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模具是工业生产的基础工艺装备,在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中绝大部分零部件都依靠模具成形,被称之为“百业之母”。模具柔性化制造的发展依赖于各种加工技术以及机床夹具的自动化程度。本文针对模具电极在加工过程中要多次转换CNC电极夹具、线切割电极夹具和EDM电极夹具的局限性,设计了只需一次装夹的模具电极用通用夹具(下文简称通用夹具),该通用夹具对实现模具柔性化制造有着十分重要的意义。本文结合夹具设计理论,将从定位装置、夹紧装置和夹具体等方面对通用夹具进行设计,并对通用夹具的定位误差和夹紧力进行校核。在ANSYS有限元分析软件中建立层式夹具和通用夹具的有限元模型,并分别对层式夹具和通用夹具在对称端铣、不对称逆铣和不对称顺铣三种工况下进行静力学分析;分别用层式夹具和通用夹具装夹铜电极在同一台CNC加工中心进行铣削加工,利用三坐标测量仪检测已加工的铜电极精度,将检测结果与静力学分析结果进行对比。在静力学分析的基础上,将对通用夹具、通用夹具与铜电极系统进行模态分析。最后,利用ANSYS的高级结构分析功能,对通用夹具结构主要尺寸进行优化设计,建立优化后的通用夹具有限元模型并进行静力学分析。本文设计的通用夹具在定位误差、夹紧力、夹紧稳定性方面均能够满足铜电极的加工要求。通过对层式夹具和通用夹具在对称端铣、不对称逆铣和不对称顺铣三种工况下的静力学分析结果比较,层式夹具在不对称逆铣工况下的最大变形为6.0×10-4mm,通用夹具在不对称顺铣工况下的最大变形为1.1×10-3mm,均能够满足铜电极的加工精度要求0.02mm。在CNC加工过程中,通用夹具的最大应力为2.3MPa,表明其具有较大的优化空间;通过三坐标测量仪检测已加工的铜电极精度,将检测结果与静力学分析结果对比分析,间接验证了模具电极用夹具有限元模型建立的正确性和边界条件施加的合理性。通用夹具、通用夹具与铜电极系统的一阶固有频率分别为f1=3641.6Hz和f1′=1314.1Hz,远大于激励力频率633.3Hz,不会产生共振现象。通过对通用夹具结构主要尺寸的优化,优化后的通用夹具总体积减小了32.8%,优化后的通用夹具静力学分析结果表明,其能够满足铜电极的加工精度要求。