三维组合焊接夹紧系统 组合夹具在机械切削行业已经有了成功的应用，但在焊接行业基本是一个空白。TIPTOP公司在自身承接 客户变化多样的结构件加工的生产过程中，应用组合夹具的设计思想，发明了组合式三维焊接工作台， 并逐渐从满足自我的使用到供应给各行各业的用户。在短短10年左右的时间内，就已经在7000多家欧美 著名的公司工厂中获得了广泛应用。这项技术已经获得了欧洲、美国和中国的专利。 一、三维组合焊接夹紧系统介绍 这种三维组合夹紧系统，采用可任意组合的带孔格板形式的台面和各种功能模块组成，孔径有φ28mm和 φ16mm两个系列。台面上可根据需要，配以各种功能模块，形成各种定位和夹紧功能。除台面外，模块 还有直角块、立柱、定位块、任意角度调整块、V形块、销栓及各类快速夹具及辅助模块。模块上还配以 φ28mm、φ16mm的孔或棒，可以在任意位置互相配合或以销栓紧固。其设计构思巧妙，一件多用。 1.台面 　　台面采用带孔格板形式。在高精度的台面的上面和侧面，每隔100mm均布φ28mm的圆孔(D28系列)， 或每隔50mm均布φ16mm的圆孔(D16系列)，并以同样的间隔划有尺寸线，台面边缘有毫米刻度线。这些圆 孔可用于拼接各种功能的定位模块和夹具。台面尺寸从500mm×1000mm到2000mm×4000mm，并且可以根据 需要组合成任意大小的尺寸和条块形状。 　　台面的支撑脚有标准脚、伸缩脚、带万向轮脚、固定脚和剪式升降脚等，以适应各种不同的需要。 这一系列的精心设计，给使用者提供了极大的方便。 2.销栓 　　用于模块之间紧固的销栓已拥有发明专利。φ28mm或φ16mm的销栓内装有5个同心钢珠。当松动销栓 螺纹时，钢珠自动缩回销栓内部，这时销栓可方便地插入或抽出系统的圆孔。插入后再逐渐拧紧头部， 这时钢珠逐渐突出，销栓自动对中并夹紧模块。 后用手工扳手拧紧，即可达到夹紧力50kN，剪切力 250kN。同时根据使用场合的不同，还设计了各种长度，以及沉头的销栓。 3.直角块 　　直角块可用于止位、定直角、构建三维立体结构和延伸工作台面等。大型的直角块上还配有宽度为 28mm或16mm的滑槽，可以前后、上下滑动，并在任意需要的位置用销栓紧固定位。 　 4.立柱 　　各种长度的立柱有4个或5个工作面，工作面上配有φ28mm或φ16mm的系统孔。立柱可用于构建三维 立体结构，或者与台面配合，构成各种异形台面。 5.夹具 　　夹具品种繁多，可归纳为以下三种形式： (1)悬臂夹具 按照夹具的插入方向与夹紧力方向，有180°、90°、45°三种。按照夹紧手柄的类型，有 手工螺旋式、快速夹紧式、短六角螺钉式等。 (2)补偿悬臂夹具 由于夹具在台面上是采用圆棒插入孔中的形式，棒孔间的间隙和夹具本身的微小柔性 ，使得夹具在夹紧过程中有带动工件偏转的倾向。为了防止这种偏转，TIPTOP公司发明了补偿悬臂夹具 的专利(见图3)。这种夹具在悬臂中增加了弹性伸缩，化解掉夹紧时的侧向分力，以补偿夹具本身的变形 和插入过程中的间隙，保证夹具的夹紧力与夹紧方向一致。 (3)快速夹具 TIPTOP产品中揉合了德国另一家著名的AMF公司的手动或气动快速夹具。垂直压紧式、水平 推拉式等品种繁多的手动、气动夹具，通过一个φ28mm或φ16mm的过渡件，可方便地安装在需要的地方 。 6.任意角度调整块 　　可以连续调节0°～225°的任意角度，在需要的角度处可以用油压的方式锁紧，可平卧或竖立使用 。夹角臂上的两侧分别有系统孔和槽，可在其上面进一步安装模块定位或夹紧。 7.止位块 　　各种小型的止位块设计有系统孔或槽，以便在构建工装时方便地在需要的地方定位。止位块的尺寸 设计非常科学合理，可以达到 小25mm的调整量。进一步调整25mm以下尺寸时可用配套的间距调整套件 。理论上使用TIPTOP工作台构建工装时，量具变得是多余的了。 8.