切管自動(dòng)送料夾緊裝置的設(shè)計(jì)

楊朋朋等

【摘 要】在以各種金屬管材為原料的鈑金產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，管材的夾緊與切割過(guò)程多采用人工操作，在一定程度上影響管件的切割精度和產(chǎn)品質(zhì)量。為配合管材的送料和切割，本裝置選用氣壓傳動(dòng)，并進(jìn)行了氣泵的選型、氣缸、活塞、活塞桿和夾具體等部件的設(shè)計(jì)，同時(shí)校核了主要受力部件；使用兩種夾緊套互換操作，實(shí)現(xiàn)了不同數(shù)量和截面形狀管材的裝夾。因此，本裝置改善了生產(chǎn)勞動(dòng)條件，提高了生產(chǎn)效率。

【關(guān)鍵詞】切管；送料；夾緊

【Abstract】In the production process of sheet metal which using a variety of metal pipes as raw materials， the process of clamping and cutting of the metal pipes is mostly manual operation， which affect the cutting accuracy and quality of the pipes to some extent. In order to cooperate with the pipes feeding and cutting， this device was selected pneumatic drive， then a pump selection and cylinders， piston， piston rod， clamp specific design have been finished， while the main force components have been checked； Two kinds of clamping sleeve can be interchanged operation， to achieve clamping of the pipes which is a number of different cross-sectional shape .Therefore， the device improved the productive labor environment， and improved production efficiency.

【Key words】Pipe； Feeding； Clamping

0 引言

管材在各行業(yè)被大量使用，而下料工序是管材后續(xù)加工的基礎(chǔ)，下料精度和效率的高低直接影響到相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量及成本的高低。管件定長(zhǎng)切割加工，主要是將管材切割成要求的長(zhǎng)度。目前的管件切割方式多采用手工送料、手工夾緊的方式，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了批量加工管材的要求，因此實(shí)現(xiàn)夾緊以及切割和送料自動(dòng)化顯得十分重要。

1 設(shè)計(jì)要求

夾緊裝置能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊單根或多根不同尺寸的圓形和矩形截面的金屬管材。管材長(zhǎng)度一般不大于12m，圓管直徑范圍為15～55mm，矩形管高不大于200mm，寬不大于35mm的都能使用此裝置。該裝置能夠自動(dòng)夾緊，其夾緊后的管材不能滑動(dòng)，有效夾緊后不能損傷管材。此外，該裝置還應(yīng)安全可靠，靈活高效，便于操作和維修。

2 夾緊裝置的總體設(shè)計(jì)及工作原理

2.1 夾緊裝置的設(shè)計(jì)說(shuō)明

該夾緊裝置采用氣動(dòng)的形式來(lái)完成夾具的自動(dòng)夾緊與松開(kāi)。夾具體的設(shè)計(jì)是參考了虎鉗的夾緊原理，由一個(gè)矩形空心框2和一塊可調(diào)夾板4組成，這樣可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)夾緊多根和夾持不同形狀的管材的要求。氣缸和夾具體都安裝在用一塊矩形鋼板做成的底座上，氣缸的安裝形式是腳架式，氣缸活塞桿6與可調(diào)夾板4的連接形式為鉸接，底座再與機(jī)架用螺釘連接。該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.2 夾緊裝置的工作原理

本裝置可調(diào)夾板4上的夾緊套3有兩種形式，分別為矩形套和弧形套（圖2所示）矩形套用于夾緊方形管材，弧形套用于夾緊圓形管材，可保證不同形狀管材的夾緊；兩種夾緊套為橡膠材料，橡膠制品有較大的彈性變形，實(shí)現(xiàn)了多數(shù)量管件的夾緊。自動(dòng)夾緊裝置工作流程：由送料裝置將管材送入夾緊裝置，此時(shí)氣泵開(kāi)始驅(qū)動(dòng)，將氣體通入氣缸8，活塞桿6在氣體的作用下，推動(dòng)可調(diào)夾板4將管材夾緊，整體流程在PLC系統(tǒng)控制下運(yùn)行。

