氣動(dòng)夾緊中機(jī)械自鎖技術(shù)的應(yīng)用

樊林清 趙亮

摘 要：?jiǎn)?dòng)夾緊機(jī)構(gòu)是機(jī)械加工中的重要組成部分，并且相比較于其他的夾緊機(jī)構(gòu)，其具有較大的優(yōu)勢(shì)。在一些工件加工中，對(duì)于剛性相對(duì)較差的，必須對(duì)其夾緊，只有在加工過(guò)程中保證壓緊力適中，才能夠順利推進(jìn)加工任務(wù)，但是如何掌握壓緊力是加工過(guò)程中的難題。無(wú)論加工中對(duì)工件的夾緊壓力過(guò)大或者過(guò)小，即對(duì)工件夾得過(guò)松或者過(guò)緊，都會(huì)導(dǎo)致工件無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)的精度要求，有時(shí)甚至?xí)速M(fèi)工件。所以采用氣動(dòng)夾緊裝置進(jìn)行夾緊。文章主要針對(duì)當(dāng)前氣動(dòng)夾緊中機(jī)械自鎖技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，以此滿足在工件夾緊加工過(guò)程中，有關(guān)加工穩(wěn)定性的要求。

關(guān)鍵詞：氣動(dòng)夾緊；機(jī)械自鎖；液壓；氣壓

1 原理分析

氣動(dòng)夾緊裝置的工作介質(zhì)是壓縮空氣。氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)中的氣壓傳動(dòng)裝置是氣缸，常用的氣缸有兩種形式，既活塞式氣缸和薄膜式氣缸。在氣動(dòng)夾緊裝置中，其工作原理是通過(guò)液壓連通加緊裝置，并在夾緊后，進(jìn)行自動(dòng)閉鎖，然后將施加在裝置上的液壓去除，完成夾緊動(dòng)作。另外機(jī)械加工是在裝置鎖緊的狀態(tài)中進(jìn)行的，所以在對(duì)工件進(jìn)行加工的過(guò)程中具有相對(duì)的穩(wěn)定性。自鎖技術(shù)在目前的工業(yè)生產(chǎn)中極為普遍，其屬于力學(xué)特殊現(xiàn)象，已經(jīng)在生活中被廣泛的應(yīng)用，并逐步的擴(kuò)展到工業(yè)生產(chǎn)。在機(jī)械加工中，只有充分了解到自鎖技術(shù)工作原理以及其具體應(yīng)用，才能夠充分發(fā)揮機(jī)械自鎖技術(shù)在氣動(dòng)夾緊裝置中的應(yīng)用，才能夠?qū)夹g(shù)研發(fā)以及進(jìn)步有所幫助。機(jī)械自鎖依賴于自鎖原理所設(shè)計(jì)的一種機(jī)械，在氣動(dòng)夾緊裝置中使用機(jī)械自鎖技術(shù)可以有效的避免夾緊過(guò)程中由于夾緊不良所造成的工件損壞，但是將機(jī)械自鎖裝置應(yīng)用在啟動(dòng)夾緊設(shè)備有利有弊，不能一概而論。在自鎖結(jié)構(gòu)中只需要將自鎖條件破壞便可以將不必要的自鎖解除掉，另外，通過(guò)自鎖遠(yuǎn)離能夠在機(jī)械設(shè)計(jì)中解決很多問題。

在氣動(dòng)夾緊裝置中，通過(guò)對(duì)力學(xué)自鎖的研究，并針對(duì)實(shí)際應(yīng)用的分析，可以對(duì)自鎖技術(shù)進(jìn)行充分的了解，為其在技術(shù)上的進(jìn)一步提高提供豐富的理論基礎(chǔ)。

在工業(yè)生產(chǎn)以及機(jī)械加工中，機(jī)械自鎖具有巨大的價(jià)值，加工機(jī)械自鎖應(yīng)用到氣動(dòng)夾緊裝置中，可以有效的提高機(jī)械加工的穩(wěn)定性以及精度，具體說(shuō)來(lái)主要包括兩方面內(nèi)容：

