1 、 前言

  
     產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，周期與成本是兩個十分重要的因素。尤其在新品研制階段，由于產(chǎn)品尚未定型，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更改及工藝更改比較頻繁，給生產(chǎn)準(zhǔn)備、尤其是工藝裝備的設(shè)計(jì)和制造帶來很大困難，不但會造成工藝裝備成本的增加，同時生產(chǎn)準(zhǔn)備周期會大大延長。因此，在產(chǎn)品研制階段，大量采用組合夾具是縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低工裝成本的重要途徑。傳統(tǒng)的組合夾具由于其自身系統(tǒng)存在不足而影響了柔性組合夾具功能的發(fā)揮，因此在原有組合夾具技術(shù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的開發(fā)、創(chuàng)新，對于深入挖掘柔性組合夾具高效、快捷的潛在功效十分必要。

       2  、組合夾具的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

      2.1組合夾具的定義

      組合夾具是工藝裝備的一部分，是由一系列標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的元件，根據(jù)產(chǎn)品加工要求而組裝出來的夾具，可以理解成高度標(biāo)準(zhǔn)化的專用夾具，但因其元件可以循環(huán)應(yīng)用，夾具能夠?qū)崿F(xiàn)快速組裝、快速調(diào)整，因此能夠縮短60%以上的夾具生產(chǎn)周期，節(jié)省80%以上的原材料。

      從功能上講，組合夾具屬于專用夾具的一種，從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上說，組合夾具屬于可循環(huán)利用的并具有高精度、高強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)化元件組裝成的易聯(lián)結(jié)和拆卸的夾具，目前通用的說法將組合夾具與專用夾具分開，主要是依據(jù)夾具的設(shè)計(jì)制造過程，專用夾具需要工裝制造廠根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣制造專用元件，而組合夾具則是直接選用通用元器件。

     2.2組合夾具的類別及特點(diǎn)

       按元件結(jié)構(gòu)區(qū)分，組合夾具一般可分為槽系和孔系兩種，近年來，隨著國內(nèi)外組合技術(shù)的不斷發(fā)展，在以上兩種元件的基礎(chǔ)上又開發(fā)出了孔、槽系集成元件。

      組合夾具的最大特點(diǎn)是周期短、見效快，雖然一次投資成本較大，但由于其元件的循環(huán)應(yīng)用功能，按一個機(jī)型或幾個機(jī)型循環(huán)綜合計(jì)算，工裝成本將會大大降低。

      2.3組合夾具的應(yīng)用范圍

      從加工零件的批量來看，組合夾具最適用于新產(chǎn)品研制、試制、單件和小批量生產(chǎn)，對于產(chǎn)品變換頻繁，改型周期短，產(chǎn)品類型多的部門和企業(yè)，大量使用組合夾具的經(jīng)濟(jì)效益較明顯；從加工工序分析，組合夾具對于鉆、銑、車、磨、鏜等加工基本都可適用，部分裝配、焊接、檢驗(yàn)工序也可實(shí)現(xiàn)；從精度等級方面，組合夾具的直線尺寸精度可控制在±0.05范圍之內(nèi)，角度誤差可控制在±5′以內(nèi)；從加工零件的外廓尺寸來看，一般尺寸在1000mm以下的零件夾具均可組合，而現(xiàn)在出現(xiàn)的大型組合元件使夾具的應(yīng)用范圍又?jǐn)U大了很多。

     2.4組合夾具的產(chǎn)品研制中的作用

     (1) 縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，適應(yīng)市場快速反應(yīng)需求；
     (2) 減少專用工裝數(shù)量，降低研發(fā)成本；
     (3) 調(diào)整靈活、快速，降低研發(fā)風(fēng)險；
     (4) 為后期批量生產(chǎn)時工裝設(shè)計(jì)和制造提供基礎(chǔ)證據(jù)；
     (5) 節(jié)能降耗。

        3、  國內(nèi)組合夾具應(yīng)用現(xiàn)狀

      3.1組合夾具應(yīng)用情況

      目前國內(nèi)組合夾具應(yīng)用范圍十分廣泛，遍及航空、航天、船舶、汽車、機(jī)械、紡織等系統(tǒng)，其中航空系統(tǒng)各主機(jī)廠都大量采用組合夾具。夾具組裝技術(shù)從最初的純手工作業(yè)方式正逐步與數(shù)字化設(shè)計(jì)、信息化管理等先進(jìn)技術(shù)接軌，專業(yè)范圍除傳統(tǒng)的機(jī)械加工外，也逐步向?qū)Ч芎附?、裝配、檢驗(yàn)等專業(yè)滲透。

      3.2目前組合夾具系統(tǒng)處在的不足

      從原理上說，組合夾具能夠替代90%以上的專用工裝，但實(shí)際應(yīng)用中，如果不能處理好組合夾具自身系統(tǒng)存在的不足，其利用率會大打折扣，目前國內(nèi)組合夾具尚不能大量普及的主要原因有以下幾點(diǎn)：

     （1）一次投入成本高。組合夾具元件屬高精度元件，其價格較貴，雖然具備循環(huán)應(yīng)用特點(diǎn)，但如要批量使用，一次性投入較大，而見效需在使用一定數(shù)量規(guī)模的情況下才能體現(xiàn)，所以一般中小型企業(yè)，尤其是在產(chǎn)品來源不固定的情況下欲使用組合夾具投入較大，風(fēng)險相對增加。在這種情況下可以考慮租賃使用。
     （2）專業(yè)技術(shù)發(fā)展慢，社會效應(yīng)未能充分體現(xiàn)，廣告效應(yīng)低。
     （3）元件系統(tǒng)相對孤立。傳統(tǒng)的槽系和孔系組合夾具都是自成一派，相互之間兼容性低，各自優(yōu)勢和劣勢明顯，不能互補(bǔ)。如槽系夾具組裝方便，調(diào)節(jié)靈活，但剛性、穩(wěn)定性不足；孔系夾具剛性好，精度高，但設(shè)計(jì)組裝過程繁瑣，調(diào)整困難。
     （4）傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式落后，夾具生產(chǎn)的絕對時間短，但不能實(shí)現(xiàn)即時供應(yīng)。