自動(dòng)夾緊裝置需要配合送料裝置和切割裝置的運(yùn)行，因此總體設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)包括機(jī)架、步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠傳動(dòng)副、移動(dòng)氣動(dòng)夾具、固定氣動(dòng)夾具、切割機(jī)、PLC 控制系統(tǒng)。首先自動(dòng)送料裝置把管材送入移動(dòng)夾具內(nèi)時(shí)，移動(dòng)夾具夾緊管材；電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)使夾持著管材的移動(dòng)夾具往前移動(dòng)，直到管材前段超過(guò)切割機(jī)指定尺寸時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)；接著固定夾具運(yùn)動(dòng)，把管材夾緊，此時(shí)管材已被正確固定，切割機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)管材的切割，得到所需管件；之后移動(dòng)夾具松開(kāi)管材，回到起始位置，再次夾緊管材；然后固定夾具松開(kāi)管材，由移動(dòng)夾具夾持著管材到達(dá)指定位置，固定夾具夾緊管材，接著重復(fù)以上切割操作。整個(gè)過(guò)程中管材的運(yùn)送、夾緊、切割都是在PLC系統(tǒng)控制下，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)化操作。

3 主要組成部分的設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)所需管材的形狀尺寸與數(shù)量確定本裝置各個(gè)機(jī)構(gòu)尺寸的流程如下：

3.1 夾緊裝置夾緊力的計(jì)算

以截面形狀為圓形的管材為受力分析圖，將分析中的弧形套夾緊方式簡(jiǎn)化為V形塊分析[1-3]，得到夾緊力為654N。

3.2 氣缸的設(shè)計(jì)

采用普通型單活塞桿雙作用氣缸，選擇氣缸的安裝方式為腳架式比較適合做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸[4-5]。通過(guò)計(jì)算得出氣缸內(nèi)徑90mm，壁厚在7mm，理論輸出力1307N。

3.3 活塞桿的尺寸設(shè)計(jì)

活塞桿是用來(lái)傳遞力的重要零件，要求能承受拉伸、壓縮、振動(dòng)等負(fù)載，可選活塞桿材料為45#鋼，鋼材表面需鍍硬鉻及調(diào)制處理，28～32HRC，做出直徑設(shè)計(jì)[4]，確定出活塞桿直徑為16mm?；钊麠U計(jì)算長(zhǎng)度為85mm。

3.4 耗氣量的計(jì)算

氣缸在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)所消耗的壓縮空氣的量這就是氣缸的耗氣量，它與氣缸的性能無(wú)關(guān)，但這是用來(lái)確定氣動(dòng)回路耗氣量的重要參數(shù)之一。平均耗氣量是有氣缸容積和氣缸每分鐘往返次數(shù)算出的平均值[5]，得出值為6.23L/min。

3.5 支承架的設(shè)計(jì)

自動(dòng)夾緊裝置在工作時(shí)必須與自動(dòng)送料裝置和切割裝置在同一工作面上，這樣就需要設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)架使得送料裝置、夾緊裝置、切割裝置能在同一工作面上。機(jī)架的高度根據(jù)人體工程學(xué)，以男性為操作者將機(jī)架高度定為900mm比較合適。安裝夾緊裝置部分的寬為300mm，長(zhǎng)為795mm。

3.6 其它零部件的計(jì)算

上面以弧形套在夾緊過(guò)程中受到多個(gè)圓形管材受壓時(shí)受力分析，管材與夾緊套四個(gè)接觸點(diǎn)分別受徑向力與切向力。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算得出夾緊套最厚部分為20mm，最薄部分為10mm。

4 小結(jié)

根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)需求，本文進(jìn)行了大量市場(chǎng)調(diào)研和資料查閱工作，提出了設(shè)計(jì)思路，完成了夾緊裝置總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)和控制方式進(jìn)行了詳細(xì)地分析和設(shè)計(jì)。該夾緊裝置能夠?qū)崿F(xiàn)管材夾緊的自動(dòng)化，不但可以提高切割的精度和生產(chǎn)效率，而且適用于多種截面形狀和尺寸管材的夾緊。因此在管材的加工過(guò)程中，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳拓.現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[2]田培棠，石曉輝，米林.夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京： 國(guó)防工業(yè)出版社，2011.

