薄壁铝合金检具加工柔性工装夹具的设计_梁建光

作者： 高伟
作者机构： 新疆威奥科技股份有限公司,新疆克拉玛依市834003
出版物刊名： 科技资讯
页码： 46-46页
年卷期： 2014年 第36期
主题词： 柔性 夹具 设计
摘要：机械设计制造中,对于夹持装置的要求越来越高。

汽车工业中,汽车主模型检具中大量采用铝合金曲面薄壁件,为了更好的生产这些模型,需要设计能够满足这些检具生产需要的柔性工装夹具,该文对这类工装夹具的设计原则进行了简要论述,并对汽车主模型检具引擎盖部位的支撑夹紧装置进行了简单的介绍,希望能促进相关人士的研究。

文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持.国家职业资格全国统一鉴定加工中心技师论文(国家职业资格二级)论文题目: 薄壁件的数控铣削加工及工装设计姓名：身份证号：准考证号：所在省市：江苏省南京市所在单位：薄壁件的数控铣削加工及工装设计姓名：单位：摘要: 薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。

但薄壁零件很难加工，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。

但是薄壁零件尺寸较大、加工余量大、相对刚度较低。

在切削力、切削热、切削振颤等因素影响下，易发生加工变形，不易控制加工精度和提高加工效率。

加工变形和加工效率问题已成为薄壁结构加工的重要约束本文就以典型薄壁零件的数控加工进加工分析，解决以上问题为更好的加工薄壁零件提供了好的依据及借鉴。

关键词：薄壁；工装设计；工艺分析；数控编程一、计算机辅助制造计算机辅助制造(computer aided manufacturing)是指在机械制造业中，利用电子数字计算机通过各种数值控制机床和设备，自动完成离散产品的加工、装配、检测和包装等制造过程。

简称CAM。

除CAM的狭义定义外，国际计算机辅助制造组织(CAM-I)关于计算机辅助制造有一个广义的定义：“通过直接的或间接的计算机与企业的物质资源或人力资源的联接界面，把计算机技术有效地应用于企业的管理、控制和加工操作。

”按照这一定义，计算机辅助制造包括企业生产信息管理、计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助生产、制造3部分。

计算机辅助生产、制造又包括连续生产过程控制和离散零件自动制造两种计算机控制方式。

这种广义的计算机辅助制造系统又称为整体制造系统(IMS）。

采用计算机辅助制造零件、部件，可改善对产品设计和品种多变的适应能力，提高加工速度和生产自动化水平，缩短加工准备时间，降低生产成本，提高产品质量和批量生产的劳动生产率。

适用于薄壁件加工的真空柔性夹具设计制造分析摘要：真空夹具在薄壁件加工中的应用十分广泛，由于薄壁件加工的特殊性，因此对夹具也有特殊的要求，其中真空柔性夹具的应用范围最广，也最为适用，可以更好的适用于飞机机身、机翼等蒙皮切边和钻铣。

基于此，本文首先提出真空柔性夹具运行机理和传统柔性夹具的劣势，进而提出真空柔性夹具设计制造方案。

关键词：薄壁件；真空柔性夹具；设计制造；方案引言航空航天领域对生产材料要求特别高，其中薄壁件由于强度大、质量轻等优势，在航空航天领域的应用十分广泛，有效降低了航空器的自身重量，提高了飞行机动性和负载能力，有效延长了飞行器的使用寿命。

从薄壁件自身出发，其结构十分复杂、刚度较低、工艺性差、加工难度大，在铣削过程中容易产生变形、振动。

为了保证薄壁件的加工质量，要有相变材料辅助支撑提升结构刚性，保证加工效率、加工质量。

飞机薄壁件表面上有多个型腔，型腔厚度通常在1mm以内，形态多、尺寸多变、结构复杂。

此类构件不适宜使用传统的真空夹具，而是使用专门的真空柔性夹具。

1.真空柔性夹具相关阐述由于薄壁件腹板厚度非常小，在加工过程中会因为刀具轴向切削作用产生变形情况，所以腹板部位要有真空柔性夹具作为支撑，不仅可以保证夹紧力的均匀性，也可以起到支撑腹板的作用。

真空柔性夹具如图1所示，其工作原理为：无油压供应时，夹具处在打开状态；系统供油之后会抬升活塞，吸盘被柱塞弹簧带动上升到直至接触工件，吸盘传感器接触工件后将信息传递给控制系统停止柱塞弹簧继续上升；上述环节完成之后在油压作用下锥套下降，钢球会对套筒产生径向作用，增加了柱塞夹紧工件的作用力，达到系统设置的夹紧力度后，控制系统传递停止继续增加夹紧力。