（1）在機(jī)械設(shè)計(jì)中，通過(guò)機(jī)械自鎖能夠保證加工過(guò)程中工件的加工路徑可以沿著預(yù)期路線運(yùn)動(dòng)。在這一過(guò)程中必須要注意，機(jī)械運(yùn)動(dòng)方向上應(yīng)當(dāng)避免發(fā)生自鎖現(xiàn)象。

（2）在工件加工中，自鎖式氣動(dòng)夾緊設(shè)備利用了自鎖特性，使得加工效率提升，減少了工件的損壞率，不但提高了效率節(jié)省了材料，還避免了浪費(fèi)。

2 問題的提出

工裝夾具是直接影響曲軸產(chǎn)品質(zhì)量好壞和生產(chǎn)周期的重要環(huán)節(jié)。為滿足曲軸產(chǎn)品品種、系列及規(guī)格不斷增多的要求，天潤(rùn)曲軸有限公司開發(fā)出氣動(dòng)夾緊裝置，它不僅組裝方便、制造簡(jiǎn)單和夾緊速度快，而且可以節(jié)省夾具的生產(chǎn)預(yù)備周期，有效提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。我們?cè)谠O(shè)計(jì)液壓夾具時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到剛性差、夾緊易變形的工件。譬如，在柴油機(jī)機(jī)體的三大孔精加工工序中，我們通常都會(huì)把夾緊點(diǎn)位置放在機(jī)體頂面上。夾緊力太大會(huì)導(dǎo)致機(jī)體變形，鏜出來(lái)的孔也會(huì)因機(jī)體的變形恢復(fù)而變成橢圓，位置也會(huì)有影響；夾緊力太小，鏜削過(guò)程中機(jī)體容易產(chǎn)生振動(dòng)，加工出來(lái)的零件無(wú)論是加工精度還是形位公差都過(guò)不到設(shè)計(jì)要求。為了解決上述加工過(guò)程中出現(xiàn)的問題，我們?cè)O(shè)計(jì)一種機(jī)械自鎖式氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)能有效解決以上機(jī)體加工中出現(xiàn)的問題。

3 夾具原理分析

機(jī)械加工中機(jī)床加工是工件加工的重要方式，而在機(jī)床加工過(guò)程中，最重要的環(huán)節(jié)便是對(duì)工件的夾緊。目前的加工領(lǐng)域中，針對(duì)機(jī)床加工夾緊采用的方式一般為機(jī)械夾緊、液壓夾緊機(jī)構(gòu)或者氣動(dòng)夾緊三種。但是在工件加工中對(duì)于材料剛性相對(duì)較差的工件進(jìn)行加工時(shí)，采用上述三種方式都容易令材料發(fā)生形變，導(dǎo)致工件變形，影響工件的精度，令其在尺寸上無(wú)法符合設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)一個(gè)實(shí)際的案例便可以針對(duì)當(dāng)前自鎖氣動(dòng)夾緊裝置的應(yīng)用以及工作原理進(jìn)行說(shuō)明，現(xiàn)在以柴油機(jī)的缸孔加工作為實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

需要將工件推到夾具中，令?yuàn)A具的升降機(jī)構(gòu)可以接觸到工件。升降機(jī)構(gòu)通過(guò)下降，實(shí)現(xiàn)工件在夾具中的定位，這一過(guò)程需要通過(guò)定位予以實(shí)現(xiàn)，即一面兩銷的方式對(duì)工件予以定位。待工件定位后，液壓活塞缸便會(huì)在液壓油的作用下開始工作，推動(dòng)液壓活塞桿運(yùn)動(dòng)，液壓活塞桿在向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)推動(dòng)壓板隨之向上運(yùn)動(dòng)，壓板會(huì)帶動(dòng)壓板支架運(yùn)動(dòng)，令其上的支點(diǎn)擠壓工件的頂面，在這一過(guò)程中，液壓缸上設(shè)置的繼電器就會(huì)受到壓力的影響，而發(fā)出信號(hào)，氣壓活塞缸接到信號(hào)后會(huì)接近開關(guān)，此時(shí)氣壓活塞缸便會(huì)通氣，在氣體的作用下，氣動(dòng)活塞桿會(huì)受到氣壓作用而運(yùn)動(dòng)，通過(guò)氣壓活塞桿的向下移動(dòng)，其中間斜面會(huì)同液壓活塞桿的斜面相互接觸，這一過(guò)程還需要在活動(dòng)銷的輔助下完成，通過(guò)活動(dòng)銷的調(diào)整，兩個(gè)自鎖斜面便可以在機(jī)構(gòu)卸去液壓后完成自鎖動(dòng)作，從而保證工件在氣動(dòng)夾緊裝置的夾緊下不會(huì)產(chǎn)生形變，完成了穩(wěn)定加工，保證了工件的加工精度。

