化的另一面體現在操作簡便。在TIPTOP工作臺和模塊上，每個以12.5mm和25mm為倍數的尺寸可以直 接找到，再配上少量的調整片，可以非常方便的準確定位。 3、精確性 TIPTOP焊接工裝的所有模塊加工精度均較高，工作平臺在2000mm的范圍內定位孔的位置誤差+/- 0.1mm以內，完全可以滿足焊接加工的需要。 在裝配或焊接過程中，使用定位塊、連接塊、夾緊器和支撐塊，能夠對工件精確定位，需要焊接的工件 穩定地固定在各個定位點或定位面上。如果需要焊接的工件本身幾何尺寸不準確，也可以很快被檢測出 來，在初加工工序中便得到消除。 4、重復性 使用CAD設計系統，你可以非常簡便地對樣件進行模擬裝配，精確的模塊尺寸保證了裝配精度。 在我國汽車制造業，用樣件進行配件的試生產是常見的模式，TIPTOP產品方便、快速地完成夾具安裝和 調試，是它的又一特點。 ５、耐用性 工作平臺和模塊結構設計中充分考慮了使用剛性和強度的要求，每個標準2000×1000的工作平臺載 重量可達10噸。同時也保證了其重復定位、夾緊的精度。 工作平臺和模塊的表面經過特殊處理，使焊接時產生的飛濺不容易粘上其工作表面。 定位和夾緊銷栓表面經過淬火處理，使其不易磨損、經久耐用。 四、未來展望 中國的汽車制造業已有五十年的歷史，只是在近幾年中才得到了飛速的發展。相比之下，我國汽車 制造業的工藝水平，特別是焊接工裝夾具水平，顯得越來越不適應這種快速發展的速度和要求。在參加 全國焊接行業的展覽會時，筆者曾就這個問題，與多位同行進行探討，他們普遍認為：這種現象的存在 ，原因在于：在我國機械加工行業的傳統習慣中，焊接制造工藝的地位不高；而在世界 發達國家， 焊接工藝則倍受關注。目前全世界使用三維柔性焊接組合夾具的工廠有7000多家。可以預見，柔性化的 組合工裝在汽車制造業、軌道客車制造行業、機械加工行業、鋼結構制造行業等將會得到越來越普遍的 使用。