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摘 要：现代制造过程中，工装柔性化是控制制造过程成本的重要手段，尤其是在客车的制作过程中。在订单式的生产影响之下，车型、各部件等结构多、批量小、订单变化大，使得模块工装的制作成本增加。而柔性工装的出现，能够减少客车制作过程工艺装备上的成本、提高生产效率、降低工装改动频次、同时也能使设计人员在工装研发中的工作量减少。基于此，文章就客车制造柔性工装夹具的应用进行研究，具体内容供大家参考和借鉴。
关键词：客车制造；柔性；工装夹具；应用
前言
工裝夹具作为汽车制造过程中不可缺少的一部分，其是汽车制造过程中效率、质量、一致性的重要保障。而柔性工装应用是构建非通用化结构能在通用化的工装下完成制作，并减少工件与工装之间的刚性固定，增加多种结构的柔性固定结构，能达到多种不同结构上的通用，降低工装胎具重复设计制作的频次，提高工装的使用效率，减少工件在制作完成后的焊接变形，对工件质量提供保障。所以柔性工装是客车制造行业，甚至是汽车制造行业工装设计制作的一种发展方向。
1柔性工装夹具概念
在机械制造过程中，用来固定加工对象，使工件有正确位置，以便能够施工或者检测的装置都可以称为工装夹具。柔性夹具是指工件的形状和尺寸有一定变化后，有能力适应新的定位夹紧要求的夹具。但是工件变化可以在小范围，即在相似的形状和尺寸变动不大的范围内，也可在大范围，即零件形状完全不同，尺寸变化也很大。所以，柔性夹具的概念还是含糊的，没有明确的定义和界限。与传统夹具相比，柔性加工环境下，柔性夹具有明显的优越性：减少了设计、制造专用夹具的时间和成本，节省了提供重复的专用夹具的开支，增强了规划和编程能力，对中小批量设计变化大、面向用户的产品可高效、及时供货。
2柔性工装夹具的基本结构组成及工作原理
柔性工装焊接夹具是集标准化、通用化、系统化的模块系统，工作平台（工作基准面）及其所有的附件以孔系原理等通过锁紧装置实现快速的定位、连接、装夹工作，实现产品的定位，在工件的三维尺寸方向上可以随意的快速调整，可以适应各种结构变化；工作平台五个工作面可以直接对接扩展延伸或者通过导轨加长延伸，增加作业半径，柔性工装夹具既可以适应焊接和装配，也可以作为检具、量具使用。
现代化的三维柔性工装夹具主要由工作台、支撑件、方箱、角度器、定位件、压紧件、锁紧件等部分组成，这些部件可以根据产品结构不同自由组合，方便灵活，能适用于所有类型工件结构，属于全能柔性工装。
在客车制造过程中，柔性工装夹具是介于传统结构和现代化结构之间的一种类型，在部分小总成模块上应用先进的柔性工装技术，但在一些大总成上使用的是传统与柔性相结合的方式，在局部小总成模块上进行柔性处理，在基准工装上使用传统的非柔性结构，如图1所示的小模块结构。而在经常变动的小总成部件工装中，设计时会考虑使用三维柔性焊接夹具工装，如图2所示。
3不同骨架总成中柔性工装夹具的应用
3.1前后围骨架柔性工装结构应用
前围、后围骨架总成由于结构上的相同特点，往往都是以一种形式或者是一起被提及，在工装结构的使用上也是具有相同的形式，都是采用的凸胎结构，而且都是类似空间结构。在柔性工装夹具的应用和设计上都是小模块化，因为在产品结构、订单车需求中，前围、后围骨架总成在变化上是一致的。纵观客车工装的总体结构变化，各个制造企业在柔性工装中的应用也大不相同，他们有些采用的是外购方式，请专业的制作厂家来制作某一产品的柔性工装夹具，如图3所示。
采用骨架框架的工装结构，活块式的定位、在易变动的位置使用柔性方式，增加工装在产品种类上的应用，如某公司常用的风采车型，会在雨刮器组件各位置使用可调节的活动定位方式，而在路牌这个频繁变动的位置设计滑轨式的结构，可以适合全系，同时呢，在骨架结构其他变化，如加宽、降高等变化上，在立柱位置也会增加活动结构。
