基于TRIZ理论的自动焊接工装夹具优化设计

贾金龙，刘展伟，蔡瑞斌，隋 然，冯 毅，薛 城

(1.兰州工业学院 材料工程学院，甘肃 兰州 730050； 2.甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，甘肃 兰州 730070)

0 引 言

焊接工装夹具是将焊件准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接、保证焊件结构精度的工艺装置。本课题组曾制作出一种自动焊接工装夹具，该装置采用步进电动机驱动丝杠旋转，实现装置提升旋转，从而变换焊件在空间中的位置，实现全位置焊接。该装置在使用过程中，夹持机构在绕Z轴旋转时，由于重心不在中轴线上，导致偏心使得夹持机构转动不平稳，从而影响系统稳定性和焊接质量。

TRIZ理论(发明问题解决理论)是根里奇·阿奇舒勒在总结了二十多万份专利成果的基础上，提炼出的一套发明问题解决理论体系。其主要包括40个发明原理、矛盾矩阵表、功能分析、物场分析、76个标准解和发明问题解决算法等，是基于技术的发展演化规律，研究整个设计与开发过程的方法论，进而解决工程领域中的创新问题[1-4]。

笔者针对现有全位置焊接工装夹具存在的问题，应用TRIZ理论，对系统进行功能分析和因果分析，找出系统存在问题的关键原因，利用资源分析、矛盾分析获得TRIZ解决方案模型，得出解决方案。

1 问题分析

1.1 描述问题

自动焊接工装夹具的结构如图1所示。

图1 自动工装夹具结构简图

工装夹具内置三个伺服电动机，其工作原理为：机构高度调节通过提升电动机工作，使顶升机构旋转提升与其焊接在一起的内套管，从而实现内套管以上部件沿Z轴整体提升，调节焊件的高度。……