外抱式锥面弹性夹具和薄壁零件夹持变形的分析计算

摘要

薄壁零件的加工精度要求往往较高，但由于其刚度低，易受夹紧力影响产生较大夹持变形而影响其加工精度。本文在分析薄壁零件定位和夹持特性的基础之上，以减小薄壁零件的夹持变形提高其加工精度为目的，设计用于自动车床上夹持薄壁零件的外抱式锥面弹性夹具（以下简称锥面弹性夹具）。本文采用理论推导、有限元模拟计算以及回归分析等方法，分析计算了锥面弹性夹具的夹紧力和薄壁零件的夹持变形。具体研究内容如下:
　　首先，根据薄壁零件定位和夹持特性，初步确立薄壁零件的夹持方案;并根据零件的加工要求设计了无轴向定位的锥面弹性夹具和轴向定位的锥面弹性夹具。
　　其次，根据力学理论知识推导出某特定锥面弹性夹具的夹紧力的理论计算公式;同时利用有限元软件对该锥面弹性夹具进行了模拟计算，得到该锥面弹性夹具的夹紧力;将有限元模拟计算求得的结果与理论计算公式求得的结果进行对比，相对误差＜15％，由此验证本文有限元模拟计算方法的正确性。
　　最后，运用正交试验表安排计算参数（夹具的锥面半锥角、关键结构尺寸;轴向拉紧力;零件的外径、被夹持长度和壁厚等），对本文的外抱式锥面弹性夹具夹持薄壁零件进行有限元模拟计算，得到锥面弹性夹具夹持薄壁零件的夹紧力和薄壁零件的夹持变形;根据有限元模拟计算结果，利用回归分析方法建立锥面弹性夹具的夹紧力和薄壁零件的夹持变形的数学模型，为锥面弹性夹具的参数设计以及薄壁零件的夹持变形预测提供参考。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 薄壁零件夹持的研究现状

1．2．2 锥面弹性夹具的研究现状

1．3 本文研究内容及具体工作

1．3．1 本文研究的内容

1．3．2 具体工作

1．4 论文的结构安排

第二章 薄壁零件夹持方案设计

2．1 零件的定位

2．1．1 零件定位的基本原理

2．1．2 零件的定位方式及定位元件

2．2 零件的夹紧

2．2．1 零件夹紧的基本原则

2．2．2 夹紧力的选择

2．3 夹持方案的确定

2．3．1 锥面弹性夹具工作原理

2．4 夹具的连接元件和夹具体的设计

2．4．1 连接元件设计

2．4．2 夹具体设计

2．5 锥面弹性夹具结构设计

2．5．1 无轴向定位的锥面弹性夹具

2．5．2 轴向定位的锥面弹性夹具

2．6 本章小结

第三章 锥面弹性夹具的有限元模型的验证

3．1 引言

3．1．1 夹紧力的理论计算

3．2 有限单元法

3．2．1 有限单元法的基本思路

3．2．2 有限单元法的求解步骤

3．3 锥面弹性夹具的有限元分析

3．3．1 几何模型的建立

3．3．2 有限元分析模型的建立

3．3．3 有限元计算结果分析

3．4 本章小结

第四章 夹紧力与零件夹持变形的数学建模

4．1 引言

4．2 正交试验

4．2．1 正交试验概述

4．2．2 极差分析和回归分析

4．3 夹具的正交试验方案设计及有限元计算分析

4．3．1 夹具的正交试验方案设计

4．3．2 有限元计算分析

4．4 有限元计算结果与计算数据的处理

4．4．1 极差分析

4．4．2 回归分析与数学模型的建立

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文工作总结

5．2 后续研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况