装夹是工件在机械加工过程中首先要面临的问题,因为不同的装夹布局直接影响到工件的位置偏移,从而影响工件的加工精度。装夹布局规划的合理性是影响工件加工质量与生产安全的关键因素,为此系统地提出了工件位置偏离的动力学预测模型及其控制方法。本文通过静态和动态的方法分析了工件加工过程中的工件位置偏移随时间的变化关系。并考虑了有无摩擦对结果的影响,以及动态的方法还考虑了有无阻尼对问题分析的影响。并且将这几种结果进行了比较。其中,动态的分析方法,是首先将工件与夹具之间的接触模式等价地转化为线性弹簧-阻尼系统,利用运动学和弹性力学理论推导出工件的振动微分方程,以确定工件在装夹布局中的位置偏离。通过工件和夹具的单边接触情况,可以用胡克定律来设置工件位置偏离的约束条件。通过坐标转换方法,提出在约束条件下振动微分方程的模态分析求解方法,实现工件位置偏离的预测,实验结果表明所提出预测结果与实验结果完全吻合。其次,为使工件位置偏离达到最小,构建了工件位置偏离的最小2-范数,并将之作为目标函数,从而实现装夹布局的优化。这个模型可以通过遗传算法来求解。提出的工件位置偏离预测与控制方法,能够避免工件处于非稳定状态下优化模型的求解过程,为复杂工件装夹布局方案的合理设计提供了基础理论。本文还通过假设工件是柔性的,夹具是刚性的,用弹簧-阻尼元件替代接触部分,通过计算夹具-工件系统的前六阶固有频率,得到前六阶频率对应的幅值。通过调整夹具的装夹布局,将前六阶的幅值的平方和作为目标函数进行优化。当目标函数最小时,表示此时的装夹布局最优,即工件的装夹变形也最小,因此可以从这方面来提高工件的加工精度。通过以上几种方法,可以有效的预测实际加工的位置偏移情况,从而可以避免一些影响加工精度的因素,可以有效提高加工的效率和精度。