电子束焊接用柔性夹具设计及应用研究

刘海咏李志明王 玮

（1．沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 141000；2．锦州欧任包装机械有限公司，辽宁 锦州 121000）

电子束焊接用柔性夹具设计及应用研究

刘海咏1李志明2王 玮1

（1．沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 141000；2．锦州欧任包装机械有限公司，辽宁 锦州 121000）

在保证加工质量的前提下，合理设计及应用柔性夹具替代部分专用夹具，可以大大降低生产成本，缩短生产准备周期，加快新产品的研制及生产速度；应用柔性夹具还可以大量减少专用夹具的存储空间，有利于现场管理。在特殊情况下，还可以设计制造形状特殊的专用件与柔性夹具元件配合使用，既减少了专用夹具数量又扩大了柔性夹具的应用范围。同时，柔性夹具元件可以重复使用，符合可持续发展战略。

夹具；组合夹具元件；柔性夹具

1 柔性夹具

柔性夹具是以组合夹具元件为基础组装成的夹具。它是由预先制造好的标准化组合夹具元件，根据被加工零件的工序要求组装而成的。组成夹具的元件具有通用性，单个元件功能多样，并具有互换性。组合夹具元件结构灵活多样，且可长期重复使用。

2 设计及应用

本文从公司生产实际情况出发，旨在通过研究设计及组装焊接工序用大型柔性夹具，发挥柔性夹具灵活、快速，并且可重复使用的优点，替代专用夹具，达到缩短生产准备周期、降低生产成本，解决生产急需的问题。

本工序要求将四个已经点焊在一起的叶片零件焊接成为一组（一联）；每组零件有六条焊缝，分布在上安装板外侧、下安装板内侧等。焊接上安装板外侧时，电子束照射方向为从外侧向中心；焊接下安装板内侧时，电子束照射方向为从中心向外侧。设计时，应考虑在电子束焊接时，在两个焊接加工方向上，在电子束的方向上都不能有组合夹具元件遮挡。因此需要设计两套柔性夹具。此处只讨论焊接上安装板外侧用的柔性夹具。

通过对焊接工序工作内容分析可知，加工时（焊接），零件除了只受自身重力以外，没有切削力的作用，柔性夹具的定位部分和压紧部分或只受很小的力；另外，焊接时，只是零件被焊接部分局部受热溶化并连接，其余部分温度并没有变化。通过对焊接时零件的工作环境和受力情况分析可知，由组合夹具元件组装成的柔性夹具，完全能替代专用夹具。在特殊情况下，也可以设计与组合夹具元件相连接的挡板，用来防止焊渣飞溅问题，更好的提高焊接质量。

图1

为了提高生产效率，结合组合夹具元件的结构特点和焊接设备的功能，考虑每次装夹十六个零件，每四个零件分成一组，共分成四组。

零件内圆直径约600毫米，外圆直径约800毫米。考虑到零件在组合上的安装和组合夹具与设备连接，选择用直径600毫米带连接孔的圆基础板。

选用适当长度伸长板与圆基础板连接，用来扩大圆盘直径，实现零件安装及定位；选用圆柱销与钻模板配合，实现零件外圆定位。

图1为在UG环境下设计的组合夹具三维图。通过虚拟装配设计，指导现场实际组装，提高组装质量及效率。

通过现场实际应用证明，该柔性夹具设计合理、结构紧凑，组装迅速，定位稳定，零件装夹方便，操作安全可靠，加工质量良好，能够保证零件焊接加工质量要求。该柔性夹具零件均为组合夹具元件标准件。该类型组合夹具设计完成后，一名操作工人从选件、组装，到检验， 1～2天即可完成。该柔性夹具的应用，极大的缩短了专用夹具的设计及制造时间，降低了生产成本，解决了生产现场的急需问题。类似零件的专用夹具完全可以利用柔性组合夹具替代，值得推广应用。

[1]组合夹具组装技术手册[M]．原中国航空工业总公司第三0一研究所．

[2]UG NX7．5完全自学手册[M]．北京：机械工业出版社，2010．

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