还有就是特殊订单、特殊车型，为了体现工装胎具夹紧装置上的柔性化，在设计产品支持就制定柔性工装夹具的设计结构，并在夹紧装置中使用柔性结构，便于产品在形成订单后满足客户对车型结构的各种需求。
3.2顶盖骨架柔性工装结构应用
提到顶盖骨架，从工装的角度讲，往往会意识到它结构很简单，工装在设计的时候可能会更容易实现柔性化，更能作为客车工装制造的典范来推广。其实，顶盖骨架看似简单，但是它在订单中的变化也是比较多的，天窗口的位置、空调的位置、加宽、缩窄等骨架结构的变化都很频繁，同时由于内饰等部件的改变也会影响顶盖骨架工装的设计问题。
在顶盖骨架工装中，我们一般都是采用的子母胎，也就是胎面与胎架分开制作，在局部上再进行小模块的工装设计，同时，根据车型订单要求在结构上改变增加活动体定位方式及组合式的夹具，变化成可柔性化的工装夹具。事实上，也有很多专业工装制造公司在顶盖骨架工装设计中，掺入很多活动的模块，使之更能达到客车在产品结构上的工装柔性化，它也体现了客车柔性工装制作的一种全新尝试，也能表明客车柔性工装夹具设计制作的难度，像黄海客车在顶盖骨架工装中，引入的比较先进的柔性结构，它是由很多个活动的小模块组成，每个单元都是活动的，可以相互配合移动，并在X＼Y＼Z三个方向进行变化，能够形成空间立体的多面变化形式，最终在车型结构需求中实现产品的产出。
3.3左右侧骨架柔性工装结构应用
左右侧骨架在客车的骨架总成中其实差不多是变化最多的位置，它们也是可以作为一种结构方式存在，根据订单的不同或者由于客户对某些位置的要求，就会影响左右侧围骨架结构变化。左右侧围骨架的变化，就是在改变窗户立柱和下裙立柱的位置，其不论车型的长短，在同一批次订单中都会出现变化，这会影响到工装设计时对上述位置的定位。如果是传统工装结构，可能会在几批次的订单过后就必须更换新的工装，无形中增加了制造成本。所以，根据左右侧围骨架的特点，会在变化多的位置考虑柔性化的结构设计，使之通用化更强，使用长久，且更换效率高。 在上述的结构应用中，前提也是采用的子母式胎具，考虑的就是占用空间小、便于存放的特点，中通客车工装的体系中，根据以往的经验设计，总结出来的柔性工装夹具结构，其上面的所有模块都可以移动，近似一种全體系的柔性工装。但是也有局限性，不是能够适应所有的车型结构，还有就是它变动的活块太多，当订单车改动时，工装修校是一个需要较长时间的过程，影响投产效率。但是，在这种比较专业的柔性工装中，设计人员可以引入需要的结构，相互结合，从而满足客车制造的长远规划目标。
3.4底架骨架柔性工装结构应用
客车的骨架组成部分中，底架骨架是一个涵盖种类较多的结构，它包括了地板骨架、全承载式底架等，如果按照车型种类划分的话，也可以有长途车结构和公交车结构等之分，随着客车制造的发展，对客车底架的结构也有了一种新的认识。而在全承载底架结构的发展形成了趋势，也逐渐的形成了主导结构，它的结构实行其实与长途车的地板骨架结构是类似的，只是没有了车架（分离式），若将两种融合改制其实就是全承载结构，所以底架柔性工装也是在这两种结构中应用最为广泛，也是被研究最多的、最容易实现的骨架结构。在这两种的骨架总成中，一般都会被定义成反胎（平地板），也就是倒置放置骨架，并使用活动式的定位夹紧机构，设定一个统一的基准，将工装进行分块处理，从而控制装夹精度。
结束语
总之，客车柔性工装夹具一直是行业内重点研究的方向，与传统的工装夹具相比，这种工装可重置性良好，可以快速的调整不适应的定位和夹紧要求，可以缩短工艺装配准备、研发和更换的周期，降低生产成本，提高生产效率，具有广阔的发展前景，也是未来客车工装的发展趋势。
参考文献：
[1]王细洋.飞机结构件机械加工柔性夹具系统[J].航空制造技术，2012（17）：45-49.
[2]梁建光，孔啸，殷莉，李铭.薄壁铝合金检具加工柔性工装夹具的设计[J].制造业自动化，2012，34（21）：108-110+135.
[3]张伯荣，赵连玉，卢燕超，曹元.铝合金盒体柔性夹具结构设计研究[J].制造业自动化，2017，39（09）：123-126+141.