[3]劉鴻文.材料力學(xué)Ⅱ[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4]張利平.液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[5]王繼偉，章宏佳，黃宜.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[責(zé)任編輯：曹明明]

【摘 要】在以各種金屬管材為原料的鈑金產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，管材的夾緊與切割過(guò)程多采用人工操作，在一定程度上影響管件的切割精度和產(chǎn)品質(zhì)量。為配合管材的送料和切割，本裝置選用氣壓傳動(dòng)，并進(jìn)行了氣泵的選型、氣缸、活塞、活塞桿和夾具體等部件的設(shè)計(jì)，同時(shí)校核了主要受力部件；使用兩種夾緊套互換操作，實(shí)現(xiàn)了不同數(shù)量和截面形狀管材的裝夾。因此，本裝置改善了生產(chǎn)勞動(dòng)條件，提高了生產(chǎn)效率。

【關(guān)鍵詞】切管；送料；夾緊

【Abstract】In the production process of sheet metal which using a variety of metal pipes as raw materials， the process of clamping and cutting of the metal pipes is mostly manual operation， which affect the cutting accuracy and quality of the pipes to some extent. In order to cooperate with the pipes feeding and cutting， this device was selected pneumatic drive， then a pump selection and cylinders， piston， piston rod， clamp specific design have been finished， while the main force components have been checked； Two kinds of clamping sleeve can be interchanged operation， to achieve clamping of the pipes which is a number of different cross-sectional shape .Therefore， the device improved the productive labor environment， and improved production efficiency.

【Key words】Pipe； Feeding； Clamping

0 引言

管材在各行業(yè)被大量使用，而下料工序是管材后續(xù)加工的基礎(chǔ)，下料精度和效率的高低直接影響到相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量及成本的高低。管件定長(zhǎng)切割加工，主要是將管材切割成要求的長(zhǎng)度。目前的管件切割方式多采用手工送料、手工夾緊的方式，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了批量加工管材的要求，因此實(shí)現(xiàn)夾緊以及切割和送料自動(dòng)化顯得十分重要。

1 設(shè)計(jì)要求

夾緊裝置能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊單根或多根不同尺寸的圓形和矩形截面的金屬管材。管材長(zhǎng)度一般不大于12m，圓管直徑范圍為15～55mm，矩形管高不大于200mm，寬不大于35mm的都能使用此裝置。該裝置能夠自動(dòng)夾緊，其夾緊后的管材不能滑動(dòng)，有效夾緊后不能損傷管材。此外，該裝置還應(yīng)安全可靠，靈活高效，便于操作和維修。

2 夾緊裝置的總體設(shè)計(jì)及工作原理

2.1 夾緊裝置的設(shè)計(jì)說(shuō)明

該夾緊裝置采用氣動(dòng)的形式來(lái)完成夾具的自動(dòng)夾緊與松開(kāi)。夾具體的設(shè)計(jì)是參考了虎鉗的夾緊原理，由一個(gè)矩形空心框2和一塊可調(diào)夾板4組成，這樣可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)夾緊多根和夾持不同形狀的管材的要求。氣缸和夾具體都安裝在用一塊矩形鋼板做成的底座上，氣缸的安裝形式是腳架式，氣缸活塞桿6與可調(diào)夾板4的連接形式為鉸接，底座再與機(jī)架用螺釘連接。該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.2 夾緊裝置的工作原理

本裝置可調(diào)夾板4上的夾緊套3有兩種形式，分別為矩形套和弧形套（圖2所示）矩形套用于夾緊方形管材，弧形套用于夾緊圓形管材，可保證不同形狀管材的夾緊；兩種夾緊套為橡膠材料，橡膠制品有較大的彈性變形，實(shí)現(xiàn)了多數(shù)量管件的夾緊。自動(dòng)夾緊裝置工作流程：由送料裝置將管材送入夾緊裝置，此時(shí)氣泵開(kāi)始驅(qū)動(dòng)，將氣體通入氣缸8，活塞桿6在氣體的作用下，推動(dòng)可調(diào)夾板4將管材夾緊，整體流程在PLC系統(tǒng)控制下運(yùn)行。