各种辅助模块 　　这类模块中包括：专门用于定位圆管的V形块和链式夹具；定位法兰的标准法兰板；台面角上45°方 向延伸时用的角模块；间距调整套件；φ28mm和φ16mm系统过渡销；使用一件夹具压紧两点(夹紧圆管) 的夹紧桥；用于用户自制件与TIPTOP标准件连接的过渡接口块；起重吊环；防止焊接时台面与焊接电缆 间出现电火花的专用插头及防止焊接飞溅用的专用套件等。 二、三维组合焊接夹紧系统特色 　　TIPTOP三维柔性组合焊接夹具系统广泛应用于各类钢结构、工程机械制造、压力容器、建筑 框架、 汽车工业、自行车(摩托车)制造、钣金加工、金属家具、工业管道(法兰)、机器人技术以及设备装配和 检测设备等。这种组合夹具的突出优点是： (1)模块化 所有组件分门别类，进行了标准化和系列化，互相匹配。选用 少的模块，就可以实现各种 快速定位和夹紧的功能。 (2)柔性化 拼装方式多样，类似于小孩的玩具，用户只要充分发挥想象力，几乎可达到任何专用夹具同 样的定位和夹紧功能。拼装快速，装拆方便,重复性好。用户也可以根据自身的需要少量制作一些定位件 ，就可以满足特定的要求。 (3)高精度 工作台面和各种功能模块具有很高的加工精度，这种精度将会反映在用户所加工的产品中。 对于3m左右见方的大型工件，在采用合理的方案夹持后进行焊接，其平面度、直线度、平行度及垂直度 可以控制在±0.1mm以内。 (4)三维立体设计 模块中的立柱、直角块可用于向三维空间拼接，便于生产各类立体构件。 (5)专利设计 TIPTOP三维组合焊接夹紧系统拥有欧洲、美国、中国的专利。 三、三维组合焊接夹紧系统的应用实例 　　使用这种组合焊接工作台，对于不断重复设计工装的用户来说，就可大大节约重复投资耗费在工装 上的设计制作时间和资金。用户可根据自身需要，用这套柔性系统不断拼装出新的不同的工装。德国 Benz公司(斯图加特工厂)在汽车模具和检具上有广泛应用；Liebherr和MAN公司在生产工程机械和车辆中 应用TIPTOP工装，焊接拼装底盘、车架和塔吊操作室等；Schwing Stetter公司应用TIPTOP工装生产搅拌 车和建筑机械；TIPTOP柔性工作台还被用作Trumpf公司的激光焊接和切割设备的工作平台等。 (1)应用实例一 某厂生产装载机的承重臂。由于这一承重臂规格多，批量不大，以前在焊接前必须制作 专用焊接工装，以保证左右臂的平行度及弯角的角度。这样仅从设计到制作完成工装，就至少需要4周的 时间，而且要投入大量资金；用完以后，工装还需要一定的空间存放，以备下次使用。有了TIPTOP柔性 组合工装后，从考虑构思工装到拼装完成， 多一天时间(随着对TIPTOP柔性工装熟悉程度的提高还可大 大缩短)。用完后这套工装可立即拆除，再搭建其他工装，不占用空间。即使过若干年后，用户再来订做 更换备件，也不用担心工装的问题。这一实例中比较重要的定位尺寸为左右臂两端部及转角部位轴孔的 同心度。建议焊接前使 用辅助的芯棒对穿两孔，然后将芯棒夹持于工作台面上。完成焊接后松开并抽出 芯棒。 (2)应用实例二 某著名汽车厂在开发新车中使用的TIPTOP柔性工装。整个汽车的框架都用TIPTOP工装定 位和夹紧。这样做的目的，一是这种车型本身的批量不大，不适用专用流水线焊装；另一种是为大批量 生产的焊装生产寻找 佳的夹紧工艺。 (3)应用实例三 某管道中一节弯管(法兰)的焊接实例，由于使用了TIPTOP柔性工装，保证了法兰定位的 精确，避免了管道 后安装时的错位。 四、结语 　　当然，由于TIPTOP三维组合工装的灵活性，它的应用实例是大量的。对于较简单的平面构件、立体 框架、箱体等焊接时的定位，它可以非常方便地实现。即使是较复杂的构件，实际上也可以通过分步焊 接来实现。这样既实现了操作的方便性，又大大提高了工作台的利用率。实践证明，该三维组合焊接夹 紧系统可以按照用户的充分想象，在绝大部分的焊接过程中获 得应用。