基于“互联网+”的汽车焊装夹具研究

徐国龙 王春雷 龚奕境 张月 张博 安南

摘 要：汽车焊装夹具是汽车白车身加工制造时重要的固定工具，一条汽车焊装生产线具有大约500套汽车焊装夹具，价值为400万元至1 900万元。但随着该车型生产线的淘汰，此条生产线上汽车焊装夹具全部废弃，造成了极大的浪费。本文通过分析汽车焊装夹具的构造原理，利用成组技术，对废弃夹具进行重组，使之满足用户的使用要求，达到循环利用的目的。

关键词：成组技术；二次加工；互联网技术；循环利用

中图分类号：TG431 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）17-0121-03

Research on Automobile Welding fixture based on Internet

XU Guolong1 WANG Chunlei1 GONG Yijing2 ZHANG Yue1 ZHANG Bo1 AN Nan1

Abstract： Automobile welding fixture is an important fixed tool in the process and manufacture of automobile outer body. An automobile welding assembly line has about 500 sets of automobile welding fixture with the value between 4 million and 19 million. However， with the elimination of the production line， all welding jigs and fixtures on this production line have been abandoned， resulting in a great waste. In this paper， by analyzing the construction principle of the welding fixture， the group technology was used to reorganize the discarded fixture so as to meet the user's requirements and achieve the purpose of recycling.

Keywords： group technology；secondary operation；internet technology；cyclic utilization

1 汽車焊装夹具的研究背景

自进入21世纪以来，工业体系的改革步伐越来越快，新产品、新理念精益求精，一日千里。汽车车身是汽车的重要组成部分，是整个汽车零部件的载体。车身是具有复杂型面的壳体零件。汽车车体尺寸精度直接影响汽车的装配质量，而车体制造过程中的焊接装配工艺是车体成形的关键，也是保证车体精度的关键环节，是车身系统工程中的一个重要组成部分。在现代制造业中，焊装夹具是保证产品质量、实行全面质量管理的重要手段。在新产品的研制过程中，夹具对缩短研制周期也起着重要作用[1]。

随着快速变化的全球市场及大众消费水平的提高，近年来，对汽车的需求量一直呈现出稳定上升的状态。但目前，焊装夹具仍然存在专用性强、设计复杂、非标工件、通用性差等缺陷。随着车型的变换速度逐渐加快，与之对应的焊装夹具的淘汰率也逐年升高，不仅造成了极大的资源浪费，而且减缓了汽车行业的发展，并未起到一定的推动作用。为了解决上述几大问题，目前，国内外对CAFD计算机辅助夹具设计的研究已经做了大量工作[2]。CAFD按系统集成模块差异可分为：交互式夹具设计系统、变异式和生成式方法发展基于成组技术及知识的CAFD系统和基于规则、实例和智能算法的CAFD系统[3]。目前，主流CAFD系统的研究内容包括：安装规划、夹具规划、夹具构形设计和夹具性能评价。如今，针对CAFD的研究已经取得了一些进展，对焊装夹具设计发展起到了巨大的推动作用。但是，其仍然不能够很好的解决资源浪费这一大问题。在《中国制造2025》规划中，政府明确提出了未来五大工程建设的发展目标，如图1所示。焊装夹具的设计与制造也面临着一个巨大的挑战，焊装夹具向着高效化、智能化、可持续化和柔性化的方向发展成为主要趋势[4]。

但随着科技的高速发展，其也会带来新的问题。随着人们对汽车的需求增加，汽车的产能逐渐增大，这也就导致汽车生产企业对汽车生产配件的需求越来越大。汽车焊装夹具是在汽车生产制造过程中对白车身进行固定并带有定位功能的工具，因为汽车焊装夹具极大部分为非标准件，专用性强，通用性差，设计复杂，因而，在设计制造一套满足新车型加工要求的汽车焊装夹具时，需要耗费巨大的人力、物力及财力，过程十分烦琐，成本普遍偏高。此外，汽车焊装夹具往往会随着生产线的淘汰而全部废弃，这不仅导致资源的浪费，还造成技术的极大浪费[5]。

