三維組合焊接夾緊系統(tǒng)

組合夾具在機(jī)械切削行業(yè)已經(jīng)有了成功的應(yīng)用，但在焊接行業(yè)基本是一個(gè)空白。德國(guó)戴美樂公司(Demmeler)在自身承接客戶變化多樣的結(jié)構(gòu)件加工的生產(chǎn)過程中，應(yīng)用組合夾具的設(shè)計(jì)思想，發(fā)明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。在短短10年左右的時(shí)間內(nèi)，就已經(jīng)在7000多家歐美著名的公司工廠中得到廣泛應(yīng)用。這項(xiàng)技 術(shù)已經(jīng)獲得了歐洲、美國(guó)和中國(guó)的專利。 

一、三維組合焊接夾緊系統(tǒng) 

這種三維組合夾緊系統(tǒng)，采用可任意組合的帶孔格板形式的臺(tái)面和各種功能模塊組成，孔徑有φ28mm和φ16mm兩個(gè)系列。臺(tái)面上可根據(jù)需要，配以各種功能模塊，形成各種定位和夾緊功能。除臺(tái)面外，模塊還有直角塊、立柱、定位塊、任意角度調(diào)整塊、V形塊、銷栓及各類快速夾具及輔助模塊。模塊上還配以φ28mm、φ16mm的孔或棒，可以在任意位置互相配合或以銷栓緊固。其設(shè)計(jì)構(gòu)思巧妙，一件多用。 

1.臺(tái)面 

臺(tái)面采用帶孔格板形式。在高精度的臺(tái)面的上面和側(cè)面，每隔100mm均布φ28mm的圓孔(D28系列)，或每隔50mm均布φ16mm的圓孔(D16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(見圖1)。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 

用于模塊之間緊固的銷栓已擁有發(fā)明專利。φ28mm或φ16mm的銷栓內(nèi)裝有5個(gè)同心鋼珠(見圖2)。當(dāng)松動(dòng)銷栓螺紋時(shí)，鋼珠自動(dòng)縮回銷栓內(nèi)部，這時(shí)銷栓可方便地插入或抽出系統(tǒng)的圓孔。插入后再逐漸擰緊頭部，這時(shí)鋼珠逐漸突出，銷栓自動(dòng)對(duì)中并夾緊模塊。最后用手工扳手?jǐn)Q緊，即可達(dá)到夾緊力50kN，剪切力250kN。同時(shí)根據(jù)使用場(chǎng)合的不同，還設(shè)計(jì)了各種長(zhǎng)度，以及沉頭的銷栓。 

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4個(gè)或5個(gè)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，可適應(yīng)以下三種場(chǎng)合： 

(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)，戴美樂公司發(fā)明了補(bǔ)償懸臂夾具的專利(見圖3)。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。

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4個(gè)或5個(gè)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，可適應(yīng)以下三種場(chǎng)合： 

(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)，戴美樂公司發(fā)明了補(bǔ)償懸臂夾具的專利(見圖3)。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。

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 圖5為某著名汽車廠在開發(fā)新車中使用戴美樂工裝。整個(gè)汽車的框架都用戴美樂工裝定位和夾緊。這樣做的目的，一是這種車型本身的批量不大，專用流水線焊裝不夠經(jīng)濟(jì)；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 圖6所示為某管道中一節(jié)彎管(含法蘭)的焊接實(shí)例，由于使用了戴美樂柔性工裝，保證了法蘭的精確定位，避免了管道安裝時(shí)錯(cuò)位的可能性。

三、結(jié)語 

當(dāng)然，由于戴美樂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。