真空泵在密封腔中抽取空气实现真空环境，在负压的作用下吸附区域产生夹紧力，将工件紧紧抱住。

在完成加工后，打开闭腔，让密封腔与大气相通，让内部气压和外部平衡，这样真空夹紧力会逐渐松弛，松开工件[1]。

真空柔性夹具在实际应用中适应性强、安装便捷，针对不同工件更换组件，输入工件加工编程程序和传感器对工件实时高度监测，中心控制系统按照编程信息加工，即可无需手动进行吸盘高度调整，可以应对多个规格型腔大小腹板结构，更换真空吸附夹具组件即可加工不同的工件。

薄壁件三维柔性夹持工装平台设计及FEM分析张丽; 郭巧荣【期刊名称】《《中国民航大学学报》》【年(卷),期】2019(037)005【总页数】4页(P51-54)【关键词】薄壁曲面零件; 柔性夹持; 自由振动; 有限元分析; 飞机装配【作者】张丽; 郭巧荣【作者单位】中国民航大学法学院天津 300300; 中国民航大学航空工程学院天津 300300【正文语种】中文【中图分类】V262.4+2; TB332传统飞机装配是基于模拟量传递的刚性装配方式，而现代飞机装配已发展成为全三维数字化的柔性装配模式[1]，其中曲面薄壁零件的柔性装配定位问题受到了越来越多的关注[2-3]。

目前，航空工业发达国家已在翼梁和机身、机身壁板集成、升降舵柔性装配、柔性机翼壁板装配以及机器人柔性装配等方面[4-7]实现自动化。

国内飞机装配常采用传统方法或根据使用经验来设计制造，对柔性工装问题涉及较少。

于金等[8]对薄壁件多点柔性加工变形问题进行了分析，采用有限元方法获得了试验较难测量的物理力学参数。

张远远等[9]运用多点技术原理设计了某机型襟翼部件多点支撑定位系统。

在测量技术方面，零件的定位测量装备已应用于飞机结构几何尺寸和位置的测量。

同时，在飞机部件数字化预装配方面，柔性装配的装配顺序、路径优化以及容差分配等问题得到了广泛的关注和研究[10-13]。

在柔性工装系统的研发和应用方面，国内相关研究工作仍停留在应用研究和实验层面，相比发达国家已在飞机生产和新型飞机研制过程中大量应用，差距明显。

虽然已有少量研究对柔性工装进行了改进设计，但成本较高，且没有进行详细的力学响应分析，不能直接用于飞机制造。

夹持定位系统是柔性工装系统的重要组成部分。

研究柔性工装系统中装配元件成本的降低、装配元件操作的简化，可为面向空间曲面薄壁件的柔性工装系统及其应用提供理论参考。

民用飞机机翼与机身薄壁件具有结构尺寸大、易变形的特点，其装配技术一直是机体制造的关键。

专利名称：铝合金薄壁件加工夹具专利类型：实用新型专利
发明人：余利平
申请号：CN201721248107.3申请日：20170926
公开号：CN207358621U
公开日：
20180515
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种铝合金薄壁件加工夹具，包括工作台，所述工作台表面固定连接有正方形的装夹台，装夹台上沿装夹台边缘设有数个均匀分布的调节螺杆，每个调节螺杆上套接有压紧板和与调节螺杆螺纹配合的锁紧螺母，所述压紧板底面覆盖有一层保护层，所述装夹台中心处开有环形的嵌入槽，嵌入槽内嵌有与其匹配的固定环和顶环，所述固定环外壁上均匀设有数个限位块，所述装夹台表面嵌入槽的四周外壁处开有与限位块对应匹配的台阶孔。

本实用新型既能对板状的铝合金薄壁件进行夹持，又能对环状的铝合金薄壁件进行夹持，且装夹效率高，装夹稳定。

申请人：成都金雨跃机械有限公司
地址：610000 四川省成都市高新区玉林八期B组1-3幢9号
国籍：CN
代理机构：成都科奥专利事务所(普通合伙)
代理人：李志清
更多信息请下载全文后查看。

铝合金薄壁零件加工夹具设计摘要：随着经济的发展和社会的进步对我国的各行各业都产生了十分深远的影响，尤其是经济的发展在很大程度上带动了科技的发展，而科技的发展将直接带动铝合金薄壁零件加工技术的发展。

