基于ANSYS的系列铜管夹具优化设计

针对四通阀铜管在管端倒角作业中的装夹问题，设计了一种采用外圆定位装夹的系列铜管握夹夹具，实现了对于系列铜管内管面无损伤的定位装夹。夹具结构初步设计后，对夹具装夹的铜管进行静力学分析。验证出铜管变形未超出工艺要求，证明了夹具结构的可行性。之后针对各设计参数进行灵敏度分析，通过响应面法优化设计参数，保证在不增大夹具整体质量的情况下，铜管所产生的静变形量和最大等效应力最小。结果表明：在保证夹具整体质量的情况下，铜管所受最大变形量减少了24.4%，最大等效应力降低了28.5%。

图1 为某企业的制冷四通阀，其专用铜管采用TP2 磷脱氧铜制成，作为四通阀的重要组成部件，在市场上需求量巨大[1]。铜管的倒角作业有两种方法：一种是将铜管装夹在倒角机工作台上进行倒角加工处理，另一种将其安装在三爪卡盘上利用车床进行倒角作业[2]。因为两种装夹方式目前大都采用人工作业，所以装夹时间比较长，自动化改造成本较高。且在多次装夹后会产生一定的误差，形位精度和加工质量难以保证。此外，其在空间布局以及自动化加工工艺上也无法满足新型倒角设备的加工需求[3] [4]。

因此本文根据系列铜管的形状结构特点，进行详细的工艺分析，综合分析同系列不同型号的接管尺寸， 设计了一种适用于系列铜管倒角加工的专用夹具，并通过ANSYS 有限元分析软件对其进行仿真优化来提高系列铜管握夹装置的可靠性。

Figure 1. Refrigeration four-way valve 图1. 制冷四通阀 2. 四通阀铜管装夹方案 专用铜管为变口径管状结构，两端面直径不同。

铜管小口径端面根据工艺要求需要倒出45 度斜角以