随着航空航天、军事等高科技领域对加工系统的体积更小的要求越来越多,桌面化工厂受到越来越广泛的关注,作为桌面化工厂重要组成部分的台式精密加工机床的研制成为制造业适应市场变化的重点研究内容。台式精密加工机床主要是用于加工实际生产中普遍存在的小体积、形状不规则、加工质量要求高的工件,这些工件的除了以上难以加工的特点之外,还有单件、多品种、小批量的生产特点。加工这些工件,要求加工系统足够柔性化,影响加工系统柔性化的主要因素就是机床夹具。目前与台式精密机床匹配的工装夹具大多柔性化、自动化程度不高,工件的装夹设计也大多采用经验设计的方式,效率低且设计质量不稳定。针对这些问题,本文充分利用计算机辅助技术,设计了一款能与台式精密机床匹配,针对小型环形薄壁件自动化柔性装夹的夹具,并对夹具设计过程中的优化相关问题进行了研究,研制出了样机,开展了相关实验。针对小型环形薄壁件在各大领域的广泛应用但加工时装夹困难的问题,提出了一种基于轴向装夹的自动化、柔性化工件装夹方案。通过分析典型工件的装夹特征,设计了相应的装夹方案,并件利用数学建模的方法对工件定位正确性与夹紧过程稳定性进行了分析。开展了小型环形薄壁件的装夹需求分析,根据其对夹具自动化、柔性化的功能要求,以及精密化的性能要求,初步设计了夹具体结构,其中包括能实现两坐标移动和单坐标转动的定位、夹紧机构以及夹具主体结构,理论上能够实现柔性、自动化装夹功能。基于薄壁件的弱刚度易产生装夹变形的特点,本文对设计的夹具在装夹工件时如何减小装夹变形的问题进行了详细分析,利用ABAQUS建立了装夹系统的有限元动、静态分析模型,优化了夹具装夹方案和夹具体拓扑结构以及分析了夹具的振动特性,将工件装夹变形的分析值控制在微米级别,夹具体积控制在?120 mm×120 mm范围内,提高了夹具抗共振能力。考虑到夹具的实际应用,本文特别利用VERICUT软件来模拟真实的加工环境,并利用CAXA制造工程师软件制作了典型工件表面复杂加工程序来控制刀路,检测加工过程中刀具与夹具的干涉,通过对夹具干涉区域的结构调整,在夹具设计早期确保了夹具的可用性。最后完成了夹具体的实体制造与夹具体自动化、柔性化装夹控制策略的设计,采用了步进电机驱动、丝杠传动、接触定位、夹紧力控制的装夹实施方案,设计的夹具样机能达到微米级的定位精度。