寧燕　顧成波　李斌

摘 要：在汽車行業(yè)競爭愈發(fā)激烈的今天，低成本短周期的快速開發(fā)快速制造成為行業(yè)的趨勢。兼容多個(gè)平臺(tái)車型的柔性化是汽車行業(yè)制造的必然要求，而加大標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)則是汽車企業(yè)不斷提升自身的潛力的必然選擇。柔性化與標(biāo)準(zhǔn)化并不是一對矛盾體，而是可以相輔相成。本文將以汽車焊裝夾具為例，探討其柔性化與標(biāo)準(zhǔn)化，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的快速制造。

關(guān)鍵詞：汽車夾具 快速夾具 標(biāo)準(zhǔn)化 柔性化

Research and Application of Automobile Fixture Based on Rapid Manufacture

Ning Yan Gu Chengbo Li Bin

Abstract：With the increasingly fierce competition in the automobile industry， low-cost， short-cycle rapid development and rapid manufacturing has become the trend of the industry. Flexibility compatible with multi-platform vehicle models is the inevitable requirement of automobile industry manufacturing， and increasing standardization operation is the inevitable choice for automobile enterprises to continuously enhance their own potential. Flexibility and standardization are not a pair of contradictions， but can complement each other. This paper will take automobile welding fixture as an example to discuss its flexibility and standardization to achieve high quality and rapid manufacturing.

Key words：automobile fixture， quick clamp， standardization， flexibility

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國的國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)不斷高速增長，同時(shí)，人民生活水平得到持續(xù)提高，在黨和國家政策的關(guān)懷下，整個(gè)汽車行業(yè)汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展，迎來了黃金時(shí)期。

自去年下半年以來，隨著汽車廠商競爭的日益劇烈，汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代速度也越來越快，汽車企業(yè)每年都要推出新車型，對汽車試制提出了很高的要求。一方面，新車型的開發(fā)周期由原來的四年到五年不等，縮短至現(xiàn)在的兩年甚至一年，車型更新?lián)Q代的速度加快給整車廠的新車型開發(fā)帶來了巨大的壓力。另一方面，近年來的新車型數(shù)量持續(xù)增加，進(jìn)一步加劇了汽車行業(yè)的競爭，高質(zhì)量低成本的快速制造是行業(yè)面臨的重要課題。

汽車的焊裝是與沖壓、涂裝、總裝并列的四大工藝[1]。汽車快速制造的焊裝需要夾具工裝進(jìn)行定位與夾持，本文將在快速制造情境下主要研究汽車用夾具。

1 汽車快速制造夾具的柔性化

1.1 柔性化的必要性

機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展帶動(dòng)著產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快[2]，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)模式逐步被中小批量生產(chǎn)模式所取代，柔性化是機(jī)械制造行業(yè)適應(yīng)這種變化必要手段。國外已經(jīng)把柔性制造系統(tǒng)（FMS）作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段，并將其作為機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展方向[3]。

焊裝夾具柔性化的重點(diǎn)主要在于組合夾具。組合夾具是一種使用大量標(biāo)準(zhǔn)部品與少量非標(biāo)加工件組裝而成的焊接工藝裝備，不僅具有可調(diào)整性，而且夾具部品具有很高的互換性。即使專用的組合夾具在生產(chǎn)專用零件使用完畢后，也能拆分為單個(gè)部品零件重新組裝成新的夾具，具有加工件加工與夾具組裝成本低、設(shè)計(jì)周期短的優(yōu)勢。因此，組合夾具的應(yīng)用范圍非常廣泛，尤其適合于多品種、中小批量的生產(chǎn)[4]。

1.2 柔性化的實(shí)現(xiàn)途徑

汽車的焊裝夾具柔性化是使用各種夾具部品組成的不同的定位結(jié)構(gòu)及支撐夾緊結(jié)構(gòu)（如圖1、2），再使用這些結(jié)構(gòu)組合成可調(diào)整的滿足車身零件焊接的焊裝夾具（如圖3），并且切換不同車型時(shí)能快速且低成本的組合成新的焊裝夾具。

2 汽車快速制造夾具的標(biāo)準(zhǔn)化

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化的意義

標(biāo)準(zhǔn)化為在各種社會(huì)實(shí)踐中，對重復(fù)使用的產(chǎn)品通過制訂、發(fā)布和實(shí)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以使產(chǎn)品能夠在重復(fù)使用的過程中保持統(tǒng)一性。我國關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)化有著明確的定義，其在國家標(biāo)準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)化工作指南第一部分》中定義為：為了在一定范圍內(nèi)獲得最佳秩序，對現(xiàn)實(shí)問題或潛在問題制定共同使用和重復(fù)使用的條款的活動(dòng)。

