經濟新常態下，工程機械發展整體處于低谷，常規產品需求日趨下降，一些“私人訂制”式的新產品逐漸增多。為滿足個性化的產品需求，保質保量按期完成產品生產，一種柔性組合工裝的應用越來越廣，可以滿足多產品、多結構的不同生產要求。

柔性組合工裝的應用不但能實現多種產品不同結構的靈活切換，而且可以大大降低生產工裝投入成本，縮短生產周期。

1. 柔性組合工裝的組成

柔性組合工裝可完全替代專用工裝進行產品的組對及焊接裝夾，同時也可配合一些專用簡易定位裝置實現復雜工件的組對和裝夾要求，以適應不同產品、不同結構的定位需求，達到降低工裝投入成本、加快產品制造的目的。柔性組合工裝主要由以下幾個結構模塊組成：

       （1）基礎件   工作臺的5個工作面都有100mm×100mm的網格（一般為D28系列）或50mm×50mm網格（一般為D16系列），并且工作臺上有刻度標識，方便工件在組對過程中進行尺寸的測量以及定位座定位測量，如圖1所示。工作臺由鑄件和焊合件兩種形式，可根據產品重量、承載要求等選擇適合類型。

圖1   工作臺

       （2）支承件   包括U型方箱、L型方箱、支撐角鐵、角度器、角型連接塊等。  

       （3）定位件    包括定位角尺、定位平尺、平面角尺、V型塊等，如圖2所示。

圖2    定位塊

       （4）鎖緊件    包括快速鎖緊銷、沉頭鎖緊銷、手柄式快速壓緊件等，如圖3所示。

圖3    鎖緊銷

（5）其他輔件   工具推車、調換、油石、毛刷等。 

2. 柔性組合工裝的特點

柔性組合工裝主要體現在柔性化上，要滿足多種產品、多種類型結構的組對和裝夾要求，組合使用、快速調整、定位精確是必不可少的，在生產制造使用過程中具有以下特點。

        （1）組對精度高以及柔性化    三維柔性組合工裝的工作臺和其他標準定位、支撐模塊精度高，工作臺面和各種功能模塊上每隔50mm或100mm配套的D16或D28的圓孔，任意孔的孔間距尺寸公差小于0.02mm。根據工件的結構，通過具有互換性模塊能在短時間內完成復雜和精確的工裝組合，實現高精度定位，且具有廣泛使用性，如圖4所示。因具有非常高的精度，工作臺可用作檢具的基準平臺，完成檢測的相關工作。

                                          
圖4   柔性組合

   （2）時效性、經濟性    柔性組合工裝的使用可以節省設計、制造、調試專用工裝的時間，縮短新產品的產出時間。雖然三維柔性組合工裝價格高，一次性投資較大，但專用工裝造價同樣不菲。對于新產品開發、試制較頻繁的工廠，制造幾套產品的專用工裝投入就將接近甚至超過一套三維柔性組合工裝。而且，新產品專用工裝使用率低，閑置時間長，造成資源的很大浪費。

    （3）占地面積少   專用工裝一般只能組對一個或寥寥幾個產品，尤其生產品種多而產量少的產品制造車間，專用工裝占據了大量的車間面積，解決工裝放置問題也是面臨的生產現實問題。而一套三維柔性組合工裝系統可減少儲備空間，因為只需對其標準模塊的組合使用就能實現對多種產品的精確定位和夾緊。

       （4）人力成本低    專用工裝需要資深的工程師和技工進行設計和制造，工裝的方案決定了設計思路，工裝的設計、制造精度要高于產品設計精度要求，對人員的設計和制造水平都有較高的要求。而三維柔性組合工裝的操作通過簡單的培訓即可進行操作，一般的技工就可完成。

3. 柔性組合工裝在工程機械領域的應用

       （1）在薄板件及中小型結構件組對中的應用    三維柔性組合工裝非常適用于組對薄板件和中小型結構件。對于形狀簡單的結構件，在工作臺上通過少數幾種常用的支撐件和定位件、定位鎖緊銷和快速壓緊件就能實現精確定位和夾緊，操作簡單快捷。而復雜的結構件，對標準模塊品種和數量的要求比較高，需要準備充足，雖然工裝調整比較復雜，但使用效果依然理想，如圖5、圖6所示。

                                                                                                                                       圖5   薄板件組對

圖6    中小型結構件組對

       （2）在大型結構件組對中的應用   大型結構件，尤其是厚板結構件，其外形尺和質量大。一般的支撐件（U型和L型方箱）、定位件（定位角尺、定位平尺）和快速壓緊夾的強度無法再滿足其支撐、定位和夾緊要求。這種情況下可以在充分結合利用工作臺及銷孔基礎上，在工件關鍵處結構新設計一部分更高強度的專用支撐定位裝置。 這不僅可節省工裝制造成本，而且降低了柔性夾具的復雜程度，從而降低柔性工裝購買成本，如圖7所示。

圖7   大型結構件組對

       （3）在框架結構件組對中的應用    在工程機械領域，通?？蚣芙Y構件多為封閉式結構，強度相對較高，組對的工件也較多。由于工件類型多種多樣，在完成組對過程中，對裝夾定位方案要求較高，所以可以采用柔性工裝的標準組件和輔助定位板相結合的方式完成，即先確定好整體方案再進行具體操作，有利于更好的指導生產現場，如圖8所示。對于較為規則的框架式結構件，可以制作簡易方案，根據實際組對情況增加必要的定位和夾緊機構，通常運用柔性工裝通用夾具和定位機構就可完成，如圖9所示。

圖8    框架結構件組對

圖9    規則框架式結構件組對

      （4）在油箱體和管道類結構件組對中的應用    油箱和管道類結構件相對產品結構比較簡單，形狀較規則，在尺寸精度要求上不是很高。在產品組對過程中根據現場組對情況可進行夾具和定位機構的任意組合，實現起來比較容易，而且現場操作者也非常容易操作，定位點和夾緊點的選取可以根據產品結構進行調整，如圖10、圖11所示。由于對夾具和定位機構的強度要求也不高，所以這類零部件越來越多的采用柔性工裝完成組對，不再設計專用工裝，可以大大節省了工裝投入成本，縮短了制造周期。

圖10   油箱的組對

                                                                                                                                  圖11   管道類零件的組對

4. 維柔性組合工裝的一些改善建議

三維柔性組合工裝在實踐運用中充分體現出了其組對精度高、多用性、成本低、操作簡便等的特點，因此被廣泛地運用于焊接結構件組對，尤其在薄板結構件和輕便的結構件組對上。但對外形尺寸大、質量較重的結構件就顯得強度不足。其主要原因是目前的三維柔性組合工裝平臺、定位和夾緊機構的強度不足。如果三維柔性組合工裝的強度能夠得到提高以及標準模塊的品種能夠進一步完善，那么其在焊接結構件的使用將會更為廣泛。

來源：《金屬加工（熱加工）》2016年第12期