軌道車輛大部件因?yàn)榫哂谐叽绱?約25m長(zhǎng))，變形控制嚴(yán)，基礎(chǔ)剛性要求高等特點(diǎn)，導(dǎo)致工裝設(shè)計(jì)和制造周期長(zhǎng)，嚴(yán)重制約生產(chǎn)轉(zhuǎn)產(chǎn)周期。近年，鐵路軌道機(jī)車車輛制造公司參考汽車和飛機(jī)制造行業(yè)的“柔性工裝系統(tǒng)(FFS)”，配合已有的3D設(shè)計(jì)平臺(tái)、PDM等管理平臺(tái)，逐步形成了各自的柔性夾具制造系統(tǒng)。

　　一、軌道車輛行業(yè)柔性焊接夾具的現(xiàn)狀

　　目前鐵路機(jī)車車輛的組裝焊接夾具主要存在以下誤區(qū)：①工裝柔性越大越好。工裝設(shè)計(jì)考慮焊接、加工等多個(gè)過程，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，結(jié)果調(diào)整難度大，一次投入巨大，使用反而不方便，導(dǎo)致棄之不用，有的甚至放棄柔性化制造系統(tǒng)。②工裝柔性理念不統(tǒng)一。企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、工裝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、制造環(huán)節(jié)、管理環(huán)節(jié)等各環(huán)節(jié)管理理念不統(tǒng)一，導(dǎo)致各批柔性工裝設(shè)計(jì)理念不同，工裝柔性趨勢(shì)與產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)不一致，終工裝的柔性設(shè)計(jì)與實(shí)際需求脫節(jié)，使用時(shí)甚至不如工裝。

　　二、柔性工裝制造系統(tǒng)拓展

　　考慮柔性工裝的優(yōu)勢(shì)在于“化設(shè)計(jì)，化制造”，而這   建立在企業(yè)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝確定、工裝設(shè)計(jì)和制造、管理等統(tǒng)一理念和協(xié)同工作的基礎(chǔ)上，否則其優(yōu)越性很難體現(xiàn)，甚至不如工裝。因此，在以往的柔性制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了“產(chǎn)品相似性設(shè)計(jì)”和“柔性化程度評(píng)估”的過程。

　　(1)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的相似性分析

　　為了工裝的柔性方向正確，   從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開始。設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，同類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量保持主結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，差異部分與現(xiàn)有的工裝柔性趨勢(shì)相近或相同。這樣降低了焊接夾具柔性部件的數(shù)量，可降低因增加工裝柔性而帶來的成本增加和設(shè)計(jì)難度。

　　(2)工裝柔性程度分析

　　柔性程度的確定是柔性工裝制造中的重要環(huán)節(jié)。柔性過小，沒有實(shí)際意義；柔性過大，將造成設(shè)計(jì)復(fù)雜，一次投入巨大。如果產(chǎn)品發(fā)展方向錯(cuò)誤將造成無用的柔性，終造成柔性投入失敗，影響企業(yè)柔性工裝投入的積極性。因此，建議在以往的系統(tǒng)中拓展增加“柔性程度評(píng)估”的環(huán)節(jié)。

　　柔性程度評(píng)估，主要可以通過以下兩個(gè)過程完成： 

　　過程1：分模塊確定柔性程度。先制定統(tǒng)一的原則，按照柔性系統(tǒng)中已有的單元分別確定柔性的原則和程度。具體的操作如下：①基礎(chǔ)單元：工裝的主體結(jié)構(gòu)，一般不換，相對(duì)固定，只預(yù)留柔性接口。②定位單元：本身化設(shè)計(jì)，接口標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，可以不設(shè)置柔性。③夾緊單元：形狀、尺寸歸類標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，儲(chǔ)備柔性調(diào)節(jié)范圍，與基礎(chǔ)單元接口標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。④動(dòng)力單元：液壓或風(fēng)動(dòng)系統(tǒng)，接口標(biāo)準(zhǔn)化，管路連接儲(chǔ)備調(diào)整量。⑤控制單元；包括動(dòng)力系統(tǒng)和設(shè)備的PLC控制，只預(yù)留柔性接口。⑤擴(kuò)展接口：評(píng)估產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)，只預(yù)留柔性接口。

　　過程2：參考工裝使用頻率確定柔性程度。從使用頻率出發(fā)，合理的確定柔性的程度，工裝部分和柔性部分配合使用。示例如下：①產(chǎn)品范圍：只考慮近5年內(nèi)可能使用的產(chǎn)品類型，如高速車的側(cè)墻、車頂和底架。②轉(zhuǎn)產(chǎn)周期：時(shí)間太短沒有太大的實(shí)際意義，因此確定轉(zhuǎn)產(chǎn)周期為1一2天/次。③轉(zhuǎn)產(chǎn)頻次：考慮工裝壽命約10年，轉(zhuǎn)產(chǎn)的頻次確定為2一3次/a。④柔性擴(kuò)展費(fèi)用：應(yīng)小于整體工裝費(fèi)用的20%。拓展前后新、舊制造系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比如附表所示。

　　通過以上的對(duì)比，得知拓展后的新柔性夾具制造系統(tǒng)在轉(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)與拓展前的柔性工裝同樣具備：基礎(chǔ)單元保留，只需要換標(biāo)準(zhǔn)件(在工裝庫中已有)，接口標(biāo)準(zhǔn)化，提前仿真模擬等優(yōu)勢(shì)，并且在轉(zhuǎn)產(chǎn)周期的前提下，降低了經(jīng)濟(jì)投入。

　　新的柔性制造系統(tǒng)通過增加“產(chǎn)品相似性設(shè)計(jì)”和“柔性化程度分析”的過程，降低了柔性工裝投入的盲目性，充分發(fā)揮了柔性焊接夾具制造系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、的優(yōu)勢(shì)，對(duì)柔性焊接夾具制造系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。