铝合金薄壁零件的应用十分广泛，为减少在加工期间的变形情况，本文对铝合金薄壁零件加工夹具的设计进行系统的探究。

关键词：铝合金；薄壁零件；加工；夹具薄壁零件在当前社会中是一件应用比较广泛的零件，尤其是在航天材料的制作方面，多能看到薄壁材料的身影。

但是薄壁材料本身的硬度比较小，在加工的过程中稍有不慎或者使用的器具不合规格便容易造成薄壁材料变形的情况。

如何有效的控制其变形一直是人们未曾彻底解决的问题。

基于此，本文对零件的夹具进行分析和研究，并且结合各项的测量数据来实现对夹具的改进。

1 铝合金薄壁零件加工过程中存在的问题某需要加工零件为长方体，长度为435mm，宽度为356mm，厚度为20mm，由铝合金制成。

加工要求其平面度为 0.06mm，粗糙度 Ral.6。

铝合金材料的韧性以及其本身的可塑性都比较好，但是在对其进行切割的过程中容易出现吸附现象，如在加工的过程中，已经被切掉的碎屑很容易吸附在刀具的刀刃上，从而形成一种比较聚集的碎屑“瘤”，而这种现象一旦形成之后将会很大程度上影响刀刃的使用情况，废屑不能够及时的排出并且很大程度上影响到加工材料的粗糙程度。

此外，在进行加工的过程中铝合金材料十分容易发生变热反应，而一旦变热之后便十分容易变形，从而产生且切削震动的现象，这种不正常的现象将对加工过程的本身产生很大的影响。

切削震动现象的发生不仅仅是会影响到加工完成之后的材料的质量，更会大大降低刀具本身和机床的使用效率和寿命。

2 夹具的设计的原则2.1如何设计夹具在进行夹具设计的过程中应满足以下几点要求：其加工的材料应具备足够的硬度，并且适当对其进行人工时效处理；在进行加紧处理时应注意其稳固程度；使用的过程要简洁方便；加工过程容易。

毕业设计(论文)题目：铝合金薄壁异型件数控加工及工装设计学院：应用技术学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：指导老师：2012年03 月01 日目录●摘要 (3)●ABSTRACT (4)●第一章概论………………………………………………………………………………1.1引言………………………………………………………………………………………1.2数控加工的特点……………………………………………………………………1.3国内外研究状况……………………………………………………………………1.4数控加工发展现状…………………………………………………………………1.5结论………………………………………………………………………………………●第二章零件分析及设计任务书 52.1铝合金薄壁异形件分析 (5)2.2零件的结构特点 (5)2.3零件的技术要求 (5)2.4零件加工要求 (5)2.5 数控加工的特点 (7)●第三章工艺规程的制定 83.1 生产类型及工艺特征 (8)3.2 零件材料及毛坯 (8)3.3 定位基准的选择 (8)3.4 工艺路线的拟定 (9)3.41毛坯制造 (9)3.42.强化处理 (10)3.5数控加工 (10)3.6钳工 (10)3.7表面处理 (11)●第四章切削用量的选择 114.1主轴转速 (11)4.2背吃刀量 (11)4.3进给速度 (11)4.4铣削功率校验 (12)●第五章专用夹具设计 135.1被加工零件工序图 (13)5.2专用夹具设计 (16)●第六章数控加工程序编制 176.1 数控加工程序 (17)全文总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)摘要铝合金薄壁异形件主要应用在航空航天等机载设备中,因此要求壁厚薄以达到减轻重量的目的,同时需要保证一定的强度与刚度。

通过它将若干只微波器件按一定的相互位置关系装配在一起，按电信设计要求实现微波信号的发射与接收。

铝合金曲面薄壁件柔性工装夹具的研究与设计摘要：在机械设计和生产过程中，对夹具的性能提出了更高的要求。

汽车行业中，铝合金曲面薄壁件柔性工装夹具被广泛应用于汽车主模检测设备中，为使其更好地制造，必须设计出与之相适应的柔性工装夹具，本文简述了柔性工装夹具设计的原则、柔性工装夹具的发展趋势、汽车主模型薄壁件工装研究现状，并对汽车主模型检具设计作了简要的介绍，以期对从事这方面工作的人员有所帮助。