[4]宋彩艳，宁祎，韩莉莉，韦刚.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（09）：109-111.
[5]刘延成，丁武学，彭斌彬，沈一.Solid Works在多点柔性夹具端部位置获取环节中的应用[J].机械制造与自动化，2018，47（02）：114-116.
关键词：客车制造；柔性；工装夹具；应用
前言
工裝夹具作为汽车制造过程中不可缺少的一部分，其是汽车制造过程中效率、质量、一致性的重要保障。而柔性工装应用是构建非通用化结构能在通用化的工装下完成制作，并减少工件与工装之间的刚性固定，增加多种结构的柔性固定结构，能达到多种不同结构上的通用，降低工装胎具重复设计制作的频次，提高工装的使用效率，减少工件在制作完成后的焊接变形，对工件质量提供保障。所以柔性工装是客车制造行业，甚至是汽车制造行业工装设计制作的一种发展方向。
1柔性工装夹具概念
在机械制造过程中，用来固定加工对象，使工件有正确位置，以便能够施工或者检测的装置都可以称为工装夹具。柔性夹具是指工件的形状和尺寸有一定变化后，有能力适应新的定位夹紧要求的夹具。但是工件变化可以在小范围，即在相似的形状和尺寸变动不大的范围内，也可在大范围，即零件形状完全不同，尺寸变化也很大。所以，柔性夹具的概念还是含糊的，没有明确的定义和界限。与传统夹具相比，柔性加工环境下，柔性夹具有明显的优越性：减少了设计、制造专用夹具的时间和成本，节省了提供重复的专用夹具的开支，增强了规划和编程能力，对中小批量设计变化大、面向用户的产品可高效、及时供货。
2柔性工装夹具的基本结构组成及工作原理
柔性工装焊接夹具是集标准化、通用化、系统化的模块系统，工作平台（工作基准面）及其所有的附件以孔系原理等通过锁紧装置实现快速的定位、连接、装夹工作，实现产品的定位，在工件的三维尺寸方向上可以随意的快速调整，可以适应各种结构变化；工作平台五个工作面可以直接对接扩展延伸或者通过导轨加长延伸，增加作业半径，柔性工装夹具既可以适应焊接和装配，也可以作为检具、量具使用。
现代化的三维柔性工装夹具主要由工作台、支撑件、方箱、角度器、定位件、压紧件、锁紧件等部分组成，这些部件可以根据产品结构不同自由组合，方便灵活，能适用于所有类型工件结构，属于全能柔性工装。
在客车制造过程中，柔性工装夹具是介于传统结构和现代化结构之间的一种类型，在部分小总成模块上应用先进的柔性工装技术，但在一些大总成上使用的是传统与柔性相结合的方式，在局部小总成模块上进行柔性处理，在基准工装上使用传统的非柔性结构，如图1所示的小模块结构。而在经常变动的小总成部件工装中，设计时会考虑使用三维柔性焊接夹具工装，如图2所示。
3不同骨架总成中柔性工装夹具的应用
3.1前后围骨架柔性工装结构应用
前围、后围骨架总成由于结构上的相同特点，往往都是以一种形式或者是一起被提及，在工装结构的使用上也是具有相同的形式，都是采用的凸胎结构，而且都是类似空间结构。在柔性工装夹具的应用和设计上都是小模块化，因为在产品结构、订单车需求中，前围、后围骨架总成在变化上是一致的。纵观客车工装的总体结构变化，各个制造企业在柔性工装中的应用也大不相同，他们有些采用的是外购方式，请专业的制作厂家来制作某一产品的柔性工装夹具，如图3所示。
采用骨架框架的工装结构，活块式的定位、在易变动的位置使用柔性方式，增加工装在产品种类上的应用，如某公司常用的风采车型，会在雨刮器组件各位置使用可调节的活动定位方式，而在路牌这个频繁变动的位置设计滑轨式的结构，可以适合全系，同时呢，在骨架结构其他变化，如加宽、降高等变化上，在立柱位置也会增加活动结构。
还有就是特殊订单、特殊车型，为了体现工装胎具夹紧装置上的柔性化，在设计产品支持就制定柔性工装夹具的设计结构，并在夹紧装置中使用柔性结构，便于产品在形成订单后满足客户对车型结构的各种需求。
3.2顶盖骨架柔性工装结构应用
