范磊， 梅驷俊， 宗晨

（1.上海德珂斯机械自动化技术有限公司，上海201802 2.上海振华重工（集团）有限公司，上海200125）

0 引言

Tuenkers在20世纪70年代就获得了肘节闭锁功能的夹紧器专利，也是因为这项发明，为众多的全自动系统提供了方案。如图1所示，夹紧器在白车身焊装车间有广泛的应用，用于夹紧车件于固定工作台、移动滑撬或者抓具上。

图1 夹紧器在白车身焊装车间的应用案例

夹紧器的工作原理：通过上下腔体中气体带动连杆机构来实现对车件的夹紧与松开。如图2所示，下腔体进气，上腔体出气，气压推动活塞向上运动，活塞杆带动连杆，最终，转动轴来带动夹臂的夹紧；反之，下腔体出气，上腔体进气为夹紧器的打开过程。打开过程中，下腔体气压及活塞运动到底部对夹紧器下盖产生冲击，使用不当或超过一定循环次数后，下盖容易出现断裂的情况，如图3所示。汽车白车身焊装车间对由于生产设备维修而导致停线、停产时间有很严格的控制，因此对于设备、产品的强度、可靠性提出了更高的要求。本文以V63夹紧器产品为研究对象，分析下盖的断裂原因，通过拓扑优化法改善其结构和疲劳寿命。

图2 V63夹紧器的工作原理

1 计算模型的建立

利用SolidWorks软件，按1：1建立模型，并进行静力学强度分析，材料定义为356.0-T6永久成型铸件（SS）,密度为2680 kg/m3,弹性模量为72.4 GPa，屈服强度为152 MPa,抗拉强度为228 MPa，延展性为1.086%。

2 边界条件和负载加载

2.1 约束

图3 V63夹紧器下盖断裂

由图2可知，下盖是通过四角4颗长螺栓与腔体扁钢、上盖固定在一起的。……