標(biāo)準(zhǔn)化的目的是為了在一定的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳秩序，以促進(jìn)最佳的共同效益。一般情況下，對于具體的標(biāo)準(zhǔn)化對象，具有適用性、互換性、兼容性、安全性等目的。標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容以標(biāo)準(zhǔn)化形式存在。標(biāo)準(zhǔn)化的形式有很多種，它能夠?qū)?nèi)容通過多種不同的形式表現(xiàn)出來，對于不同的任務(wù)，以不同的形式達(dá)到不同的目的。目前，標(biāo)準(zhǔn)化的主要形式是：簡單化、統(tǒng)一化、通用化、系列化、組合化、模塊化等[5]。標(biāo)準(zhǔn)化不僅有利于公司的科學(xué)化、現(xiàn)代化管理，提高公司的效率，而且有利于提高公司所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，使得資源得到合理的利用，原材料和能源得到節(jié)約。因此，許多的汽車公司在一系列標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)管理的基礎(chǔ)上，打破傳統(tǒng)的方式，采用標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)方法，有效地統(tǒng)一時(shí)間和空間，大大提高生產(chǎn)效率和公司產(chǎn)品的銷售量。

柔性化與標(biāo)準(zhǔn)化并非對立的兩個(gè)概念，二者在汽車設(shè)計(jì)開發(fā)的過程中可以相輔相成，完美兼容。柔性化與標(biāo)準(zhǔn)化的出發(fā)點(diǎn)都是降低汽車夾具工裝開發(fā)與制造的成本、周期，柔性化是效果而標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)手段。

2.2 快速制造夾具的實(shí)現(xiàn)途徑

汽車焊裝夾具部品間的連接使用標(biāo)準(zhǔn)的螺母、銷等國標(biāo)件（如圖4），作用范圍廣且使用成本低。而夾具部品標(biāo)準(zhǔn)化（如圖5）進(jìn)一步優(yōu)化為典型機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，使用不同的部品組合成不同的機(jī)構(gòu)，使其具有更多的使用場合（如圖6），在不同零件的焊接夾具上，快速匹配合適的機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)焊接夾具的快速制造。

3 柔性化與標(biāo)準(zhǔn)化快速制造夾具案例

標(biāo)準(zhǔn)緊固件的運(yùn)用以及焊裝夾具專用部品的標(biāo)準(zhǔn)化帶來焊裝夾具典型結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，圖7是以某種車型的左門檻總成焊裝夾具為例，描述如何快速的制造汽車焊接柔性化與標(biāo)準(zhǔn)化夾具。其單個(gè)結(jié)構(gòu)的夾具部品標(biāo)準(zhǔn)化可達(dá)到75%以上，夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用時(shí)將減少40%以上，非標(biāo)件的加工圖出圖數(shù)量及時(shí)間也將大幅度減少，達(dá)到加工及組裝成本低、設(shè)計(jì)周期短的效果。

4 小結(jié)

隨著汽車開發(fā)周期的縮短、開發(fā)成本的不斷下降，柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)將在汽車中得到越來越多的運(yùn)用，本文以夾具為例做了些拋磚引玉的探索、嘗試，可在汽車其它開發(fā)領(lǐng)域進(jìn)一步加大運(yùn)用以協(xié)助整車廠更好的控制開發(fā)周期與成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]李亞杰.汽車制造企業(yè)綠色發(fā)展方式的研究與探討[J].中國設(shè)備工程，2016，（18）：129-130. DOI：10.3969/j.issn.1671-0711.2016.18.069.

[2]賈燦.組合夾具在數(shù)控加工中的應(yīng)用[C].//中國兵工學(xué)會(huì).2010微制造技術(shù)及數(shù)字化工藝學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.2010：116-118.

[3]李欣，周安.組合夾具在焊接機(jī)器人中的應(yīng)用[J].金屬加工（熱加工），2010，（10）：31-33.

[4]李娟，劉洪偉.柔性制造系統(tǒng)中組合夾具在制造業(yè)中的應(yīng)用[J].重型機(jī)械科技，2007，（1）：51-52. DOI：10.3969/j.issn.1674-0963.2007.01.019.

[5]張山.新時(shí)代背景下我國建筑工業(yè)化發(fā)展研究[D].天津：天津大學(xué)，2015. DOI：10.7666/d.D01158633.