先進(jìn)焊接工裝夾具在機(jī)械裝備制造中的運(yùn)用

南 洋

（長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，長春 130033）

在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中，社會(huì)各界對(duì)機(jī)械制造業(yè)的依賴程度呈現(xiàn)不斷提升的狀態(tài)。機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展與焊接工藝之間有著十分緊密的聯(lián)系。焊接工裝夾具屬于焊接工作開展進(jìn)程中所采用的重要工具，也是一種基本的焊接工藝元素。在實(shí)際焊接工作中，要優(yōu)先采用工裝夾具安裝零部件，而后進(jìn)行焊接處理，以獲得良好的焊接效果。隨著焊接工藝的發(fā)展，所用的工裝夾具需要進(jìn)一步升級(jí)優(yōu)化，充分結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)穩(wěn)步提高使用效率。在不斷創(chuàng)新優(yōu)化的進(jìn)程中，要確保先進(jìn)焊接工裝夾具能夠在機(jī)械裝備制造過程中更好地發(fā)揮自身作用，為整個(gè)機(jī)械制造行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 焊接工裝夾具的基本特征

焊接工裝夾具能夠?qū)C(jī)械裝備制造中的分散部件進(jìn)行焊接，使其組合成一個(gè)完整的部件，大幅提升焊接效率和焊接質(zhì)量。在機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)過程中，焊接工裝夾具可以固定需要進(jìn)行焊接處理的部位，避免在焊接工作開展進(jìn)程中出現(xiàn)位置移動(dòng)等情況，從而保證焊接工作的開展效率不會(huì)受到影響。簡(jiǎn)單來說，焊接工裝夾具的特征主要體現(xiàn)在以下幾方面：首先，焊接工裝夾具是切削工裝夾具的組成部分，在機(jī)械產(chǎn)品的制造過程中應(yīng)用效果良好，通過應(yīng)用焊接工裝夾具可以構(gòu)建更加完整的加工系統(tǒng)；其次，由于不同焊接工藝不同，需要根據(jù)采用的焊接工裝夾具選擇精準(zhǔn)控制內(nèi)容；最后，在機(jī)械制造過程的切削工藝中，任何加工工藝都會(huì)影響零部件的受理情況，而通過焊接工裝夾具可以保護(hù)加工零部件，避免在實(shí)際加工階段中出現(xiàn)受力不均勻等問題。

焊接工裝夾具也可以劃分為通用型和專用型兩種類型，而對(duì)加工生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素主要為工裝夾具的夾緊程度和生產(chǎn)期間的質(zhì)量效果，且工裝夾具的設(shè)計(jì)有著較為顯著的彈性特征，可以在生產(chǎn)階段根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃的變化進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，從而取得預(yù)期的生產(chǎn)控制效果。近年來，不僅焊接工裝夾具的應(yīng)用性能更加安全穩(wěn)定，而且先進(jìn)控制技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，使得先進(jìn)焊接工裝夾具成為焊接工裝夾具未來的主要發(fā)展方向[1]。

2 先進(jìn)焊接工裝夾具在機(jī)械裝備制造中應(yīng)用的重要性

2.1 有利于優(yōu)化現(xiàn)有資源

在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中，焊接技術(shù)受到了一定限制。在實(shí)際落實(shí)階段，焊接工藝主要是由技術(shù)準(zhǔn)備、焊接等多種工作內(nèi)容構(gòu)成。通常情況下，焊接結(jié)構(gòu)件定位等工作內(nèi)容屬于機(jī)械裝備制造過程中的極小部分，整體占比相對(duì)較低。在這一工作過程中，它對(duì)人力資源方面產(chǎn)生的消耗較小，但準(zhǔn)備工作和善后工作等產(chǎn)生的勞動(dòng)力消耗較高，導(dǎo)致消耗了大量資源。通過應(yīng)用先進(jìn)焊接工裝夾具，可以簡(jiǎn)化固定工作內(nèi)容，壓縮焊接流程，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)優(yōu)化與重組，從而形成一種全新的工作格局。可見，先進(jìn)焊接工裝夾具可以全面優(yōu)化現(xiàn)有資源[2]。

2.2 有利于保障焊接質(zhì)量

在機(jī)械裝備制造過程中，焊接工裝夾具屬于一種基礎(chǔ)性工藝元素。通常情況下，焊接工裝夾具在機(jī)械制造中產(chǎn)生的成本消耗占據(jù)整體生產(chǎn)系統(tǒng)的10%～20%[3]。近年來，焊接工裝夾具得到了較為全面的發(fā)展優(yōu)化，在機(jī)械制造裝備中獲得了廣泛應(yīng)用，其中最主要的原因在于通過先進(jìn)焊接工裝夾具能夠更好地保證焊接質(zhì)量。目前，各大領(lǐng)域?qū)C(jī)械裝備的需求量呈現(xiàn)不斷提升的狀態(tài)，而傳統(tǒng)切削工裝夾具取法很難滿足現(xiàn)代化發(fā)展的基本需求。通過應(yīng)用先進(jìn)焊接工裝夾具可以更好地保證焊接質(zhì)量，這是因?yàn)槠淠軌蛟陉P(guān)注質(zhì)量與效率的同時(shí)兼顧準(zhǔn)確性與完整性，體現(xiàn)了先進(jìn)焊接工裝夾具的重要作用。

