鋁合金曲面薄壁件柔性工裝夾具的設(shè)計探討

高偉

摘 要：機(jī)械設(shè)計制造中，對于夾持裝置的要求越來越高。汽車工業(yè)中，汽車主模型檢具中大量采用鋁合金曲面薄壁件，為了更好的生產(chǎn)這些模型，需要設(shè)計能夠滿足這些檢具生產(chǎn)需要的柔性工裝夾具，該文對這類工裝夾具的設(shè)計原則進(jìn)行了簡要論述，并對汽車主模型檢具引擎蓋部位的支撐夾緊裝置進(jìn)行了簡單的介紹，希望能促進(jìn)相關(guān)人士的研究。

關(guān)鍵詞：柔性 夾具 設(shè)計

中圖分類號：TG5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0046-01

機(jī)械產(chǎn)品的出現(xiàn)，推動了人類社會的發(fā)展速度，例如飛機(jī)、汽車、機(jī)械加工車床等的出現(xiàn)改善了人類的生產(chǎn)生活條件。在汽車或者飛機(jī)的加工制造中，對于曲面處的力學(xué)性能和材料厚度等方面有著嚴(yán)格的要求，而且這些部位往往決定著汽車或者飛機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量，其加工難度十分大。夾具作為機(jī)械產(chǎn)品在加工和制造時，對待加工工件進(jìn)行定位和固定，進(jìn)而保證加工精度的重要機(jī)械設(shè)備，在整個汽車車身主模型檢具加工過程中具有重要的地位。因此，夾具設(shè)計的質(zhì)量高低對于機(jī)械設(shè)計和制造效率有著直接影響。自上世紀(jì)70年代后期開始，隨著NC機(jī)床等在機(jī)械設(shè)計制造中的廣泛使用，柔性成為機(jī)械設(shè)計制造中的主要研究方向，柔性夾具應(yīng)運(yùn)而生。所謂柔性夾具，是指用同一夾具系統(tǒng)，能夠完成形狀與尺寸不同的多種工件的裝夾。簡單的就是在NC機(jī)床中配合使用的能夠?qū)Χ喾N規(guī)格工件進(jìn)行裝夾的夾具。目前，很多企業(yè)在進(jìn)行薄壁件的加工時，對于柔性夾具的設(shè)計制造十分重視。為此，探討鋁合金曲面薄壁件柔性工裝夾具的設(shè)計，意義重大。

1 柔性工裝夾具設(shè)計的原則

工件在進(jìn)行加工時，首先需要的就是在機(jī)床上或者在夾具上占據(jù)某一正確位置的過程也叫做定位。為了使定位好的工件在進(jìn)行切削加工時，不會因?yàn)榱Φ淖饔枚l(fā)生位移，使其始終處于準(zhǔn)確的位置，需要將工件夾緊，這個過程也叫夾緊。定位和夾緊的過程合稱裝夾。因此，在夾具設(shè)計時，需要結(jié)合待加工的鋁合金曲面薄壁件進(jìn)行工件的定位分析，然后使設(shè)計出的夾具符合裝夾需要。為此，需要遵循如下的設(shè)計原則：

（1）保證夾具工作可靠。對于柔性夾具而言，雖然能夠依據(jù)不同工件進(jìn)行裝夾點(diǎn)的變動，但是，在設(shè)計柔性夾具時，還是應(yīng)重點(diǎn)考慮夾緊機(jī)構(gòu)能夠產(chǎn)生足夠的夾緊力，避免在切削加工時，由于切削力或者是工件重力等的影響破壞工件的正確定位，夾緊后不能破壞工件定位后的正確位置和己加工表面。

（2）保證加工精度。夾緊裝置除了要產(chǎn)生足夠的夾緊力之外，為了保證加工的精度還應(yīng)使夾具具有自動鎖閉性能，當(dāng)工件加工偏離正確位置時自動的進(jìn)行鎖閉，防止繼續(xù)加工造成報廢。

（3）保證生產(chǎn)效率。夾具機(jī)構(gòu)設(shè)計時，還應(yīng)考慮夾具在使用過程中的工作效率，要求夾具使用簡單，自動化程度高，夾緊動作迅速，能夠與工件的產(chǎn)量和批量相適應(yīng)。另外，還應(yīng)追求夾具結(jié)構(gòu)的簡單，降低夾具的生產(chǎn)成本。

2 汽車主模型檢具設(shè)計簡要分析

對于汽車主模型檢具，其主要包含的部分為引擎蓋檢具、車燈檢具、翼子板檢具、車門檢具、汽車玻璃檢具等，其中毛坯尺寸最大的為引擎蓋檢具。針對引擎蓋檢具，設(shè)計如圖1所示的工裝夾持系統(tǒng)。

在設(shè)計的此套夾持系統(tǒng)中，起支撐作用的是由夾具的伸縮機(jī)構(gòu)和夾具頭上的頂珠組成，為了保證支撐的剛性，伸縮桿和頂珠在設(shè)計時采用鋁制材料組成。對于夾緊結(jié)構(gòu)，則有升降柱頂部的真空吸盤和真空泵組成。為了達(dá)到夾持的目的，保證夾持具備足夠的柔度和貼合度，真空吸盤應(yīng)由密實(shí)的材料組成，而且要選用吸引力足夠的真空泵，以減小加工過程中由振動或翹曲引起的變形。

3 結(jié)語

對于鋁合金曲面薄壁件柔性工裝夾具的設(shè)計，不僅需要遵循普通夾具設(shè)計的一般原理和原則，還應(yīng)重視夾具的柔性特點(diǎn)。該文僅對汽車主模型檢具柔性工裝系統(tǒng)整體構(gòu)思進(jìn)行簡單的介紹，對于其中起主要作用的伸縮和夾持部件的設(shè)計做了簡單的論述，希望能引起相關(guān)人士的重視，在未來對其做進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 殷莉.鋁合金曲面薄壁件柔性工裝夾具的研究與設(shè)計[D].上海：上海交通大學(xué)，2012.

[2] 張壯志，孔嘯，梁建光，等.鋁合金曲面薄壁件柔性工裝夾具的加工性能研究[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2013（6）：116-118.

[3] 梁建光，孔嘯，殷莉，等.薄壁鋁合金檢具加工柔性工裝夾具的設(shè)計[J].制造業(yè)自動化，2012（21）：108-110，135.

[4] 劉海濱.飛機(jī)空間曲面薄壁件柔性工裝設(shè)計及夾持變形分析研究[D].沈陽：沈陽航空航天大學(xué)，2012.endprint