随着机械加工行业竞争日益激烈,为保证生产效率,装夹零件时越来越多采用了稳定、快速的液压夹具。缸体类与叉架类零件属于典型的多孔多面零件,零件成形面较多,壁厚较薄,形状不规则且结构复杂,定位与夹紧方式选择困难,易发生装夹变形和工件边角部分加工颤振,影响零件加工精度,对于夹具的质量要求较高。传统夹具结构尺寸优化和轻量化设计耗费大量时间和精力。本文采用理论分析与仿真分析相结合的方法,以大批量生产的某型号单缸水冷式空压机缸体为例,研究多孔多面零件液压夹具设计与优化,为此类零件的夹具设计寻求一种合理的设计方法,缩短夹具设计周期,提升制造企业的竞争力。对多孔多面零件进行加工工艺分析,分析零件结构特性、加工要求,选定加工方法,拟定加工工序和工艺参数,为夹具设计提出技术指标与要求。多孔多面零件夹具设计时,采用TOPSIS理想逼近排序法分析候选定位基准面和候选夹紧方案理想化逼近程度,确定了定位方式与夹紧方式。重点分析了3-2-1定位方式与一面两销定位方式,并进行定位元件设计与定位误差计算。使用NOVEX软件估算切削力,进而估算夹紧力,得出每个夹紧点所需夹紧力,进行夹紧元件和辅助元件选型。最后使用CREO软件设计夹具整体模型,规划夹具运行方案,并绘制液压油路运行图,完成夹具初步设计。运用ANSYS Workbench软件对夹具和工件进行有限元静力学仿真分析,通过分析变形量与应力分布情况,检查夹具定位面与工件加工位置变形量是否合格。发现单缸水冷式空压机缸体夹具系统和工件都出现应力集中和变形,得出定位支撑2、CNA02夹紧器压头和压板1都需要进行结构优化。采用响应面分析法与拓扑优化分析法相结合的方法优化夹具结构尺寸,并完成轻量化设计。针对表面质量低、结构薄弱的夹紧平面装夹应力集中问题,设计了一款可微调压头。对单缸水冷式空压机缸体压板1、定位支撑2和压头进行结构优化。对优化后夹具系统和工件进行有限元静力学结构分析,得出夹具变形量和应力、工件应力都满足加工需要,但工件加工面仍变形较大,通过增设CSY03辅助支撑,使工件总体变形量降至0.013mm,腔体结合面和水道孔台阶面总体变形量分别降至0.012 mm和0.007 mm,达到加工需要。