液壓夾具工作原理構(gòu)成

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夾具設(shè)計不僅需要了解機床加工工藝、材料性能， 在設(shè)計液壓夾具時還必須正確使用液壓元件。本期直播夾具俠為大家請來了大連光洋液壓技術(shù)部部長劉宇帶大家走進液壓元件的內(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封油的，格萊圈和斯特封尤其適用于滑動配合和旋轉(zhuǎn)配合，能夠承受較高的油壓，而且壽命較長。

油缸分類

油缸一般只有伸和縮的功能，一般負責抬升，而夾緊器裝上壓板后可以對工件進行有效的夾緊固定，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）在夾緊和放松過程中，壓板會有一定的角度，一般90度，裝卸非常方便。杠桿式夾緊器類似四桿機構(gòu)原理，在油缸壓緊時保證壓緊狀態(tài)可靠，松開時保證壓板在80-90度，方便裝卸。雙連桿式夾緊器運行動作占用空間很小，適用于狹窄的場合。

圖3

杠桿缸

市場上的杠桿缸又分為一體化鍛造的高剛性產(chǎn)品和簡易類油缸。

圖4

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

圖5 兩工位臥加保壓夾具

圖5工件需要鏜中間的長孔，兩頭加工。夾具采用3個杠桿式夾緊器和3個V型塊定位，杠桿缸壓板做成活的壓緊機構(gòu)，一個壓板壓兩個點。

杠桿缸的價格比轉(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和收回時的旋轉(zhuǎn)角度。對于轉(zhuǎn)角缸在旋轉(zhuǎn)過程中由于速度太快精度降低的問題，可以在用銷把壓板和活塞桿鎖死，或者讓鋼球和螺旋槽剛性連接。但是當油缸的轉(zhuǎn)速或使用頻率很高時，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。

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俯視轉(zhuǎn)角缸如果油缸逆時針方向夾緊則定義為左旋，反之則為右旋。

圖7

雙出桿油缸在活塞桿下方裝兩個限位開關(guān)，通過活塞走的位置不同確認油缸狀態(tài)，通過電信號反饋到操作系統(tǒng)，多用于立式加工中心的自動化生產(chǎn)。

圖8

氣檢型油缸上面安裝了兩個氣檢開關(guān)閥，適用于自動化夾具。夾緊檢測時當壓板走到合適的位置，氣壓傳感器會封死，壓力提高達到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活塞桿以非常小的力碰到工件后會停止以一個非常大的力將工件抱死，形成輔助支點。內(nèi)側(cè)開口錐套和外側(cè)不開口錐套通過錐面和鋼球進行接觸。

圖10

當進油側(cè)供給油壓時，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、過油孔和下活塞組成，內(nèi)外錐套及鋼球的配合關(guān)系通過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)夾具針對兩個壁厚1.5mm半球焊接成的工件，半球半徑在130mm左右，焊接后總長在300mm左右。通過點陣型輔助支撐將工件抱死，再上車床進行車削加工。

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圖13 四軸液壓夾具

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圖13的四軸液壓夾具加工汽車剎車鉗支架，整個夾具有四個動作，對中、前面兩個和上面兩個小轉(zhuǎn)角缸預壓緊、下面三個大的轉(zhuǎn)角缸主壓緊、四個輔助支撐進行定位。整個夾具只有一進一出兩根油管，通過順序閥和節(jié)壓閥實現(xiàn)夾具的四個動作。相較于手動夾具，效率大大提高。

特殊液壓元件

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三點定心機構(gòu)和兩點對中機構(gòu)，其撐漲定心特點完美解決了傳統(tǒng)圓銷、菱銷裝卸工件困難的問題，產(chǎn)品重復定位精度可以達到0.01mm，大部分用于輪轂夾具、連桿夾具等。是一個完全封閉結(jié)構(gòu)，所有滑動面和靜止面都密封處理，即使經(jīng)過長時間使用，也沒有切削液和鐵屑進入產(chǎn)品內(nèi)部。

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圖19 氣檢型三點定心機構(gòu)

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圖21

手動夾具改裝成液壓夾具后用于自動化生產(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中雙工位的兩個工位上各裝一個旋轉(zhuǎn)接頭，再在中間的立柱加一個旋轉(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)過位情況，造成與定位點不能一一對應，這是什么情況導致的?

A：兩個原因，一個是油缸本身問題，角度不準或者螺旋槽損壞，另一個可能是油缸壓板過重，或速度過快引起的。

Q：支撐缸對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)，不過輔助支撐由于活塞和活塞行程小，對油品的要求相對較低。輔助支撐上面的過油孔如果被堵住，輔助支撐就會失效。

再次感謝劉宇為大家?guī)硪簤涸姆窒?，歡迎大家在下方評論！