基于相变材料的柔性夹具技术研究

发布时间：2017-10-19 08:22

  本文关键词：基于相变材料的柔性夹具技术研究

  更多相关文章： 相变夹具 快速冷却 结构优化 定位确定性 装夹稳定性

【摘要】：柔性夹具在现代加工中的作用至关重要,直接关系到新产品开发周期、加工效率、产品质量及成本。现有的柔性夹具主要是组合夹具,但由于其刚性差及装夹受孔槽限制等缺点,难以实现较高的加工精度与装夹的自由布置、调整;对于相变夹具的研究,几种主要的相变夹具由于装夹刚度不足或加工中存在大量的材料浪费与无用切削等缺点,还需要对其装夹进一步深入研究;无论是对于伪相变夹具还是真相变夹具,都是将相变材料直接用于固定工件本身,而无通过固定夹具元件间接装夹工件的研究。因此,本文提出一种可灵活装夹的新型柔性夹具设想:利用低熔点合金作为相变材料,将工件预装夹好以后加注液态相变材料,材料冷却固化实现夹具元件、夹具体以及工件的固联。基于这一设想,本文的具体研究内容如下:1.对相变材料(熔点为70℃的锡铋合金)的快速冷却方式进行实验研究,通过综合考核指标筛选出相对最优的冷却方式为0℃喷淋冷却。2.对夹具机构的重要组成部分,定位元件、夹紧装置、夹具体结构进行设计优化;设计了夹具体底板与四种夹具体框架结构,并利用有限元软件对其框架结构进行优化;针对相变夹具的定位、夹紧灵活性的特点设计了一系列的定位元件与夹紧装置。3.从基准的选择、定位元件的布置、定位的确定性判断和定位稳定性评价几个方面阐述了相变夹具的定位策略。叙述了基准的选择原则与方法,定位元件布置应遵循的规律,给出了通过定位确定性判定矩阵来判断定位确定性情况的方法与通过定位稳定性系数来评价其定位稳定性优劣的方法。4.针对相变夹紧装置可以自由布置的特点,给出了相变夹具的夹紧策略;对装夹接触旋量与约束条件的分析,建立了无摩擦与有摩擦装夹稳定性模型;利用非齐次线性方程组解的情况与线性规划理论求解情况判断其装夹的稳定性;利用切削条件下的装夹稳定性模型,求出各装夹力的大小;最后给出实例,以说明工件在装夹过程以及切削加工过程中的稳定性情况。
【关键词】：相变夹具 快速冷却 结构优化 定位确定性 装夹稳定性
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG75
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 引言8
• 1.2 课题背景及意义8-9
• 1.3 相变夹具技术国内外研究现状9-11
• 1.3.1 国外相变夹具技术研究9-11
• 1.3.2 国内相变夹具技术研究11
• 1.4 关联夹具技术国内外研究现状11-12
• 1.4.1 定位确定性技术11-12
• 1.4.2 装夹稳定性技术12
• 1.5 研究现状分析总结12
• 1.6 本课题研究的主要内容12-16
• 1.6.1 相变材料的快速冷却方式及性能13-14
• 1.6.2 夹具机构的设计与优化14
• 1.6.3 相变夹具的装夹策略研究14-16
• 第二章 相变体的研究16-26
• 2.1 相变材料的选用16
• 2.2 相变材料的快速冷却方式16-17
• 2.3 相变材料的考核指标17-18
• 2.4 相变材料的试验设计18-22
• 2.4.1 试验指标的测量仪器18
• 2.4.2 样件的结构设计18
• 2.4.3 试验指标的测量18-19
• 2.4.4 试验结果与分析19-22
• 2.5 锡铋合金冷却方案的确定22-25
• 2.5.1 排序赋值22-23
• 2.5.2 权重计算23-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 夹具机构的设计研究26-39
• 3.1 夹具体框架及底板的设计研究26-34
• 3.1.1 夹具体框架的设计及优化26-31
• 3.1.2 夹具体底板的设计及分析31-34
• 3.2 定位元件设计研究34-37
• 3.2.1 定位元件的设计要求及分析34-35
• 3.2.2 定位元件的结构设计及分析35-37
• 3.3 夹紧装置设计研究37-38
• 3.3.1 夹紧装置设计要求及分析37
• 3.3.2 夹紧装置结构设计及分析37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 相变夹具的定位技术研究39-61
• 4.1 定位基准的选择39-40
• 4.2 定位元件的布置40-44
• 4.3 基于矩阵定位确定性分析44-48
• 4.4 定位的稳定性评价48-50
• 4.5 箱体薄壁件定位正确性应用50-54
• 4.5.1 定位基准的选择50-52
• 4.5.2 定位元件的布置52-53
• 4.5.3 定位的确定性判断53
• 4.5.4 定位的稳定性评价53-54
• 4.6 菌型叶片定位正确性应用54-60
• 4.6.1 定位基准的选择55-57
• 4.6.2 定位元件的布置57-58
• 4.6.3 定位的确定性判断58-59
• 4.6.4 定位的稳定性评价59-60
• 4.7 本章小结60-61
• 第五章 相变夹具的装夹技术研究61-75
• 5.1 夹紧装置的布置61-62
• 5.2 装夹的接触旋量分析62-64
• 5.3 装夹的约束分析64-65
• 5.4 装夹稳定性模型65-68
• 5.4.1 无摩擦装夹稳定性模型65-66
• 5.4.2 有摩擦装夹稳定性模型66-68
• 5.5 箱体薄壁件装夹稳定性应用68-71
• 5.5.1 夹紧装置的布置68-70
• 5.5.2 装夹稳定性分析70-71
• 5.6 菌型叶片装夹稳定性应用71-74
• 5.6.1 夹紧装置的布置71-72
• 5.6.2 装夹稳定性分析72-74
• 5.7 本章小结74-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 工作总结75
• 6.2 课题展望75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文81

【参考文献】

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本文编号：1060056