提到顶盖骨架，从工装的角度讲，往往会意识到它结构很简单，工装在设计的时候可能会更容易实现柔性化，更能作为客车工装制造的典范来推广。其实，顶盖骨架看似简单，但是它在订单中的变化也是比较多的，天窗口的位置、空调的位置、加宽、缩窄等骨架结构的变化都很频繁，同时由于内饰等部件的改变也会影响顶盖骨架工装的设计问题。
在顶盖骨架工装中，我们一般都是采用的子母胎，也就是胎面与胎架分开制作，在局部上再进行小模块的工装设计，同时，根据车型订单要求在结构上改变增加活动体定位方式及组合式的夹具，变化成可柔性化的工装夹具。事实上，也有很多专业工装制造公司在顶盖骨架工装设计中，掺入很多活动的模块，使之更能达到客车在产品结构上的工装柔性化，它也体现了客车柔性工装制作的一种全新尝试，也能表明客车柔性工装夹具设计制作的难度，像黄海客车在顶盖骨架工装中，引入的比较先进的柔性结构，它是由很多个活动的小模块组成，每个单元都是活动的，可以相互配合移动，并在X＼Y＼Z三个方向进行变化，能够形成空间立体的多面变化形式，最终在车型结构需求中实现产品的产出。
3.3左右侧骨架柔性工装结构应用
左右侧骨架在客车的骨架总成中其实差不多是变化最多的位置，它们也是可以作为一种结构方式存在，根据订单的不同或者由于客户对某些位置的要求，就会影响左右侧围骨架结构变化。左右侧围骨架的变化，就是在改变窗户立柱和下裙立柱的位置，其不论车型的长短，在同一批次订单中都会出现变化，这会影响到工装设计时对上述位置的定位。如果是传统工装结构，可能会在几批次的订单过后就必须更换新的工装，无形中增加了制造成本。所以，根据左右侧围骨架的特点，会在变化多的位置考虑柔性化的结构设计，使之通用化更强，使用长久，且更换效率高。 在上述的结构应用中，前提也是采用的子母式胎具，考虑的就是占用空间小、便于存放的特点，中通客车工装的体系中，根据以往的经验设计，总结出来的柔性工装夹具结构，其上面的所有模块都可以移动，近似一种全體系的柔性工装。但是也有局限性，不是能够适应所有的车型结构，还有就是它变动的活块太多，当订单车改动时，工装修校是一个需要较长时间的过程，影响投产效率。但是，在这种比较专业的柔性工装中，设计人员可以引入需要的结构，相互结合，从而满足客车制造的长远规划目标。
3.4底架骨架柔性工装结构应用
客车的骨架组成部分中，底架骨架是一个涵盖种类较多的结构，它包括了地板骨架、全承载式底架等，如果按照车型种类划分的话，也可以有长途车结构和公交车结构等之分，随着客车制造的发展，对客车底架的结构也有了一种新的认识。而在全承载底架结构的发展形成了趋势，也逐渐的形成了主导结构，它的结构实行其实与长途车的地板骨架结构是类似的，只是没有了车架（分离式），若将两种融合改制其实就是全承载结构，所以底架柔性工装也是在这两种结构中应用最为广泛，也是被研究最多的、最容易实现的骨架结构。在这两种的骨架总成中，一般都会被定义成反胎（平地板），也就是倒置放置骨架，并使用活动式的定位夹紧机构，设定一个统一的基准，将工装进行分块处理，从而控制装夹精度。
结束语
总之，客车柔性工装夹具一直是行业内重点研究的方向，与传统的工装夹具相比，这种工装可重置性良好，可以快速的调整不适应的定位和夹紧要求，可以缩短工艺装配准备、研发和更换的周期，降低生产成本，提高生产效率，具有广阔的发展前景，也是未来客车工装的发展趋势。
参考文献：
[1]王细洋.飞机结构件机械加工柔性夹具系统[J].航空制造技术，2012（17）：45-49.
[2]梁建光，孔啸，殷莉，李铭.薄壁铝合金检具加工柔性工装夹具的设计[J].制造业自动化，2012，34（21）：108-110+135.
[3]张伯荣，赵连玉，卢燕超，曹元.铝合金盒体柔性夹具结构设计研究[J].制造业自动化，2017，39（09）：123-126+141.
[4]宋彩艳，宁祎，韩莉莉，韦刚.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（09）：109-111.
[5]刘延成，丁武学，彭斌彬，沈一.Solid Works在多点柔性夹具端部位置获取环节中的应用[J].机械制造与自动化，2018，47（02）：114-116.