4 實(shí)際應(yīng)用效果分析

在機(jī)械加工中最難實(shí)現(xiàn)的便是高精度工件的加工（剛性較差的材料），由于材料問題，夾緊裝置很難有效的夾緊工件，因而在加工過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致工件的表面精度以及形狀同設(shè)計(jì)發(fā)生偏移。通過(guò)將自鎖原理應(yīng)用到啟動(dòng)夾緊裝置上之后，在自鎖裝置的配合下，氣動(dòng)式夾緊機(jī)構(gòu)能夠有效穩(wěn)定工件，且不會(huì)令工件在夾緊過(guò)程中發(fā)生不必要的形變，完成機(jī)械加工后能夠保持工件精度，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在加工中應(yīng)用機(jī)械自鎖式的氣動(dòng)夾緊裝置能夠有效實(shí)現(xiàn)工件的夾緊，并且會(huì)更加穩(wěn)定可靠，同時(shí)保證在加工過(guò)程中工件可以達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求。

在實(shí)際的應(yīng)用中，機(jī)械自鎖技術(shù)的應(yīng)用令啟動(dòng)夾緊裝置有了更加穩(wěn)定的性能，其設(shè)備結(jié)構(gòu)主要包括十一個(gè)部分，每一個(gè)部分都發(fā)揮著重要的作用。其主要結(jié)構(gòu)有：升降機(jī)構(gòu)、定位銷、壓板支架和壓板以及液壓活塞缸和液壓活塞桿，另外活動(dòng)銷以及接近開關(guān)也是重要的組成之一，在機(jī)構(gòu)的工作中，啟動(dòng)活塞桿和氣壓活塞缸起到了關(guān)鍵的作用，最后一個(gè)部件便是工件。這十一個(gè)部分共同組成了機(jī)械自鎖式的夾緊裝置，在實(shí)際的機(jī)械加工中發(fā)揮了重要作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于剛性較差的工件，如何在機(jī)械加工過(guò)程中保持合適的壓緊力大小是一個(gè)十分棘手的工藝難題。過(guò)緊或過(guò)松都會(huì)造成工件的加工精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，甚至造成工件報(bào)廢。機(jī)械自鎖式氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)是通過(guò)液壓與氣動(dòng)連鎖壓緊后卸去液壓的方式實(shí)現(xiàn)工件夾緊，并在氣動(dòng)鎖緊狀態(tài)下完成工件的機(jī)械加工，從而實(shí)現(xiàn)工件加工的穩(wěn)定性。在未來(lái)的機(jī)械加工中，對(duì)于工件的精度要求以及復(fù)雜度要求更高，這就需要機(jī)械加工過(guò)程中，夾緊設(shè)備的性能穩(wěn)定，可以提供一個(gè)良好的加工環(huán)境。因而針對(duì)氣動(dòng)夾緊的技術(shù)研究從而停止過(guò)，將機(jī)械自鎖原理應(yīng)用到氣動(dòng)夾緊裝置中，不但有效提高了加工的質(zhì)量以及效率，還大大減少了材料的浪費(fèi)，提高了加工效益。因而是一種值得推廣使用的加工技術(shù)，并且在未來(lái)還會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李健心.可編程控制組合機(jī)床氣動(dòng)夾具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2000（5）.

[2]劉軍鋒.空氣捻接器疑難故障的排除[A].“青島宏大杯”2006年全國(guó)用好自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)擴(kuò)大無(wú)結(jié)紗生產(chǎn)技術(shù)交流研討會(huì)論文集[C].2006.

[3]范淇元.氣動(dòng)夾緊與氣動(dòng)送料在數(shù)控車床的改裝和應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2008（9）.