关键词：铝合金；设计；曲面薄壁件；柔性；工装夹具机械产品的问世极大地提高了人们的生产和生活水平。

在汽车、飞行器等制造过程中，对曲面的机械特性、材料厚度等提出了苛刻的要求，并且这些零件直接影响到了汽车、飞行器的生产质量，因此制造起来非常困难。

夹具是一种用来对被加工零件进行定位与紧固，从而确保其加工精度的一种重要机械装备，在车身零件检测全流程中占有举足轻重的位置。

所以，工装的设计质量直接关系到机床的设计与加工效率。

七十年代末以来，由于数控加工等在机械设计和制造领域的应用越来越多，柔性化已成为当今机械设计和制造领域的一个重要发展趋势，而柔性夹具也随之产生。

所谓柔性夹具是指在一个夹具系统中，可以同时夹持多个形状和大小各异的工件。

它是一种可以在数控机床上装配各种尺寸的工件的夹具。

当前，许多公司在生产薄壁件时，都特别关注柔性夹具的设计和制造。

因此，对铝合金曲面薄壁件柔性工装夹具进行研究具有重要的现实意义。

一、柔性工装夹具设计的原则当工件被处理时，第一个要做的就是在机器上或固定架上占有一个适当的地方，这个工序也称为定位。

为保证已被装好的零件在切割时不受外力的影响而移动，必须将被装料固定在正确的位置上，也称为夹紧。

定位和夹紧的过程合称装夹。

所以，在进行工装的设计时，必须与被加工的薄壁型铝合金零件相联系，对其进行位置和位置的研究，才能保证所设计的工装能够满足其夹紧要求。

要做到这一点必须遵守以下设计准则：1.确保了夹具的工作稳定性。

对于柔性夹具而言，虽然能够依据不同工件进行装夹点的变动，但在设计柔性夹具时，仍然要注重夹紧机构是否可以提供充足的夹紧力，以防止在切削过程中，因受切割力、工件重力等因素的作用无法正常的定位，夹持之后，也不会损坏被定位后的准确位置以及己加工表面。

设计与研究55 .吕合金薄壁零件加工夹具设计林镇水周建颖(韶关市技师学院，韶关512023)摘要：为了对某型薄壁壳体零件加工变形进行有效控制，本文从零件的加工条件出发，分析并改进夾具的 加工工艺。

实际证明，该夹具构造简单，易操作，可极大限度地减少对加工的影响，为弱刚度产品的加工提供了 一定参考。

关键词：铝合金薄壁零件加工夹具薄壁壳体零件应用广泛，尤其在航空航天方面。

但是，它硬度小，很容易变形。

因此，对其加工变形的控制，一 直是人们未曾完全解决的问题。

国内外对这种类型的变形 研宄往往不在工艺上，因此本文对零件的夹具进行分析研 究，结合各项测量数据对夹具进行改进。

1铝合金薄壁零件的加工工艺某需要加工零件为长方体，长度为435mm,宽度为 356mm,厚度为20mm,由招合金制成。

加工要求其平面度为0.06mm，粗糙度Ral. 6。

铝合金材料的可塑性和韧性非 常好，但是很容易吸附到别的物体上。

在加工过程中，被 切掉的废屑很容易粘附到刀刃上，时间长了会形成刀瘤，影响废屑正常的排出和加工要求的粗糙度。

此外，加工过 程中铝合金材料非常容易发热，引起变形，产生切削震动，对加工产生巨大影响。

切削震动不仅影响零件的加工质量，还会大大降低机床和刀具的使用寿命。

2夹具设计的原则2.1根据零件的特性设计夹具夹具的设计一般要符合下面几点要求：①具有足够的硬 度，并对其进行人工时效处理；②夹紧时稳妥牢固；③使用 要方便；④要容易加工。

因为铝合金零件的刚性较差，所 以在用其制作夹具时要注意以下几点。

第一，因为使用的特点，夹紧力会施加在定位点上，所以此处应该具有良好的刚性。

对于接触面的大小，不同 的考虑方向有着不同的结果。

若从稳定性上考虑，接触面 越小越好，但从夹紧力来考虑，接触面则越大越好。

因为 此处加工零件容易受热变形，所以接触面要设计大一些。

第二，零件装夹的变形主要是因为压紧力过大而引起 的，所以要尽可能减少压紧力。

研究显示，在等同压紧力下，三点夹紧的形变为1，六点夹紧的形变为1/16，十二点夹 紧的形变可忽略。

铝合金薄壁零件加工夹具设计蔡浚琴;唐昊【摘要】对铝合金薄壁零件加工夹具进行研究,分析了产品加工精度,结合实际操作对原夹具进行改进设计.【期刊名称】《林业机械与木工设备》【年(卷),期】2016(044)008【总页数】3页(P48-50)【关键词】薄壁零件;平面度;表面粗糙度;夹具改进设计【作者】蔡浚琴;唐昊【作者单位】江苏林海动力机械集团公司,江苏泰州225300;江苏林海动力机械集团公司,江苏泰州225300【正文语种】中文【中图分类】TG702设备改造某发动机箱盖长435 mm、宽356 mm、厚40 mm，材料为ADC12，该零件为铝合金薄壁零件，图纸要求其加工的平面度为0.06 mm，表面粗糙度为Ra1.6。

