随着科学技术水平的提高,在20世纪80年代初期,工业机器人的应用在先进工业国家开始普及,柔性焊接工装夹具,根据1988年底机器人协会的统计,服役的各类工业机器人已有32万多台。其中,焊接机器人占有的比重较大,它作为主要装备,在机械化、自动化生产线上,焊接柔性加工单元中,得到了广泛应用。但从全局来看,焊接机器人并不是实现焊接机械化、自动化的手段。因为目前生产上使用的焊接机器人许多是示教型的,特别是弧焊机器人对焊件的尺寸精度、装配精度要求很高,并需要很强的调试维修力量。另外,有了机器人,还需要有上下工序和相应设备的配合。若缺少控制水平较高的外围设备,机器人的自动化作用和效益就不能充分发挥。只有形成一个以机器人为核心的焊接自动化生产系统才能真正达到使用机器人的目的。这样一个系统,往往投资很大,一般工厂难以承受。从工作职能来看,用电弧焊完成的焊接结构中,大多数是很有规则的角焊缝和对接焊缝,其中直线焊缝占70%,圆环焊缝占17.5%,复杂的空间曲线焊缝很少,就为不用昂贵的焊接机器人而用一些价格较低、结构不太复杂而又有控制水平的机械装备实现焊接作业机械化、自动化提供了可能。例如装有焊接机头的操作机与焊接滚轮架、焊接变位机等焊件变位机械相配合,焊接工装夹具,在范围内仍可实现焊接作业的机械化、自动化,而且设备本身也有工作柔性,工艺适应性比较宽,因此,近年来国内外关于低成本机械化、自动化的呼声很高。1994年9月在北京召开的焊接学会*四十七届年会上,会议主题就定为“先进技术与低成本自动化”,这就充分说明了焊接界对这一问题的关注与重视。
与机床夹具不同,焊接工装夹具设计及应用,焊接工装夹具往往是焊接电源二次回路的一个组成部分,因此绝缘和导电是设计中必须注意的一个问题。例如,在设计电阻焊用的夹具时,如果绝缘处理不当,将引起分流,使接头强度降低。但对机床夹具而言,除电加工所用夹具外,不存在导电和绝缘的问题。
焊接工装夹具一般比机床夹具大。装配夹具和装焊夹具上的夹紧点、定位点比机床夹具上的多达几倍甚至十几倍,因此,焊接工装夹具设计书,设计难度较大,特别是定位点、夹紧点的数量、选位和两者的对应关系,都会影响夹具的功能和质量。
焊接工装夹具主要用来保证焊接结构各连接件的相对位置精度和整体结构的形状精度,而机床夹具主要用来保证零件的加工精度。
除精密焊件所用的夹具外,一般焊接工装夹具本身的制造精度,以及对焊件的定位精度均低于机床夹具的相应指标。
在我国机械装备行业快速发展的当前社会,多种焊接生产工艺都得到了很大的推广和使用,在此背景下焊接工装夹具在机械设备的实际制造过程中都已经得到了较为广泛的使用,借助焊接工装夹具不但能够有效保证产品制造的基本精度,更能够较大的提升劳动生产率,减轻工人实际劳动过程中投入的劳动强度,减少企业机械设备生产的成本投入,确保车间生产的基本安全的同时,为企业创造更多的经济效益。当前我国的焊接工装夹具水准尚不能满足制造行业发展的基本需求,因此必须加强不同部门和企业之间的联系和研究。基于此,本文主要对先进焊接工装夹具及其在机械装备制造业中的应用进行了探讨。