柔性夹具在现代加工中的作用至关重要,直接关系到新产品开发周期、加工效率、产品质量及成本。现有的柔性夹具主要是组合夹具,但由于其刚性差及装夹受孔槽限制等缺点,难以实现较高的加工精度与装夹的自由布置、调整;对于相变夹具的研究,几种主要的相变夹具由于装夹刚度不足或加工中存在大量的材料浪费与无用切削等缺点,还需要对其装夹进一步深入研究;无论是对于伪相变夹具还是真相变夹具,都是将相变材料直接用于固定工件本身,而无通过固定夹具元件间接装夹工件的研究。因此,本文提出一种可灵活装夹的新型柔性夹具设想:利用低熔点合金作为相变材料,将工件预装夹好以后加注液态相变材料,材料冷却固化实现夹具元件、夹具体以及工件的固联。基于这一设想,本文的具体研究内容如下:1.对相变材料(熔点为70℃的锡铋合金)的快速冷却方式进行实验研究,通过综合考核指标筛选出相对最优的冷却方式为0℃喷淋冷却。2.对夹具机构的重要组成部分,定位元件、夹紧装置、夹具体结构进行设计优化;设计了夹具体底板与四种夹具体框架结构,并利用有限元软件对其框架结构进行优化;针对相变夹具的定位、夹紧灵活性的特点设计了一系列的定位元件与夹紧装置。3.从基准的选择、定位元件的布置、定位的确定性判断和定位稳定性评价几个方面阐述了相变夹具的定位策略。叙述了基准的选择原则与方法,定位元件布置应遵循的规律,给出了通过定位确定性判定矩阵来判断定位确定性情况的方法与通过定位稳定性系数来评价其定位稳定性优劣的方法。4.针对相变夹紧装置可以自由布置的特点,给出了相变夹具的夹紧策略;对装夹接触旋量与约束条件的分析,建立了无摩擦与有摩擦装夹稳定性模型;利用非齐次线性方程组解的情况与线性规划理论求解情况判断其装夹的稳定性;利用切削条件下的装夹稳定性模型,求出各装夹力的大小;最后给出实例,以说明工件在装夹过程以及切削加工过程中的稳定性情况。