計算機輔助技術在柔性焊接夾具設計中的應用

典型的組合夾具系統中，每套柔性焊接夾具都是由夾具基體、定位、支承和夾緊等元件組成。夾具元件模塊化是實現組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件或功能部件，簡化設計和快速制造，或組裝成各種夾具，己成為夾具產品開發的基點，體現在各種先進夾具系統的創新之中。模塊化、組合化的設計能夠擴大夾具元件的使用功能和應用范圍，獲得事半功倍的效果，是實現夾具制造“短、平、快、廉”的重要手段。

（一）計算機輔助柔性焊接夾具設計系統

夾具模塊化設計為先進的計算機輔助夾具設計工作打下基礎，通過基于三維CAD系統的先進夾具設計系統能夠實現快速的組合夾具方案設計和裝配，可以優化設計、模擬仿真機械工具的加工制造過程，能為用戶提供正確、合理的配套夾具。因而，模塊、組合化設計對夾具行業利用現代信息技術、提升產品開發和技術服務能力具有十分重要的意義。

（二）計算機輔助柔性焊接夾具的技術發展

近三十年來在國內的制造業領域，相對于先進的計算機輔助設計技術在各個方而的飛速發展和應用，夾具設計還是一片待開發洼地。這其中的一個重要原因就在于夾具設計從技術傳統上來說主要還是一個基于經驗的工作過程，例如設計加工制造工藝較復雜的零部件的裝夾方案常常要求工程師有許多年的業內工作經驗。因此，對企業生產工藝知識的積累和運用就成為先進計算機輔助夾具設計技術發展和應用的一個重要熱點問題，特別是工裝夾具設計知識和經驗的建模與利用。

當前計算機輔助裝夾工藝設計領域的另一個熱點問題就是對設計的分析和優化。例如近年來快速發展的基于有限元技術的“工件一夾具系統”結構與應力的仿真與數值分析研究工作在薄壁件加工制造的工裝夾具設計中的應用。精密薄壁零部件制造的工裝夾具設計是一個相當復雜的工作，容易受到加工過程中的力、熱等因素的影響。而反復物理實驗的方法成本太高，可行性低。通過結構、力、熱等多因素藕合的仿真分析能夠對鋁合金薄壁零部件在設定的工裝夾具方案下的應力、變形、精度進行研究，從而對工藝方案作出評估。HURTADO等基于對加工過程工件公差和變形的分析，提出了一個夾具系統剛度優化方法圈。在該方法中，假設工件一夾具系統是剛性連接的，通過分析工件的加工精度要求，能夠得到一個優化的工裝夾具布局方案。