液壓夾具

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夾具設(shè)計(jì)不僅需要了解機(jī)床加工工藝、材料性能， 在設(shè)計(jì)液壓夾具時(shí)還必須正確使用液壓元件。本期直播夾具俠為大家請(qǐng)來(lái)了大連光洋液壓技術(shù)部部長(zhǎng)劉宇帶大家走進(jìn)液壓元件的內(nèi)部世界。

油缸基本組成

圖1

油缸的主要部分包括油缸缸體、活塞桿、端蓋以及密封圈?；钊麠U和油缸缸體表面粗糙度至少達(dá)到半鏡面才能保證有效密封。O型圈、格萊圈和斯特封是用來(lái)封油的，格萊圈和斯特封尤其適用于滑動(dòng)配合和旋轉(zhuǎn)配合，能夠承受較高的油壓，而且壽命較長(zhǎng)。

油缸分類(lèi)

油缸一般只有伸和縮的功能，一般負(fù)責(zé)抬升，而夾緊器裝上壓板后可以對(duì)工件進(jìn)行有效的夾緊固定，但是本質(zhì)上是一樣的。

圖2

油壓夾緊器可分為旋轉(zhuǎn)式夾緊器、杠桿式夾緊器以及雙連桿式夾緊器。旋轉(zhuǎn)式夾緊器（轉(zhuǎn)角缸）在夾緊和放松過(guò)程中，壓板會(huì)有一定的角度，一般90度，裝卸非常方便。杠桿式夾緊器類(lèi)似四桿機(jī)構(gòu)原理，在油缸壓緊時(shí)保證壓緊狀態(tài)可靠，松開(kāi)時(shí)保證壓板在80-90度，方便裝卸。雙連桿式夾緊器運(yùn)行動(dòng)作占用空間很小，適用于狹窄的場(chǎng)合。

圖3

杠桿缸

市場(chǎng)上的杠桿缸又分為一體化鍛造的高剛性產(chǎn)品和簡(jiǎn)易類(lèi)油缸。

圖4

在設(shè)計(jì)夾具時(shí)有時(shí)需要在壓板偏置的情況下使用油缸，會(huì)生出很大的徑向力造成銷(xiāo)軸的機(jī)構(gòu)的損壞，所以還是盡量采用一體化油缸保證使用壽命。油缸臂長(zhǎng)和夾緊力的關(guān)系必須注意，將力控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。

圖5 兩工位臥加保壓夾具

圖5工件需要鏜中間的長(zhǎng)孔，兩頭加工。夾具采用3個(gè)杠桿式夾緊器和3個(gè)V型塊定位，杠桿缸壓板做成活的壓緊機(jī)構(gòu)，一個(gè)壓板壓兩個(gè)點(diǎn)。

杠桿缸的價(jià)格比轉(zhuǎn)角缸低百分之三十左右，穩(wěn)定性特別好。

轉(zhuǎn)角缸

轉(zhuǎn)角型夾緊器活塞桿能承受較大的徑向力，上面有3組螺旋槽控制活塞前進(jìn)和收回時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度。對(duì)于轉(zhuǎn)角缸在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中由于速度太快精度降低的問(wèn)題，可以在用銷(xiāo)把壓板和活塞桿鎖死，或者讓鋼球和螺旋槽剛性連接。但是當(dāng)油缸的轉(zhuǎn)速或使用頻率很高時(shí)，為了保證使用壽命螺旋槽和鋼球還是選擇柔性接觸。

活塞桿安裝分為圓柱型安裝和錐面安裝。圓柱面安裝壓板加工非常麻煩，壓板不僅需要上面鎖螺母，側(cè)面還需應(yīng)用螺絲將壓板和活塞桿鎖緊，但是油缸和壓板拆卸非常方便。

圖6

俯視轉(zhuǎn)角缸如果油缸逆時(shí)針?lè)较驃A緊則定義為左旋，反之則為右旋。

圖7

雙出桿油缸在活塞桿下方裝兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)，通過(guò)活塞走的位置不同確認(rèn)油缸狀態(tài)，通過(guò)電信號(hào)反饋到操作系統(tǒng)，多用于立式加工中心的自動(dòng)化生產(chǎn)。

圖8

氣檢型油缸上面安裝了兩個(gè)氣檢開(kāi)關(guān)閥，適用于自動(dòng)化夾具。夾緊檢測(cè)時(shí)當(dāng)壓板走到合適的位置，氣壓傳感器會(huì)封死，壓力提高達(dá)到2公斤氣壓，代表油缸完成夾緊。

