随着太阳能热发电事业的不断发展,光热发电技术越来越引起人们的关注,其中,槽式太阳能热发电集热器元件支架之一悬臂件的高效加工也变得尤为重要。在机械加工中,由于悬臂件整体尺寸大、刚度低、加工精度要求高,且前道工序焊接变形大,使工件的装卡困难,人工调整时间长,难以满足批量生产要求。课题组针对大尺寸低刚度悬臂件加工问题,设计开发了适用于悬臂件加工的专用设备,本文对该设备的智能夹具进行了重点研究,主要工作内容如下:(1)以传统的工件装夹理论和主动寻位技术原理为基础,建立悬臂件定位夹紧原理模型,设计了悬臂件加工专用智能夹具,借助SolidWorks软件建立各部分的三维模型,完成了三维模拟装配。(2)采用理论计算和仿真相结合的方法,对夹具中的重要零件进行的受力分析,确定其刚度满足使用要求。(3)利用齐次坐标转换方法,分析了工件焊接工序导致误差与工件位置偏差之间的关系,运用理论力学相关知识,分析了局部变形和整体位置偏移的关系,并建立了工件定位面受夹紧力后产生的局部变形和整体位置偏移模型。对在加工时零件所受动态载荷对零件位姿偏差产生的作用进一步建模分析,利用拉格朗日能量法和牛顿欧拉公式,确定零件受动态载荷产生的位姿偏差。借助Ansys有限元分析软件对工件定位块进行分析,得到工件定位块上表面在夹紧力作用下的位移云图,确定该夹具在工作中对工件不会产生附加变形,满足使用要求。(4)基于夹具结构和工件变形的有限元分析,对智能夹具进行优化研究,建立装夹优化数学模型,对智能夹具下自动夹具丝杠升降机和刚性快的结构进行改进,根据装夹误差优化智能夹具装夹顺序,得到最优夹具结构,使得工件几何误差最小化。最后,该夹具在悬臂加工机床上得到了实际应用。应用效果表明,该夹具装夹稳定,自动调整速度快,满足悬臂件批量生产需要,极大地提升了悬臂的制造精度和效率。