2.3 明確先進(jìn)焊接工裝夾具的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前機(jī)械裝備制造中更加傾向于柔性化的中小批量生產(chǎn)形式，使其對(duì)于焊接工裝夾具的柔性提出了相對(duì)較高的需求。隨著生產(chǎn)加工技術(shù)的改良與優(yōu)化，各類設(shè)施更新發(fā)展，也促進(jìn)了模塊化組合技術(shù)的發(fā)展，特別是在各類客觀因素影響的情況下，模塊化組合夾具更是得到了全面的發(fā)展優(yōu)化。模塊化組合夾具主要是應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的部件來提升工裝夾具的柔性，優(yōu)勢(shì)在于能夠穩(wěn)步降低各類機(jī)械產(chǎn)品的制造時(shí)間和生產(chǎn)成本。首先，部件方面并不需要加工螺孔，僅僅只需通過5個(gè)鋼球?qū)β菟ㄟM(jìn)行栓緊處理；其次，制造過程中，元部件的構(gòu)造方面比較輕巧；最后，先進(jìn)焊接工裝夾具有組裝與調(diào)整功能，在零件的安裝與卸載方面有著極高的便利性。可見，先進(jìn)焊接工裝夾具在后續(xù)的機(jī)械裝備制造中有著十分廣泛的應(yīng)用[4]。

3 先進(jìn)焊接工裝夾具在機(jī)械裝備制造中的具體應(yīng)用措施

3.1 面向焊接工藝的工裝夾具系統(tǒng)

焊接工藝中的先進(jìn)工裝夾具系統(tǒng)具備較為顯著的先進(jìn)性特征，與傳統(tǒng)的切削工裝夾具系統(tǒng)差異顯著。焊接工藝的先進(jìn)工裝夾具系統(tǒng)是面向一個(gè)組合的，而非單一的零部件，但其整體精準(zhǔn)程度相對(duì)于切削工裝夾具來說較低。同時(shí)，焊接工藝的工裝夾具在實(shí)際使用階段中的受力較小，并不會(huì)對(duì)零部件產(chǎn)生較大的影響或破壞，但仍舊存在部分熱力影響。焊接工藝的工裝夾具可以細(xì)分為多種類型。根據(jù)使用柔性劃分，可以分為通用夾具和專用夾具，其中專用夾具大多應(yīng)用在精度較高且特殊的機(jī)械生產(chǎn)過程中[5]。簡(jiǎn)單來說，專用夾具是為一些機(jī)械生產(chǎn)而專門定制的夾具，在操作過程中不會(huì)產(chǎn)生過大的負(fù)擔(dān)；而通用夾具是面對(duì)大部分機(jī)械生產(chǎn)的，可以直接應(yīng)用在各種類型的機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中。近年來，焊接設(shè)備與焊接工藝已經(jīng)得到了較為全面的發(fā)展優(yōu)化，且各類焊接機(jī)器人已經(jīng)投入使用，不僅可以大幅度降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)時(shí)間，也能解決生產(chǎn)材料與生產(chǎn)能源的消耗，穩(wěn)步提升生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，從而為相關(guān)機(jī)械制造企業(yè)與工作部門帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 焊接組合工裝夾具的應(yīng)用

在機(jī)械裝備制造過程中，許多規(guī)模較大的零部件很難進(jìn)行單一化的生產(chǎn)制造，這是由于其整體生產(chǎn)難度較高，大多數(shù)施工流程和施工工藝都比較復(fù)雜，稍有不慎就會(huì)出現(xiàn)零部件損壞等問題[6]。因此，一般情況下會(huì)將幾個(gè)零部件進(jìn)行組合焊接，構(gòu)建整體化的零部件，這就突出了先進(jìn)焊接組合工裝夾具的作用?？梢姡ㄟ^焊接組合工裝夾具可以高效率生產(chǎn)各類工程機(jī)械產(chǎn)品。然而，采用規(guī)模較大的自動(dòng)化焊接技術(shù)成本極高，大部分機(jī)械制造企業(yè)很難承受這種經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。此外，這種缺少柔性的生產(chǎn)方式也會(huì)使得生產(chǎn)系統(tǒng)過于死板。但是，通過組合工裝夾具可以實(shí)現(xiàn)多工業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)制造，同時(shí)屬于組合化生產(chǎn)的基礎(chǔ)內(nèi)容，能夠根據(jù)生產(chǎn)的基本需求設(shè)計(jì)不同類型的焊接組合工裝夾具，滿足標(biāo)準(zhǔn)化功能需求，從而實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)和簡(jiǎn)單制造。另外，通過應(yīng)用焊接組合工裝夾具能夠拓展機(jī)械的生產(chǎn)范圍，提高生產(chǎn)精度，在保證各類復(fù)雜器械與零部件能夠?qū)崿F(xiàn)順利生產(chǎn)的同時(shí)，取得更好的應(yīng)用效果[7]。

