弹性可胀心轴夹具设计与应用研究

摘要

夹具是一种重要的工艺装备，对产品的质量与新产品的研发周期产生直接的影响。球形轴衬是汽车转向器中的一个重要零件，传统生产方式采用刚性心轴夹具进行装夹，存在装夹工件时间长、操作繁琐、定位精度低、夹具制作成本高以及适应性差等缺点。针对刚性心轴夹具的上述缺点，本文对刚性心轴夹具结构进行优化，设计出一套弹性可胀心轴夹具，从而降低企业的生产成本与提高企业的市场竞争力。随着有限元模拟技术的发展，有限元模拟在夹具设计过程得到应用，模拟结果可以帮助工程师事先了解设计中可能存在的隐患，提高夹具设计的可靠性。本文的主要研究内容如下：　　首先，对刚性心轴夹具装夹球形轴衬进行加工存在的缺点进行分析，基于夹具的基础理论设计了弹性可胀心轴夹具，对夹具定位进行分析，并详细阐述了夹具中心轴体与胀簧等关键零件。此外，对弹性可胀心轴夹具的夹紧力进行计算校核，并对弹性可胀心轴夹具的定位误差进行分析，主要包括轴向定位误差与径向定位误差两个方面。　　其次，利用ANSYS Workbench有限元软件对弹性可胀心轴夹具进行静力学分析，主要包括应力分析、变形分析，并对可胀夹具中的关键零件（胀簧）进行应力校核。此外，借助有限元软件对弹性可胀心轴夹具进行无预应力状态与有应力状态两种工况下的模态分析，从而验证其在车削力的作用下是否会发生共振。研究得知：激励频率远小于可胀心轴夹具产生共振的频率区间，故可胀心轴夹具体不会发生共振。　　最后，采用弹性可胀心轴夹具加工球形轴衬进行试验验证，并与刚性心轴的加工进行比较。研究表明：采用弹性可胀心轴代替刚性心轴进行加工是合理可行的，并使得企业的生产效率提高40％，从而极大降低企业生产成本。

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第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景

1.2 弹性可胀心轴夹具国内外研究现状

1.3 课题的研究意义与主要内容

1.4 本章小结

第二章 弹性可胀心轴夹具的结构设计

2.1 引言

2.2 夹具设计的基础理论

2.3 弹性可胀心轴夹具的结构设计

2.4 本章小结

第三章 弹性可胀心轴夹具的夹紧及定位误差分析

3.1 引言

3.2 弹性可胀心轴夹具的夹紧分析

3.3 弹性可胀心轴夹具的定位误差分析

3.4 本章小结

第四章 弹性可胀心轴夹具的有限元分析及试验验证

4.1 引言

4.2 有限元分析的基础理论

4.3 弹性可胀心轴夹具的静力学分析

4.4 弹性可胀心轴夹具的模态分析

4.5 弹性可胀心轴夹具的试验验证

4.6 本章小结

第五章 研究结论与展望

5.1 研究结论

5.2 展望

参考文献

致谢