摘要：伴随着先进焊接技术的不断发展，焊接工艺在机械装备制造中得到了较好的应用。合理使用焊接工装夹具能够保障零部件的焊接工艺质量，因此焊接工装夹具在制造业中得到了较好的发展。近年来，模块化和标准化思想的精密组合使焊接工具系统凭借技术和生产应用获得了很好的发展空间，同时在大型机械装备制造业中也得到较好的发展。
关键词：先进焊接工装夹具；机械装备制造业；焊接工艺
引言
现代焊接技术在制造业中占有极其重要的位置，并得到了越来越广泛的应用。据统计，焊接工艺已经成为当前美国制造业中最重要和广泛使用的工艺技术中的一项。焊接工艺与设备占到了整个美国生产制造企业总开支中的7%左右，超过了上百亿美元，并保持着5%的增长率，预期到2013年将超过169亿美元。同时，焊接用机器人的市场增长率也是所用工业机器人中最高的。随着现代焊接技术与工艺的进一步发展，采用了新的焊接工艺的零部件的强度、精度和寿命都得到了极大的提高，这也将更大的促进先进焊接工艺在先进机械制造产业中的应用。例如以电子束焊接为代表的高能束流焊接技术工程应用日趋成熟，已成为飞机上某些重要构件焊接的主要方法。又如近年发展起来的搅拌摩擦焊技术，已经成为铝合金结构件(如飞机壁板、蒙皮、梁、桁等)制造中的一项革命性技术。目前，先进焊接技术在俄罗斯和西方发达国家发展迅速，在许多飞机型号上得到了较普遍的应用，已成为先进飞机研制不可缺少的支撑技术之一。
1焊接工装夹具特征
焊接工装夹具能够将零散的部件，通过焊接组合形成一个整体，焊接工装夹具具有辅助作用，能够在机械产品生产过程中，对所需要焊机的零部件进行固定，避免焊接期间出现位置移动而影响到最终的焊接质量。焊接工装夹具特征可以总结为以下三方面。首先是工装夹具属于切削工装夹具整体中一部分，并且对整体生产任务发挥着重大的影响，在开展各项设计任务中，通过工装夹具使用构建出具有整体性的加工系统。其次是焊接工艺自身也存在一定的差异性，包括精准控制以及切削加工两方面内容，前者在控制使用阶段，对工艺的精准度要求比较低。具体生产操作还需要根据所使用的工装夹具类型，进行针对性的选择。最后是切削工艺中，所使用的加工工艺直接影响到零部件的受力情况，因此在加工生产中，需要根据自身选择的专业性技术方法，对加工零部件进行保护，避免由于加工期间受力不均衡，影响到最终的生产质量。零部件生产操作期间，焊接热度也容易引发变形，焊接工装夹具也分为专用型与通用型两种功能形式。影响加工生产质量的因素，包括工装夹具的夹紧程度，以及生产期间的质量安全效果，工装夹具设计中还具有一定的弹性特征，在生产期间根据生产计划变化及时调整，从而达到预期的生产控制效果。近年来技术不断发展，不仅在焊接工装夹具的使用性能方面更稳定，先进控制技术也在其中拥有更多的体现应用，下面文章将针对这部分内容进行详细论述。
2先进焊接工装夹具及其在机械装备制造业中的应用
2.1计算机辅助焊接夹具设计系统
夹具模块化设计为先进的计算机辅助夹具设计(ComputerAidedFixtureDesign)工作打下基础，通过基于三维CAD系统的先进夹具设计系统能够实现快速的组合夹具方案设计和装配，可以优化设计、模拟仿真机械工具的加工制造过程，能为用户提供正确、合理的配套夹具。因而，模块、组合化设计对夹具行业利用现代信息技术、提升产品开发和技术服务能力具有十分重要的意义。美国伍斯特理工学院(WorcesterPolytechnicInstitute)的KevinRONG教授与卡特彼勒公司合作，开展了针对卡特彼勒公司大型工程机械零部件焊接工艺的计算机辅助工装夹具设计系统的研究开发和应用工作。
