焊接工裝夾具在我國(guó)一貫比較落后，而且不受重視。各廠家都實(shí)行自己開發(fā)設(shè)計(jì)制造，專用性強(qiáng)，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，工裝成本非常高。柔性組合焊接工裝基本上是一個(gè)空白。德國(guó)西格芒公司(system) 在自身承接客戶變化多樣的結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)過程中，應(yīng)用組合夾具的設(shè)計(jì)思想，以其創(chuàng)意和創(chuàng)新的巧妙構(gòu)思、靈活多樣的結(jié)構(gòu)組合，獨(dú)創(chuàng)了組合式三維焊接工作臺(tái)，并逐漸從滿足自我的使用到供應(yīng)給各行各業(yè)的用戶。柔性化的焊接工裝免除了設(shè)計(jì)人員重復(fù)設(shè)計(jì)和制作工裝的投入,在短短10年左右的時(shí)間內(nèi)，就已經(jīng)在幾千家歐美著名的機(jī)械焊接與切削行業(yè)成功應(yīng)用。在德國(guó)金屬加工領(lǐng)域是有口皆碑的工裝助手。西格芒公司(system)三維柔性化組合焊接工作臺(tái)技術(shù)在歐洲、美國(guó)和中國(guó)已經(jīng)獲得了多項(xiàng)專利。

三維組合焊接夾緊系統(tǒng)介紹

德國(guó)西格芒公司(system) 三維組合焊接工作臺(tái)有D28和D16兩個(gè)系列。在高精度的臺(tái)面上，每隔100mm均布D28的圓孔或每隔50mm均布D16的圓孔，這些孔可用于拼接各種功能的定位模塊和夾具。各種功能模塊除臺(tái)面外，還有定位塊，直角塊，立柱，任意角度調(diào)整，V形塊，銷栓，各類快速夾具，間隙調(diào)整片及各種輔助模塊。模塊的設(shè)計(jì)構(gòu)思巧妙，可以進(jìn)行各種組合和反復(fù)應(yīng)用。

system16系統(tǒng)

用于模塊之間互相緊固連接的銷栓，內(nèi)部采用五個(gè)同心鋼珠。銷栓松開時(shí)，鋼珠退入銷栓內(nèi)，此時(shí)銷栓可方便地插入模塊的孔內(nèi)。當(dāng)用手逐漸擰緊時(shí)，五個(gè)鋼珠逐漸彈出，自動(dòng)對(duì)中并夾緊模塊。用扳手扳緊后，其對(duì)模塊的夾緊力可達(dá)5噸，剪切力可達(dá)25噸。

system28系統(tǒng)

1.臺(tái)面

臺(tái)面采用帶孔格板形式。在臺(tái)面的上面和側(cè)面，每隔100mm均布φ28mm的圓孔(system28系列)，或每隔50mm均布φ16mm的圓孔(system16系列)，并以同樣的間隔劃有尺寸線，臺(tái)面邊緣有毫米刻度線。這些圓孔可用于拼接各種功能的定位模塊和夾具。臺(tái)面尺寸從500mm×1000mm到2000mm×4000mm，并且可以根據(jù)需要組合成任意大小的尺寸和條塊形狀。臺(tái)面的支撐腳有標(biāo)準(zhǔn)腳、伸縮腳、帶移動(dòng)輪腳、固定腳和剪式升降腳等，以適應(yīng)各種不同的需要。這一系列的精心設(shè)計(jì)，給使用者提供了極大的方便。

2.銷栓

一套孔系夾緊系統(tǒng)的關(guān)鍵就在于固定銷栓。西格芒銷栓采用鋼球夾緊結(jié)構(gòu)，既簡(jiǎn)單實(shí)用安全穩(wěn)固，又便于清潔，而且只要單手就可以使用。夾緊銷栓用優(yōu)質(zhì)材料制造，并具有一定的硬度。

3.直角塊

直角塊可用于止位、定直角、構(gòu)建三維立體結(jié)構(gòu)和延伸工作臺(tái)面等。大型的直角塊上還配有寬度為28mm或16mm的滑槽，可以前后、上下滑動(dòng)，并在任意需要的位置用銷栓緊固定位。

4.立柱

各種長(zhǎng)度的立柱有(100*200*h)或(200*200*h)工作面，工作面上配有φ28mm或φ16mm的系統(tǒng)孔。立柱可用于構(gòu)建三維立體結(jié)構(gòu)，或者與臺(tái)面配合，構(gòu)成各種異形臺(tái)面。

