一、汽車夾具研究現狀

　　變化的市場、“工業4.0”的來到和大眾消費心理的轉變，使得汽車的生命周期越來越短，車型越來越多，甚至出現“個性化”定制。這就催生了多品種的柔性、敏捷生產方式。

　　柔性夾具大致上可以分為：相變材料式柔性夾具、自適應夾具、模塊化程序控制夾具、可調整夾具和組合夾具等，近幾年來，相變和偽相變材料式柔性夾具發展非 常，相繼出現了溫度致相變的液體相變固緊夾具、電流變夾具、磁流變夾具及偽相變材料夾具等。但這些夾具無論從性能還是 價格，都還遠遠不能達到工程應用的標準，許多問題尚待研究。自適應性夾具可用于夾持橫截面不規則變化的長工件，此類夾具只適合帶有曲面或特定的工件，所以發展較慢。模塊化程序控制夾具因結構太復雜，成本過高，而且柔性程度有限，因而在生產中的應用受到限制。針對汽車生產的實際情況，模塊化程序控制夾具、可調整夾具和組合夾具在汽車焊裝夾具柔性化上具有高的應用價值。

　　三維柔性焊接工作臺早在上世紀九十年代，東風公司就通過使用滑動導軌或導柱和氣缸作為夾具部件的移動裝置來提高焊裝夾具的柔性。隨著伺服控制技術、在線檢測技術的發展，可編程柔性變位機和多軸工業機械手開始廣泛應用在焊裝生產線上；   通用汽車采用工業機械手和模塊化與柔性化的焊裝夾具搭建的車身焊裝線，能夠適應多種車型的焊裝；日本豐田的“車身生產系統”(GlobalBodyLine)中，采用現場總線技術、傳感控制技術、邏輯控制技術的三套柔性焊裝夾具，應用于三種不同的車型，與常規的傳統生產線相比，這種生產線投資降低了50%，年產量提高了46%，并且了白車身的焊裝精度，提高了汽車生產制造的質量和效率。德國大眾汽車公司在位于沃爾夫斯堡的高爾夫、寶來焊裝工廠里設置的3條平行混流柔性焊裝線，采取多工位柔性焊裝夾具和多機器人進行點焊以及激光焊接作業使其日產量達2400輛。三維柔性焊接夾具的柔性化直接影響著汽車生產線的柔性，這就使得焊裝夾具柔性化的研究具有重要的實際意義。

　　可重構制造系統(RMS)在夾具設計中廣泛運用，RMS是    Y.Koren教授于1997年提出的。RMS是 一種為調整在一個零件族內的生產能力和生產功能以響應市場或客戶需求的突然變化，而在初始就設計成的可改變結構、硬件與軟件構件的制造系統。RMS可以整體通過其構件間的重新構形而實現對加工任務的適應，其生產能力和生產功能可以調整，具有很高的柔性。這種特點比較符合夾具柔性化的思想，在夾具設計中優先大量采用通用的元件，定位結構與夾緊結構單獨設計，以此來增強夾具元件的互換性并降低夾具新的成本。在RMS基礎上，孔系定位和組合式模塊在   程度上也能提高焊裝夾具的柔性。

　　二、汽車夾具的發展趨勢

　　當前汽車焊裝夾具設計正在向智能化、標準化、模塊化和柔性化的方向發展，具體來說：

　　1、智能化

　　夾具CAD/CAM/CAE技術是 夾具設計制造的發展方向，通過CAD虛擬設計和焊接仿真模擬，可以詳盡、直觀地焊炬在每個焊點處的位姿，使得夾具體可以合理地布置，CAM技術使得定位支撐點處的夾具零件能夠與工件表面“隨型”，即夾具零件和工件能夠   地配合，提高了定位的性，CAE技術可以模擬出工件在夾具工位上接受焊裝時的形變和應力情況，為夾具設計和優化提供參數；同時智能化也表現在焊裝線的高度自動化，成熟的控制技術和日益發展的工業機器人使焊裝線的智能化逐漸成為可能。

　　2、標準化

　　將焊接夾具中典型的結構進行標準化處理，實現夾具零件的通用化和系列化，比如壓塊、定位銷等零件可以從形狀、結構和尺寸角 度進行標準化設計，標準化工作可以為三維柔性焊接夾具和輔助設備(如三維柔性焊接平臺)的設計、制造和維修帶來很大的經濟效益。

　　3、模塊化

　　模塊化設計方法逐漸成為汽車焊裝夾具的基點，分析并劃分零件定位點和焊點信息，依據劃分結果同步設計模塊化的夾具體，可以地搭建出一套夾具工位。模塊化設計為夾具計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術，能夠建立夾具產品數據庫和用戶使用檔案庫。

　　4、柔性化

　　一個焊裝線通過少量便捷地調整即可地焊裝另外一種工件，這樣的焊裝線稱為柔性焊裝線。在夾具周期越來越短、汽車車型越來越多的市場趨勢下，能夠節約相當的成本、制造成本和場地成本的柔性化夾具已經成為一個重要的研究課題。

　　汽車是 一個多層次復雜的焊接結構體，由眾多分總成和總成焊裝而成。其中，白車身和四門兩蓋是 重要、代表性的焊接結構部件。白車身是 指完成焊接但未涂裝之前的車身，四門兩蓋是 指四個車門、引擎蓋和后備箱蓋。它們 是 由數十數百個鋼板沖壓件按著   的空間位置裝配焊接而成的，在這個生產過程中需要大量的三維柔性焊接夾具把各個零件定位夾緊在合適的位置，然后進行焊接。焊裝誤差是 影響汽車車身匹配誤差的主要來源之一，統計表明，焊裝誤差有72%左右是 夾具定位夾緊誤差所致。焊裝誤差主要產生于兩個方面，一是 零件在焊裝夾具上的定位誤差，二是 零件在夾緊和焊接過程中產生的形變。這就需要三維柔性焊接夾具提供的的定位方式和適當大小的夾緊力。

　　隨著汽車制造業的高速發展，汽車的新換代周期越來越短，同型產品越來越多。目前世界各大汽車公司從樣車到新車投產的周期己由原來的5年縮短為3到4年，而焊裝線、三維柔性焊接夾具的設計制造周期從原來的一年縮短為4到6個月為了縮短汽車量產周期，提高焊裝精度，減少制造成本，同時為了簡化焊裝夾具的流程、節省廠房面積、實行“精益生產”和“敏捷制造”，焊裝夾具的柔性化已經成為一種研究方向和設計趨勢，即一套焊裝夾具系統可以通過少許的便捷調整甚至不調整就能地用于另一款相似車型相應汽車零件的生產。