相关的工作分为两个阶段，第一阶段为计算机辅助夹具设计系统的研发和应用，第二阶段在第一阶段工作的基础上，开展“知识驱动的智能化计算机辅助夹具设计系统的开发与应用”。这一工作是卡特彼勒公司先进产品设计制造一体化平台的重要组成部分，作为公司大型机械产品制造部门的重要技术保障，为新一代产品开发制造工作提供高性能夹具分析与设计的服务支撑。第一期项目在履带产品部门的实施中获得了卡特彼勒公司的高度评价，并且在卡特彼勒公司技术中心的积极推动下，第二期将会把相关的技术向更多的工程机械部门扩展。
2.2利用计算机辅助技术进行生产控制
利用计算机辅助技术进行焊接工装夹具生产控制，焊接工装夹具在机械装备制造中使用，需要对夹紧程度以及使用过程进行精准控制。人为控制由于数据误差，很容易导致质量安全问题产生，计算机辅助技术应用在其中，可以直接进行控制数据输入，根据所输入的控制技术，工装夹具便能在系统控制范围内，进行相应的数据变化，从而达到机械装备制造要求。计算机辅助技术相比于人为控制技术，在控制数据方面更为精准，并且操作过程变化也比较灵活，能够根据不同操作需求，进行系统内部数据调整，达到高效生产控制标准。计算机辅助技术在生产期间的使用，还需要体现出控制技术的自身操作可行性以及操作期间需要达到的预期效果，形成详细标准后开展机械制造焊接工装夹具控制，也能够根据不同任务进行定向调整，从而达到预期的生产控制效果。计算机辅助技术随着信息技术发展，正在不断的更新进步，也能够影响机械装备制造业的技术发展，对工装夹具使用功能创新起到了促进作用。
2.3利用计算机技术完成夹具组合系统设计
利用计算机技术完成的工装夹具组合系统设计，能够直观观察出辅助系统那个组合形式，机械装备生产制造任务开展期间，不同零部件焊接组合对工装夹具组合系统也有独立要求。利用计算机辅助技术中的CAD设计软件，实现对组合方案的模拟以及调整，面对不同生产控制任务，也能够进入到预期的生产控制效果。计算机中可供开发利用的软件众多，最具有组合设计效果，先进工装夹具设计开发中，离不开辅助软件的设计支持，当前技术发展已经十分先进，但关于工装夹具的系统设计，其中仍然存在需要进一步完善的细节部分。未来的工装夹具生产设计技术，也将向着夹具组合系统层面完善。其可以协助设计师检查设计方案的具体内容，提高方案的可靠性；可以对设计方案实行一体化模拟解析；能够保持装夹设计的相关数据信息[4]；可以实现用户制定的功能输入，例如BOM生成、装夹方案模拟、动态过程输出等。
结语
些年来，先进焊接技术的进步和发展，极大地推动了焊接工艺在世界先进制造企业零部件生产中的使用。这也就为焊接工装夹具的使用提供了巨大的空间。模块化组合焊接夹具系统以其标准化、柔性化、快捷化和低成本的特点，在柔性化中小批量生产中应用越来越普及，具有越来越大的发展应用前景。并且随着近年来焊接技术的发展以及焊接零部件在大型精密机械装备上的广泛应用，焊接夹具系统也在快速地向着高精度、高效率的方向发展。先进的计算机辅助工装夹具设计系统也在一些世界领先的制造企业中逐步得到应用，这些先进的设计技术和系统在改进工装夹具的设计效率、检校仿真并完善设计方案、降低开发成本等方面都有着非常巨大的潜力，并将在工装夹具的设计领域产生深远的影响。
参考文献
[1]余建军，任治军，王辉.先进焊接工装夹具及其在机械装备制造业中的应用[J].机床与液压，2011，39（12）：115-121.
[2]孙国楠.焊接工装夹具在机械装备制造业中的发展与应用[J].科技与企业，2014，（16）：376.
[3]樊启永.焊接工装夹具在生产中的应用与设计实践[J].信息系统工程，2017，（3）：42.