郭诗瑶 姜 涛 杨宏青 樊喜刚

(北京星航机电装备有限公司，北京 100074)

在机械工艺系统中，机床、刀具、夹具是实现工件切削加工的三大要素。其中，夹具的主要作用是在加工过程中对工件进行定位、约束和支撑，这些作用是通过合理地布置夹具和支撑块的位置及合适的夹紧力来实现的[1]。夹紧力的大小对装夹稳定性和加工精度起着重要作用。传统的装夹操作通常依靠人工经验，受主观因素影响较大，无法给出定量的夹紧力，易引起工件变形、装夹失效等问题，并最终影响工件的加工质量，尤其是对于薄壁工件更是如此。据统计，薄壁工件的加工误差20%～60%是由装夹变形引起的[2]。尤其对于以薄壁复杂框体结构件为典型零件的航天制造业，由于工件刚性较差，装夹变形问题尤为突出，严重影响着加工精度和表面质量。

本文针对一种典型的薄壁复杂框类结构件，利用有限元仿真方法通过建立工件-夹具系统模型，将夹紧力和切削力进行有效匹配，达到控制工件变形的目的。

1 仿真流程分析

本文的仿真流程如图1。首先，根据给定的几何模型、材料模型、接触模型及力学模型，建立工件夹具系统的有限元分析模型；其次，通过仿真计算出在经验夹紧力和切削力作用下工件的加工误差，如该状态下的误差不满足要求，则需要通过平衡方程对夹紧力和切削力进行匹配，并将结果输入到模型中重新进行计算分析，直到误差满足要求。

2 有限元模型

2.1 模型建立参数

本文研究对象为在卧式加工中心上进行精加工的薄壁框体类结构件。……