2 技术流程

2.1 汽车焊装夹具数据库的建立

针对这一现象，本项目组通过对市场上的废弃汽车焊装夹具进行整合，统计收集汽车焊装夹具信息，利用CATIA、UG等软件对汽车焊装夹具进行三维建模，以汽车车身上每个覆盖件所对应的夹具单元，根据夹具零件的种类、材质、处理方式、实用特点和几何特征等进行分类，并建立如表1所示的汽车焊装夹具数据库[6]。

2.2 汽车焊装夹具的重组研究

近年来，国家提出了“中国制造2025”、“互联网+”、循环利用及敏捷制造等政策，鼓励各科研单位、各企业提高产品的利用价值，提高产品的加工制造质量。本项目组基于此政策，提出利用成组技术和二次加工的方法，重新组装满足新型使用要求的汽车焊装夹具，以极大提高汽车焊装夹具的循环使用率，增加汽车焊装夹具零件的二次利用价值，同时响应国家倡导的发展智能制造、绿色发展工程建设的号召。

成组技术是一种新型的加工技术，通过把结构、材料和工艺近似的零件组成一个零件族（组），增加其生产量，扩大经济效益，同时根据零件族（组）制定工艺进行加工，从而提高零件的利用率，减少加工时间，提高加工效率和劳动生产率[7]。

二次加工技术对已有的相似度极高的工艺零件进行微调整，使其满足新型汽车焊装夹具的工艺需求，使非标工向着标准件的方向进行，使其实现最大限度的循环使用。

本项目基于汽车焊装夹具数据库和二次加工以及成组技术的原理，根据客户需求，通过所建的焊装夹具数据库，查找出符合客户要求的最优方案，根据在数据库中找到的最优方案，依据成组技术和二次加工的方法，将从夹具数据库中挑选出的汽车焊装夹具零件进行重组加工，使其成为满足设计工艺需求的汽车焊装夹具零件，具体过程如图2所示[8]。

2.3 汽车焊装夹具的运营分析

汽车焊装夹具运营流程主要包括如图3所示的几个步骤。首先，根据图3所示的网络平台与客户联系，根据客户的需求采集信息，并将所得的汽车覆盖件信息输入数据库，根据夹具的组成机构，利用软件数据库筛选所需夹具，根据成组技术对焊装夹具进行设计制造，设计完成之后交给客户进行审核。对不能满足加工工艺的零部件进行二次加工、改造，完成之后交给客户进行再次审核，审核无误后，对其进行装配、打包和试运营。该过程中进行的数据分析、成组筛选、寻找最佳工艺、合成所需方案都将通过软件数据库与工作人员之间相互合作完成。

通过网络运营平台与客户进行交流沟通，在收集各企业废旧夹具资料、丰富数据库的同时进行技术宣传，利用成组快装技术及二次加工技术确定设计方案，调用数据库选取试用夹具，通过二次加工使其夹具更加符合工艺需求，将方案提供给客户，符合要求后进行加工制造，成品输出配送，并帮助客户调试运营。

3 结语

利用成组技术、计算机编程技术等组建“智慧夹具”软件系统。通过使用“智慧夹具”软件系统，对废弃夹具进行重组，使之满足用户的使用要求，达到循环利用的目的；与客户产生供需关系，解决夹具市場过度浪费、设计周期长和制造成本高的问题，从而实现三方共赢。

参考文献：

[1]朱晓欢.汽车焊装夹具设计理论研究[J].中国新技术新产品，2018（10）：55-56.

[2]王方伦.基于混合推理的汽车焊装夹具智能设计系统的研究与开发[D].烟台：烟台大学，2016.

[3]苏俊.汽车焊装夹具智能化设计系统的应用研究[J].科技展望，2016（9）：65.

[4]宋彩艳，宁祎，韩莉莉，等.焊装夹具及其柔性化在工业制造中的应用综述[J].现代制造技术与装备，2017（9）：109-111.

[5]李琦.汽车车身焊装夹具制造过程问题分析及控制[C]//河南省汽车工程学会.第十三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集.河南省汽车工程学会，2016.

[6]李坤宏.基于CATIA的汽车焊装夹具计算机辅助设计[D].重庆：重庆大学，2007.

[7]禹化宝.基于案例汽车焊装夹具智能设计系统的研究与开发[D].烟台：烟台大学，2014.

[8]徐芹亮.基于知识的汽车焊装夹具智能CAD推理机系统设计与研究[D].烟台：烟台大学，2007.