        4、現(xiàn)代柔性組合夾具的發(fā)展趨勢

        現(xiàn)如今由于產(chǎn)品多樣化，新品研制過程的復(fù)雜化，工件精度要求的高度化，工藝裝備的柔性化，對組合夾具結(jié)構(gòu)的要求更具體展現(xiàn)出來，不但要解決結(jié)構(gòu)靈巧、使用方便、安全可靠等問題，而且要超多種類夾具、多品種元件的方向發(fā)展，使各種系列類型元件之間能夠互通、配套、結(jié)合、選優(yōu)。

      4.1數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于組合夾具生產(chǎn)過程中

        隨著計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，尤其是數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的逐步成熟，組合夾具的發(fā)展必須與先進(jìn)的技術(shù)接軌，其功能才能得到更大的發(fā)揮。由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的上游數(shù)據(jù)均采用三維數(shù)據(jù)集的形式傳輸，產(chǎn)品的更多數(shù)據(jù)信息只有通過數(shù)學(xué)模型才能讀取，因此傳統(tǒng)的按圖紙、工序件組裝夾具越來越受限制。單純講工藝裝備的數(shù)字化設(shè)計(jì)，已經(jīng)是成熟的技術(shù)，但數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)與組合夾具的結(jié)合，尚未更好地普及。組合夾具設(shè)計(jì)模塊的開發(fā)，為實(shí)現(xiàn)組合夾具的設(shè)計(jì)和模擬組裝提供了基礎(chǔ)。未來的組合夾具，可以理解成完全標(biāo)準(zhǔn)化的工藝裝備，其設(shè)計(jì)與目前的工裝設(shè)計(jì)過程一致，將是完全的數(shù)字化設(shè)計(jì)和信息化管理。

      4.2組合夾具系列、結(jié)構(gòu)的變化與更新

       目前我國組合夾具的主打系列還是以槽系夾具為主，這類夾具靈活性高，組裝調(diào)整方便，適用于鑄件、模鍛件等不規(guī)則基準(zhǔn)面零件夾具的組裝，以及粗加工、半精加工等工序所用的夾具。不足之處在于元件之間的聯(lián)結(jié)剛性差，夾具穩(wěn)定性不足，夾具精度易受撞擊等外界因素的影響而變化，夾具很難承受大切削力。在歐美等國家，孔系組合夾具應(yīng)用較廣泛。該系列的特點(diǎn)是元件之間剛性聯(lián)結(jié)，組裝出的夾具精度高，剛性好，不易變形，但靈活性不足，調(diào)整不方便。我們結(jié)合二者優(yōu)勢，開發(fā)出了孔、槽系列結(jié)合的元件系統(tǒng)，即開發(fā)出部分部分元件，能使傳統(tǒng)孔槽系列元件完全兼容使用，將二者的優(yōu)勢得以從分發(fā)揮，同時又最大限度的彌補(bǔ)了其原有的缺陷。

      4.3孔槽結(jié)合類組合夾具的基本原理

      從多年應(yīng)用中可以得出結(jié)論，槽系組合夾具的最大缺陷是剛性和穩(wěn)定性不足，究其根本是多元件疊加使用時連接剛性不足，就單個元件來講都是經(jīng)過試驗(yàn)和實(shí)踐驗(yàn)證的。連接的剛性主要取決與其固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和連接方式。而孔系夾具調(diào)整不靈活，主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)元件上孔位的固定性。一套優(yōu)質(zhì)的工裝，定位 、引導(dǎo)等結(jié)構(gòu)裝置要求穩(wěn)定、可靠，而壓調(diào)整機(jī)構(gòu)則需要方便靈活?；谝陨显恚覀冮_發(fā)孔槽結(jié)合類夾具元件的主要思路是利用槽系夾具的基礎(chǔ)板作為夾具基體，夾具體中定位、支撐等機(jī)構(gòu)采用孔系系列元件，從而既能保證夾具主要結(jié)構(gòu)的剛性、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，而壓緊、調(diào)整等機(jī)構(gòu)從槽系基礎(chǔ)板上安裝，其靈活性將大大提高。

      4.4孔槽結(jié)合類組合夾具示例

      上圖是孔槽系列元件結(jié)合應(yīng)用的一個簡單示例，該夾具中，基礎(chǔ)板采用的是槽系元件，上面的支撐件采用孔系元件，把兩種系列元件連接在一起的是我們新開發(fā)的孔槽過渡支承件的一類，針對不同的連接方式對應(yīng)不同的新型過渡件結(jié)構(gòu)，同時，由于孔、槽系元件連接方式的不同，過渡連接件需要特殊的緊固件和專用工具。

        5、結(jié)論

        隨著中國裝備制造業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代的日益頻繁，新型柔性組合夾具將會得到更加廣泛的應(yīng)用，其快速、簡捷、省工、省時、省錢的優(yōu)勢將會得到更大的發(fā)揮。隨著夾具組裝技術(shù)的不斷進(jìn)步，元件系統(tǒng)的逐步更新、升級，組合夾具的使用范圍、實(shí)用功能等將會大大提高，其發(fā)展空間，市場前景還有很大的潛力可以挖掘。（文自：沈陽機(jī)床股份有限公司 ）