一、汽车夹具研究现状

　　变化的市场、“工业4.0”的来到和大众消费心理的转变，使得汽车的生命周期越来越短，车型越来越多，甚至出现“个性化”定制。这就催生了多品种的柔性、敏捷生产方式。

　　柔性夹具大致上可以分为：相变材料式柔性夹具、自适应夹具、模块化程序控制夹具、可调整夹具和组合夹具等，近几年来，相变和伪相变材料式柔性夹具发展非 常，相继出现了温度致相变的液体相变固紧夹具、电流变夹具、磁流变夹具及伪相变材料夹具等。但这些夹具无论从性能还是 价格，都还远远不能达到工程应用的标准，许多问题尚待研究。自适应性夹具可用于夹持横截面不规则变化的长工件，此类夹具只适合带有曲面或特定的工件，所以发展较慢。模块化程序控制夹具因结构太复杂，成本过高，而且柔性程度有限，因而在生产中的应用受到限制。针对汽车生产的实际情况，模块化程序控制夹具、可调整夹具和组合夹具在汽车焊装夹具柔性化上具有高的应用价值。

　　三维柔性焊接工作台早在上世纪九十年代，东风公司就通过使用滑动导轨或导柱和气缸作为夹具部件的移动装置来提高焊装夹具的柔性。随着伺服控制技术、在线检测技术的发展，可编程柔性变位机和多轴工业机械手开始广泛应用在焊装生产线上；   通用汽车采用工业机械手和模块化与柔性化的焊装夹具搭建的车身焊装线，能够适应多种车型的焊装；日本丰田的“车身生产系统”(GlobalBodyLine)中，采用现场总线技术、传感控制技术、逻辑控制技术的三套柔性焊装夹具，应用于三种不同的车型，与常规的传统生产线相比，这种生产线投资降低了50%，年产量提高了46%，并且了白车身的焊装精度，提高了汽车生产制造的质量和效率。德国大众汽车公司在位于沃尔夫斯堡的高尔夫、宝来焊装工厂里设置的3条平行混流柔性焊装线，采取多工位柔性焊装夹具和多机器人进行点焊以及激光焊接作业使其日产量达2400辆。三维柔性焊接夹具的柔性化直接影响着汽车生产线的柔性，这就使得焊装夹具柔性化的研究具有重要的实际意义。

　　可重构制造系统(RMS)在夹具设计中广泛运用，RMS是    Y.Koren教授于1997年提出的。RMS是 一种为调整在一个零件族内的生产能力和生产功能以响应市场或客户需求的突然变化，而在初始就设计成的可改变结构、硬件与软件构件的制造系统。RMS可以整体通过其构件间的重新构形而实现对加工任务的适应，其生产能力和生产功能可以调整，具有很高的柔性。这种特点比较符合夹具柔性化的思想，在夹具设计中优先大量采用通用的元件，定位结构与夹紧结构单独设计，以此来增强夹具元件的互换性并降低夹具新的成本。在RMS基础上，孔系定位和组合式模块在   程度上也能提高焊装夹具的柔性。

　　二、汽车夹具的发展趋势

　　当前汽车焊装夹具设计正在向智能化、标准化、模块化和柔性化的方向发展，具体来说：

　　1、智能化

　　夹具CAD/CAM/CAE技术是 夹具设计制造的发展方向，通过CAD虚拟设计和焊接仿真模拟，可以详尽、直观地焊炬在每个焊点处的位姿，使得夹具体可以合理地布置，CAM技术使得定位支撑点处的夹具零件能够与工件表面“随型”，即夹具零件和工件能够   地配合，提高了定位的性，CAE技术可以模拟出工件在夹具工位上接受焊装时的形变和应力情况，为夹具设计和优化提供参数；同时智能化也表现在焊装线的高度自动化，成熟的控制技术和日益发展的工业机器人使焊装线的智能化逐渐成为可能。

　　2、标准化

　　将焊接夹具中典型的结构进行标准化处理，实现夹具零件的通用化和系列化，比如压块、定位销等零件可以从形状、结构和尺寸角 度进行标准化设计，标准化工作可以为三维柔性焊接夹具和辅助设备(如三维柔性焊接平台)的设计、制造和维修带来很大的经济效益。

　　3、模块化

　　模块化设计方法逐渐成为汽车焊装夹具的基点，分析并划分零件定位点和焊点信息，依据划分结果同步设计模块化的夹具体，可以地搭建出一套夹具工位。模块化设计为夹具计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，能够建立夹具产品数据库和用户使用档案库。

　　4、柔性化

　　一个焊装线通过少量便捷地调整即可地焊装另外一种工件，这样的焊装线称为柔性焊装线。在夹具周期越来越短、汽车车型越来越多的市场趋势下，能够节约相当的成本、制造成本和场地成本的柔性化夹具已经成为一个重要的研究课题。

　　汽车是 一个多层次复杂的焊接结构体，由众多分总成和总成焊装而成。其中，白车身和四门两盖是 重要、代表性的焊接结构部件。白车身是 指完成焊接但未涂装之前的车身，四门两盖是 指四个车门、引擎盖和后备箱盖。它们 是 由数十数百个钢板冲压件按着   的空间位置装配焊接而成的，在这个生产过程中需要大量的三维柔性焊接夹具把各个零件定位夹紧在合适的位置，然后进行焊接。焊装误差是 影响汽车车身匹配误差的主要来源之一，统计表明，焊装误差有72%左右是 夹具定位夹紧误差所致。焊装误差主要产生于两个方面，一是 零件在焊装夹具上的定位误差，二是 零件在夹紧和焊接过程中产生的形变。这就需要三维柔性焊接夹具提供的的定位方式和适当大小的夹紧力。

　　随着汽车制造业的高速发展，汽车的新换代周期越来越短，同型产品越来越多。目前世界各大汽车公司从样车到新车投产的周期己由原来的5年缩短为3到4年，而焊装线、三维柔性焊接夹具的设计制造周期从原来的一年缩短为4到6个月为了缩短汽车量产周期，提高焊装精度，减少制造成本，同时为了简化焊装夹具的流程、节省厂房面积、实行“精益生产”和“敏捷制造”，焊装夹具的柔性化已经成为一种研究方向和设计趋势，即一套焊装夹具系统可以通过少许的便捷调整甚至不调整就能地用于另一款相似车型相应汽车零件的生产。