工装夹具的设计与运用分析

摘要

本文针对机翼薄壁件刮胶与打磨工序提出了一种基于真空吸附的柔性工装夹具设计方案。系统整体采用M×N阵列化单元构型，通过伺服电机驱动实现三维调节，结合真空吸盘实现大曲面支承与精准定位。研究首先分析了总体结构、定位支承与吸盘夹紧机构的构型特点，并结合摩擦学与受力平衡理论完成吸附力与有效面积计算，最终选用直径50mm的SMC万向吸盘作为夹紧核心。进一步对真空吸附系统进行了管路与阀控架构设计，并通过冗余与监测策略提升运行可靠性。在仿真环节，利用有限元软件对吸盘夹紧机构进行了静力学分析，结果表明支撑柱头的最大应力为57.206MPa，远低于45号钢的许用应力355MPa，结构具备足够强度储备。同时，对定位/支承单元进行模态分析，前四阶固有频率分别为315.89Hz、326.85Hz、1333.6Hz与1417.7Hz，显著高于伺服电机工作频率范围，有效避免了共振风险。研究结果验证了该柔性工装在强度、刚度与动态稳定性方面的合理性，为航空维修中复杂曲面零件的高效装夹提供了技术支撑。