研究与分析
doi ;10. 16576/j. cnki. 10074414. 2017. 01. 009
2017年第1期（第30卷，总第147期）·机械研究与应用
易变形薄壁零件的数控铣床夹具设计与静动态分析
阮广东，何彦虎
（湖州职业技术学院机电与汽车工程学院，浙江湖州313000）
摘要：针对壁零件在数控加工中易变形不易加工的特点，结合被加工等壁零件的结构及加工工艺特点，设计了专用数控铣床气动夹具。为保证卖具具有良好的静动态特性，对夫具工件系统进行了平面镜削和钻孔过程受力分析，并运用ANSYSWorkbench软件进行了强度分析，结合夹具应力变形分布规律，对夹具进行了结构改进；同时对夹其工
件系统进行了模态分析，并结合模态振型图提出了夫具结构改进方案。关键词：等壁零件：数控铣床夹具：受力分析；强度分析；模态分析
中图分类号：T675
文献标志码：A
文编号：10074414(2017)01002804
Design and Static and Dynamic Analysis of the Fixture of NC Milling Machine for
Flexible Deforming Thin-Walled Parts
RUAN Guangdong,HE Yan-hu
( School of Mechanical and Electrical & Automotire Engineering, Huzhou Vocational
and Technical College, Huzhou Zhejiang 313000, China)
Abstract: According to the characteristics of the thin=walled parts which is easily to be deformed and hardly to be processed in the numerical control processing, and considering the structure and the processing technical characteristics of the thin-walled parts, the pneumatic clamp for the special CNC milling machine is designed in this paper. In order to ensure the fixture has good static and dynamic characteristics , the force analysis on plane milling and drilling process of the systematic fixture workpiece is made, and strength analys is also conducted by using the ANSYS Workbench software. According to the stress and deformation distribution of the fixture, the structure of the fixture is improved. And the modal analysis of the fixture work-piece system is also carried out, and then the scheme of structural improvement combined with the map of model shape is pu forward
Key words : thinwalled parts; CNC milling machine fixture; force analysis ; strength analysis; modal analysis
0引言
数控铣床专用夹具作为机械产品数控加工中的一种重要的工艺装备，对于保证机械产品质量、提高加工效率、扩大机床使用范围起着重要的作用。不同结构的零部件，加工工工艺不同，夹具结构也各异。薄壁类零件是用途十分广泛的零部件，该类零件在数控铣床上进行加工时容易出现变形等现象，从而严重影响了零件的加工精度[1]。因此，在进行薄壁类零件夹具设计时要特别注意这种题。
薄壁类零件夹具的设计符合夹具设计的一般原理与步骤，即要满足工件定位与夹紧原则。同时，为防止零件在加工过程中出现弯曲、扭转等变形现象，还要对工件夹具系统进行强度分析与计算，从而确定合理的夹紧力，同时避免过大的切前用量产生的切前力带来的工件夹具系统的过大变形。
薄壁类零件和夹具作为一个整体，在进行加工中
还要具有良好的抗振性，防止因振动所产生的工件表面质量降低、刀具损坏、切削过程无法进行等问题。
*收稿日期：2016-12-15
为此，需要对夹具进行振动分析。在确定合理的切削参数之后，可通过改变夹具结构以提高固有频率避免共振现象的产生[2]。
根据工件在夹具中的定位与夹紧原则，结合某薄壁类零件的加工特点，设计了专用数控铣床气动夹具，对工件切削过程进行了受力分析与计算，并利用有限元分析软件ANSYSWorkbench进行了强度分析与模态分析，以验证夹具设计的合理性，保证夹具具有良好的静动态特性。
夹具结构设计 1
在进行夹具设计之前首先要分析被加工工件的结构及加工工艺，确定定位基准面及夹紧面。其次利用六点定位原理和夹紧装置设计原则设计定位和夹紧装置，并设计夹具体、连接元件等，将夹具固定在机床上[3-4]。图1为用UG软件建立的工件三维模型图，其中零件左侧两平面为定位面，零件右侧为夹紧部位，该部位面为略微向上凸起的曲面，与夹紧压板接触时为线接触。该工件要在上方两凸台部位完成
作者简介：阮广东(1986-），男，山东邹城人，讲师，硕士研究生，研究方向：机械设计及分析，·28．万方数据