圖9 低壓輔助支撐

低壓輔助支撐活塞升起時(shí)活塞桿以非常小的力碰到工件后會(huì)停止以一個(gè)非常大的力將工件抱死，形成輔助支點(diǎn)。內(nèi)側(cè)開(kāi)口錐套和外側(cè)不開(kāi)口錐套通過(guò)錐面和鋼球進(jìn)行接觸。

圖10

當(dāng)進(jìn)油側(cè)供給油壓時(shí)，活塞桿伸出，以微小的彈簧力接觸工件，停止在任意位置。再通過(guò)錐套下壓抱緊活塞桿完成輔助支撐定位。

圖11

低壓輔助支撐由支撐柱、鋼球、外錐套、內(nèi)錐套、過(guò)油孔和下活塞組成，內(nèi)外錐套及鋼球的配合關(guān)系通過(guò)小角度增力使油缸下壓，產(chǎn)生非常大的抱緊力。鋼球的作用是提供更低的摩擦系數(shù)。

圖11左側(cè)夾具針對(duì)兩個(gè)壁厚1.5mm半球焊接成的工件，半球半徑在130mm左右，焊接后總長(zhǎng)在300mm左右。通過(guò)點(diǎn)陣型輔助支撐將工件抱死，再上車(chē)床進(jìn)行車(chē)削加工。

圖12

圖13 四軸液壓夾具

圖14

圖13的四軸液壓夾具加工汽車(chē)剎車(chē)鉗支架，整個(gè)夾具有四個(gè)動(dòng)作，對(duì)中、前面兩個(gè)和上面兩個(gè)小轉(zhuǎn)角缸預(yù)壓緊、下面三個(gè)大的轉(zhuǎn)角缸主壓緊、四個(gè)輔助支撐進(jìn)行定位。整個(gè)夾具只有一進(jìn)一出兩根油管，通過(guò)順序閥和節(jié)壓閥實(shí)現(xiàn)夾具的四個(gè)動(dòng)作。相較于手動(dòng)夾具，效率大大提高。

特殊液壓元件

圖15

三點(diǎn)定心機(jī)構(gòu)和兩點(diǎn)對(duì)中機(jī)構(gòu)，其撐漲定心特點(diǎn)完美解決了傳統(tǒng)圓銷(xiāo)、菱銷(xiāo)裝卸工件困難的問(wèn)題，產(chǎn)品重復(fù)定位精度可以達(dá)到0.01mm，大部分用于輪轂夾具、連桿夾具等。是一個(gè)完全封閉結(jié)構(gòu)，所有滑動(dòng)面和靜止面都密封處理，即使經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用，也沒(méi)有切削液和鐵屑進(jìn)入產(chǎn)品內(nèi)部。

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圖19 氣檢型三點(diǎn)定心機(jī)構(gòu)

圖20

圖21

手動(dòng)夾具改裝成液壓夾具后用于自動(dòng)化生產(chǎn)，大大提高精度和降低廢品率。分兩步，第一步在L板和橋板上設(shè)置油路，選取合適的油缸，將油缸裝到位。第二步在四軸轉(zhuǎn)臺(tái)或者尾座加裝旋轉(zhuǎn)接頭芯軸，在芯軸尾部配上旋轉(zhuǎn)接頭。

圖22

旋轉(zhuǎn)接頭分為四部分，中間的旋轉(zhuǎn)軸、外面的殼體、密封用的格萊圈和旋轉(zhuǎn)用的軸承。圖22中雙工位的兩個(gè)工位上各裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭，再在中間的立柱加一個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭為兩邊的雙工位提供持續(xù)供油。

圖23旋轉(zhuǎn)接頭加工工藝

應(yīng)用案例

圖24

圖25

— 思 維碰 撞 —

Q：轉(zhuǎn)角油缸經(jīng)常有轉(zhuǎn)不到位或轉(zhuǎn)過(guò)位情況，造成與定位點(diǎn)不能一一對(duì)應(yīng)，這是什么情況導(dǎo)致的?

A：兩個(gè)原因，一個(gè)是油缸本身問(wèn)題，角度不準(zhǔn)或者螺旋槽損壞，另一個(gè)可能是油缸壓板過(guò)重，或速度過(guò)快引起的。

Q：支撐缸對(duì)油品有什么樣的要求？

A：油品中不能含有任何鐵屑和雜質(zhì)，不過(guò)輔助支撐由于活塞和活塞行程小，對(duì)油品的要求相對(duì)較低。輔助支撐上面的過(guò)油孔如果被堵住，輔助支撐就會(huì)失效。

再次感謝劉宇為大家?guī)?lái)液壓元件的分享，歡迎大家在下方評(píng)論！