5.夾具

夾具品種繁多，可歸納為以下三種形式：

(1)懸臂夾具 按照夾具的插入方向與夾緊力方向，有180°、90°、45°三種。按照夾緊手柄的類型，有手工螺旋式、快速夾緊式、短六角螺釘式等。

(2)補(bǔ)償懸臂夾具 由于夾具在臺(tái)面上是采用圓棒插入孔中的形式，棒孔間的間隙和夾具本身的微小柔性，使得夾具在夾緊過程中有帶動(dòng)工件偏轉(zhuǎn)的傾向。為了防止這種偏轉(zhuǎn)，西格芒公司發(fā)明了補(bǔ)償懸臂夾具。這種夾具在懸臂中增加了彈性伸縮，化解掉夾緊時(shí)的側(cè)向分力，以補(bǔ)償夾具本身的變形和插入過程中的間隙，保證夾具的夾緊力與夾緊方向一致。
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(3)快速夾具 西格芒產(chǎn)品中揉合了德國(guó)另一家著名的AMF公司的手動(dòng)或氣動(dòng)快速夾具。垂直壓緊式、水平推拉式等品種繁多的手動(dòng)、氣動(dòng)夾具，通過一φ28mm的過渡件，可方便地安裝在需要的地方。

6.任意角度調(diào)整塊

可以連續(xù)調(diào)節(jié)0°～225°的任意角度，在需要的角度處可以用油壓的方式鎖緊，可平臥或豎立使用。夾角臂上的兩側(cè)分別有系統(tǒng)孔和槽，可在其上面進(jìn)一步安裝模塊定位或夾緊。

7.止位塊

各種小型的止位塊設(shè)計(jì)有系統(tǒng)孔或槽，以便在構(gòu)建工裝時(shí)方便地在需要的地方定位。止位塊的尺寸設(shè)計(jì)非常科學(xué)合理，可以達(dá)到最小25mm的調(diào)整量。進(jìn)一步調(diào)整25mm以下尺寸時(shí)可用配套的間距調(diào)整套件。理論上使用西格芒工作臺(tái)構(gòu)建工裝時(shí)，量具變得是多余的了。

8.各種輔助模塊

這類模塊中包括：專門用于定位圓管的V形塊和鏈?zhǔn)綂A具；定位法蘭的標(biāo)準(zhǔn)法蘭板；臺(tái)面角上45°方向延伸時(shí)用的角模塊；間距調(diào)整套件；φ28mm和φ16mm系統(tǒng)過渡銷；使用一件夾具壓緊兩點(diǎn)(夾緊圓管)的夾緊橋；用于用戶自制件與西格芒標(biāo)準(zhǔn)件連接的過渡接口塊；起重吊環(huán)；防止焊接時(shí)臺(tái)面與焊接電纜間出現(xiàn)電火花的專用插頭及防止焊接飛濺用的專用套件等。

三維組合焊接夾緊系統(tǒng)特點(diǎn)：

德國(guó)西格芒三維柔性組合焊接夾具系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各類鋼結(jié)構(gòu)、工程機(jī)械制造、壓力容器、建筑框架、汽車工業(yè)、自行車(摩托車)制造、鈑金加工、金屬家具、工業(yè)管道(法蘭)、機(jī)器人技術(shù)以及設(shè)備裝配和檢測(cè)設(shè)備等。這種組合夾具的突出優(yōu)點(diǎn)是：

1） 模塊化：所有組件分門別類，進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，互相匹配。選用最少的模塊，就可以實(shí)現(xiàn)各種快速定位和夾緊的功能。

2） 柔性化：拼裝方式多樣，用戶只要充分發(fā)揮想象力，幾乎可達(dá)到任何專用夾具同樣的定位和夾緊功能。拼裝快速，裝拆方便；工作臺(tái)面可以根據(jù)工件形狀、大小進(jìn)行拼裝組合。臺(tái)面上的刻度和模塊尺寸的設(shè)計(jì)，使操作工人不用量具就可以根據(jù)工件尺寸迅速搭出所需要的工裝。

3） 高精度：工作臺(tái)面和各種功能模塊上每隔50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，這種精度將會(huì)反映在用戶所加工的產(chǎn)品中。所以，也有用戶將此工作臺(tái)用作檢具的基準(zhǔn)平臺(tái)。

