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。TIPTOP公司在自身承接 客戶變化多樣的結(jié)構(gòu)件加工的生產(chǎn)過(guò)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 著名的公司工廠中獲得了廣泛應(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)介紹 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。 　　臺(tái)面的支撐腳有標(biāo)準(zhǔn)腳、伸縮腳、帶萬(wàn)向輪腳、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。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。 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(guò)程中有帶動(dòng)工件偏轉(zhuǎn)的傾向。為了防止這種偏轉(zhuǎn)，TIPTOP公司發(fā)明了補(bǔ)償懸臂夾具 的專利(見(jiàn)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(guò)程中的間隙，保證夾具的夾緊力與夾緊方向一致。 (3)快速夾具 TIPTOP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(guò)一個(gè)φ28mm或φ16mm的過(guò)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 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TIPTOP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(guò)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TIPTOP標(biāo)準(zhǔn)件連接的過(guò)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。 二、三維組合焊接夾緊系統(tǒng)特色 　　TIPTOP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 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，類似于小孩的玩具，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,重復(fù)性好。用戶也可以根據(jù)自身的需要少量制作一些定位件 ，就可以滿足特定的要求。 (3)高精度 工作臺(tái)面和各種功能模塊具有很高的加工精度，這種精度將會(huì)反映在用戶所加工的產(chǎn)品中。 對(duì)于3m左右見(jiàn)方的大型工件，在采用合理的方案夾持后進(jìn)行焊接，其平面度、直線度、平行度及垂直度 可以控制在±0.1mm以內(nèi)。 (4)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。 (5)專利設(shè)計(jì) TIPTOP三維組合焊接夾緊系統(tǒng)擁有歐洲、美國(guó)、中國(guó)的專利。 三、三維組合焊接夾緊系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例 　　使用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(lái)說(shuō)，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)自身需要，用這套柔性系統(tǒng)不斷拼裝出新的不同的工裝。德國(guó) Benz公司(斯圖加特工廠)在汽車模具和檢具上有廣泛應(yīng)用；Liebherr和MAN公司在生產(chǎn)工程機(jī)械和車輛中 應(yīng)用TIPTOP工裝，焊接拼裝底盤、車架和塔吊操作室等；Schwing Stetter公司應(yīng)用TIPTOP工裝生產(chǎn)攪拌 車和建筑機(jī)械；TIPTOP柔性工作臺(tái)還被用作Trumpf公司的激光焊接和切割設(shè)備的工作平臺(tái)等。 (1)應(yīng)用實(shí)例一 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TIPTOP柔性 組合工裝后，從考慮構(gòu)思工裝到拼裝完成， 多一天時(shí)間(隨著對(duì)TIPTOP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(guò)若干年后，用戶再來(lái)訂做 更換備件，也不用擔(dān)心工裝的問(wèn)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(kāi)并抽出 芯棒。 (2)應(yīng)用實(shí)例二 某著名汽車廠在開(kāi)發(fā)新車中使用的TIPTOP柔性工裝。整個(gè)汽車的框架都用TIPTOP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 佳的夾緊工藝。 (3)應(yīng)用實(shí)例三 某管道中一節(jié)彎管(法蘭)的焊接實(shí)例，由于使用了TIPTOP柔性工裝，保證了法蘭定位的 精確，避免了管道 后安裝時(shí)的錯(cuò)位。 四、結(jié)語(yǔ) 　　當(dāng)然，由于TIPTOP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(guò)分步焊 接來(lái)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(guò)程中獲 得應(yīng)用。