铝合金材料的塑性和韧性好，但黏附性强，切削加工过程中切屑很容易黏附在刀刃上并产生刀瘤，影响切屑顺利排出，从而影响已加工表面的粗糙度。

铝合金材料在加工过程中很容易产生热变形，在垂直于走刀方向上会发生强烈的切削振动(尤其是薄壁零件)，从而导致加工平面度差。

刀具与工件的切削振动不仅影响零件的表面加工质量，降低加工精度，而且还会降低机床及刀具的使用寿命。

2.1 根据零件的特性设计夹具夹具设计一般应满足以下几点要求[1-3]：①具有足够的强度和刚度，并进行人工时效处理；②夹紧可靠；③操作灵活；④具有良好的工艺性。

对刚性较差的铝合金薄壁零件，在设计夹具时还应注意以下几方面。

(1)定位支撑点。

定位点要承受夹紧力，因此应具有一定的强度和刚性。

从定位稳定性和定位精度考虑，接触面越小越好；从夹紧力功能考虑，接触面越大越好。

由于加工薄壁零件容易产生热变形，所以应增大定位接触面。

(2)压紧力。

在相同夹紧条件下，如以3点夹紧的零件变形量为1，而均布6点夹紧产生的变形量仅为3点的1/16，而12点的夹紧变形量则几乎为0，可见均布且多点夹紧会大大减小零件的夹紧变形。

根据薄壁零件的结构特点，应适当减小压紧力且增加压紧力施加点的数量以减小零件的装夹变形。

航空铝型材零件柔性快装夹具设计摘要：由于夹具的柔性，该夹具快速适应不同配件的装夹要求。

飞机加工工具如机床夹具和装配架的柔性化一直是航空航天工业面临的一个紧迫问题，并进行了全面研究。

部件夹具是夹具柔性化重要工具，而传统的槽安装夹具无法适应飞机部件的加工。

气动应力是在工件上实现快速应力的有效方法。

本文讨论了飞机柔性快装夹具的设计，供参考。

关键词：飞机结构件；柔性夹具单元；柔性快装夹具系统飞机结构件作为关键要素的繁多种类直接影响到飞机的成功。

为了提高飞机结构件的制造效率(装夹效率和精度)，飞机结构件的快速装夹始终是航空航天工业面临的紧迫问题。

同时，航空航天是近年来的一个研究中心。

为了提高整个飞机结构的加工质量，我国采用了先进的加工技术。

但是，飞机结构的质量由于缺乏适当的工艺技术而受到严重影响。

根据调查，机床设备的利用率约为30%。

飞机结构的加工质量难以达到，因为新的制造技术不能有效应用。

机床加工是确定飞机结构性能和设计精度的主要手段。

机床夹具是确保满足加工质量要求和提高工装效率的关键。

一、柔性夹具的研究现状随着航空工业的发展，对飞机零部件的需求不仅在数量上而且在质量和质量上都在增加。

飞机结构多样，传统生产模式不再满足生产要求。

柔性制造系统如今被认为是新产品开发的有效手段，已成为机械行业的主要发展方向之一。

机床附件作为机床设备的主要组成部分是精确定位工件、机床和刀具重要组成部分。

它直接影响任务的质量、生产率和生产成本。

随着NC机器和制造中心的日益普及，当计算机集成到制造系统(CIMS)和柔性系统(FMS)中时，实际上会产生满足高要求的柔性夹具。

柔性夹具是一种夹具，可在同一夹具系统中调整以适应不同形状和尺寸的工件，以及可用于加工不同工件并与NC机床配合使用的夹具，柔性与传统夹具相比具有明显优势，可适应飞机结构尺寸和形状的变化。

该设备适用于生产尺寸大的零件，缩短了开发时间，降低了开发成本。

其可以从两个方面进行:基于传统柔性设备的创新，即调整设备和组件。