4） 專利設(shè)計(jì)：各功能模塊中有不少是專利產(chǎn)品，如模塊間連接采用的銷栓，為防止工件在夾緊過程中移位而特殊設(shè)計(jì)的帶補(bǔ)償?shù)膹椥詩A具等。

5） 三維立體設(shè)計(jì)：模塊中的立柱，直角塊可用于向三維空間拼接，便于生產(chǎn)各類立體構(gòu)件。

三維組合焊接夾緊系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

有了這種組合焊接工作臺(tái)，對(duì)于不斷重復(fù)設(shè)計(jì)工裝的用戶來說，就可大大節(jié)約重復(fù)投資耗費(fèi)在工裝上的設(shè)計(jì)制作時(shí)間和資金。用戶可根據(jù)需要快速拼接出不同要求的工裝，就像兒童玩拼裝式玩具一樣。這種三維柔性工裝可用于汽車制造行業(yè)，工程機(jī)械行業(yè)，鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)行業(yè)，扳金加工行業(yè)，自行車（摩托車）制造行業(yè)，與焊接機(jī)器人或?qū)Ｓ煤笝C(jī)配套等等。如：德國(guó)Benz公司（斯圖加特工廠）在汽車模具和檢具上的應(yīng)用； Liebherr和MAN公司在生產(chǎn)工程車輛和機(jī)械中應(yīng)用siegmund工裝, 焊接拼裝底盤和車架；Schwing Stetter公司應(yīng)用siegmund工裝生產(chǎn)攪拌車和建筑機(jī)械；用siegmund工作臺(tái)作為Trumpf 公司的激光焊接和切割設(shè)備的工作平臺(tái)。當(dāng)然，作為日常工作必不可少的輔助工具，siegmund產(chǎn)品更廣泛地應(yīng)用在各種焊接場(chǎng)合中。相信在我國(guó)焊接工藝不斷發(fā)展中，siegmund產(chǎn)品一定能得到越來越多的中國(guó)用戶歡迎。

(1)應(yīng)用實(shí)例一 下圖所示為某廠生產(chǎn)裝載機(jī)的承重臂。由于這一承重臂規(guī)格多，批量不大，以前在焊接前必須制作專用焊接工裝，以保證左右臂的平行度及彎角的角度。這樣僅從設(shè)計(jì)到制作完成工裝，就至少需要4周的時(shí)間，而且要投入大量資金；用完以后，工裝還需要一定的空間存放，以備下次使用。有了西格芒柔性組合工裝后，從考慮構(gòu)思工裝到拼裝完成，最多一天時(shí)間(隨著對(duì)西格芒柔性工裝熟悉程度的提高還可大大縮短)。用完后這套工裝可立即拆除，再搭建其他工裝，不占用空間。即使過若干年后，用戶再來訂做更換備件，也不用擔(dān)心工裝的問題。這一實(shí)例中比較重要的定位尺寸為左右臂兩端部及轉(zhuǎn)角部位軸孔的同心度。建議焊接前使用輔助的芯棒對(duì)穿兩孔，然后將芯棒夾持于工作臺(tái)面上。完成焊接后松開并抽出芯棒。

(2)應(yīng)用實(shí)例二 下圖為某著名汽車廠在開發(fā)新車中使用的西格芒柔性工裝。整個(gè)汽車的框架都用西格芒工裝定位和夾緊。這樣做的目的，一是這種車型本身的批量不大，不適用專用流水線焊裝；另一種是為大批量生產(chǎn)的焊裝生產(chǎn)尋找最佳的夾緊工藝。

(3)應(yīng)用實(shí)例三 下圖所示為某管道中一節(jié)彎管(法蘭)的焊接實(shí)例，由于使用了西格芒柔性工裝，保證了法蘭定位的精確，避免了管道最后安裝時(shí)的錯(cuò)位。

由于西格芒三維組合工裝的靈活性，它的應(yīng)用實(shí)例是大量的。對(duì)于較簡(jiǎn)單的平面構(gòu)件、立體框架、箱體等焊接時(shí)的定位，它可以非常方便地實(shí)現(xiàn)。即使是較復(fù)雜的構(gòu)件，實(shí)際上也可以通過分步焊接來實(shí)現(xiàn)。這樣既實(shí)現(xiàn)了操作的方便性，又大大提高了工作臺(tái)的利用率。實(shí)踐證明，該三維組合焊接夾緊系統(tǒng)可以按照用戶的充分想象，在絕大部分的焊接過程中獲 得應(yīng)用。