3.3 充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)設(shè)備的輔助作用

在焊接工裝夾具中采用計(jì)算機(jī)設(shè)備可以起到輔助作用，也能夠促進(jìn)焊接工裝夾具的智能化轉(zhuǎn)變，在工作過程中節(jié)省更多的時(shí)間與精力，并準(zhǔn)確找尋焊接工作中存在的誤區(qū)，針對(duì)存在缺陷的部位及時(shí)采取針對(duì)性措施加以完善。相關(guān)生產(chǎn)部門也要提升對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備的重視程度，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)在焊接工裝夾具中的輔助作用，更好地促進(jìn)生產(chǎn)的精準(zhǔn)化和智能化轉(zhuǎn)變。

3.3.1 計(jì)算機(jī)設(shè)備輔助焊接工裝夾具發(fā)展

在先進(jìn)焊接工裝夾具技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，不能只注重重復(fù)生產(chǎn)內(nèi)容，更應(yīng)當(dāng)關(guān)注焊接工裝夾具技術(shù)后續(xù)的發(fā)展情況，穩(wěn)步促進(jìn)整體技術(shù)水平的優(yōu)化提升，保證其能夠滿足機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的基本需求。雖然機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展較為迅速，但在焊接工裝夾具等方面仍舊存在極大的提升空間。在先進(jìn)焊接工裝夾具的發(fā)展進(jìn)程中，需要豐富的工作經(jīng)驗(yàn)提供幫助。部分復(fù)雜零部件的設(shè)計(jì)與加工，需要工程師多年工作經(jīng)驗(yàn)的積累[8]。通過計(jì)算機(jī)設(shè)備為焊接工裝夾具技術(shù)的發(fā)展提供輔助，能夠?qū)⒃緩?fù)雜的操作過程模擬化，使得工程師可以更加直觀地觀察操作流程，同時(shí)可直接在計(jì)算機(jī)中設(shè)定部分?jǐn)?shù)據(jù)信息，經(jīng)過高效編程后實(shí)現(xiàn)不同夾具的焊接與切割等，準(zhǔn)確找出焊接工裝夾具技術(shù)缺陷，同時(shí)通過應(yīng)用不同材料避免對(duì)零部件產(chǎn)生破壞[9]。因此，相關(guān)部門必須提升對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備的重視程度，將其與焊接工裝夾具技術(shù)有效連接，從而實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)異的仿真模擬。

3.3.2 計(jì)算機(jī)設(shè)備輔助焊接工裝夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)

通過計(jì)算機(jī)輔助焊接工裝夾具的使用，能夠優(yōu)化原本的設(shè)計(jì)流程。它能夠結(jié)合客戶的基本需求和生產(chǎn)特點(diǎn)繪制具有更高針對(duì)性的工裝夾具，在夾具的設(shè)計(jì)階段融入更多有效的數(shù)據(jù)信息，便于客戶輸出和使用。而后結(jié)合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)生產(chǎn)組合夾具，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)，促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。另外，在采用計(jì)算機(jī)設(shè)備輔助焊接工裝夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過程中，要結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)多種方案，通過計(jì)算機(jī)模擬觀看夾具的動(dòng)態(tài)使用過程，及時(shí)完善其內(nèi)部存在的缺陷，以保證工裝夾具的質(zhì)量不受到影響[10]。

4 結(jié)語

在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中，焊接工裝夾具系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)迅猛，對(duì)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。因此，相關(guān)生產(chǎn)部門必須加大對(duì)先進(jìn)焊接工裝夾具系統(tǒng)的重視程度，完善優(yōu)化傳統(tǒng)的焊接工裝夾具系統(tǒng)，將其與計(jì)算機(jī)技術(shù)有效結(jié)合，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，促進(jìn)技術(shù)方面的發(fā)展進(jìn)步。另外，為了確保先進(jìn)焊接工裝夾具能夠有效發(fā)揮自身作用，應(yīng)當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)化的思想理念促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展，從而生產(chǎn)更多優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。