自動(dòng)夾緊裝置需要配合送料裝置和切割裝置的運(yùn)行，因此總體設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)包括機(jī)架、步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠傳動(dòng)副、移動(dòng)氣動(dòng)夾具、固定氣動(dòng)夾具、切割機(jī)、PLC 控制系統(tǒng)。首先自動(dòng)送料裝置把管材送入移動(dòng)夾具內(nèi)時(shí)，移動(dòng)夾具夾緊管材；電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)使夾持著管材的移動(dòng)夾具往前移動(dòng)，直到管材前段超過(guò)切割機(jī)指定尺寸時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)；接著固定夾具運(yùn)動(dòng)，把管材夾緊，此時(shí)管材已被正確固定，切割機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)管材的切割，得到所需管件；之后移動(dòng)夾具松開(kāi)管材，回到起始位置，再次夾緊管材；然后固定夾具松開(kāi)管材，由移動(dòng)夾具夾持著管材到達(dá)指定位置，固定夾具夾緊管材，接著重復(fù)以上切割操作。整個(gè)過(guò)程中管材的運(yùn)送、夾緊、切割都是在PLC系統(tǒng)控制下，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)化操作。

3 主要組成部分的設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)所需管材的形狀尺寸與數(shù)量確定本裝置各個(gè)機(jī)構(gòu)尺寸的流程如下：

3.1 夾緊裝置夾緊力的計(jì)算

以截面形狀為圓形的管材為受力分析圖，將分析中的弧形套夾緊方式簡(jiǎn)化為V形塊分析[1-3]，得到夾緊力為654N。

3.2 氣缸的設(shè)計(jì)

采用普通型單活塞桿雙作用氣缸，選擇氣缸的安裝方式為腳架式比較適合做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸[4-5]。通過(guò)計(jì)算得出氣缸內(nèi)徑90mm，壁厚在7mm，理論輸出力1307N。

3.3 活塞桿的尺寸設(shè)計(jì)

活塞桿是用來(lái)傳遞力的重要零件，要求能承受拉伸、壓縮、振動(dòng)等負(fù)載，可選活塞桿材料為45#鋼，鋼材表面需鍍硬鉻及調(diào)制處理，28～32HRC，做出直徑設(shè)計(jì)[4]，確定出活塞桿直徑為16mm。活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度為85mm。

3.4 耗氣量的計(jì)算

氣缸在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)所消耗的壓縮空氣的量這就是氣缸的耗氣量，它與氣缸的性能無(wú)關(guān)，但這是用來(lái)確定氣動(dòng)回路耗氣量的重要參數(shù)之一。平均耗氣量是有氣缸容積和氣缸每分鐘往返次數(shù)算出的平均值[5]，得出值為6.23L/min。

3.5 支承架的設(shè)計(jì)

自動(dòng)夾緊裝置在工作時(shí)必須與自動(dòng)送料裝置和切割裝置在同一工作面上，這樣就需要設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)架使得送料裝置、夾緊裝置、切割裝置能在同一工作面上。機(jī)架的高度根據(jù)人體工程學(xué)，以男性為操作者將機(jī)架高度定為900mm比較合適。安裝夾緊裝置部分的寬為300mm，長(zhǎng)為795mm。

3.6 其它零部件的計(jì)算

上面以弧形套在夾緊過(guò)程中受到多個(gè)圓形管材受壓時(shí)受力分析，管材與夾緊套四個(gè)接觸點(diǎn)分別受徑向力與切向力。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算得出夾緊套最厚部分為20mm，最薄部分為10mm。

4 小結(jié)

根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)需求，本文進(jìn)行了大量市場(chǎng)調(diào)研和資料查閱工作，提出了設(shè)計(jì)思路，完成了夾緊裝置總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)和控制方式進(jìn)行了詳細(xì)地分析和設(shè)計(jì)。該夾緊裝置能夠?qū)崿F(xiàn)管材夾緊的自動(dòng)化，不但可以提高切割的精度和生產(chǎn)效率，而且適用于多種截面形狀和尺寸管材的夾緊。因此在管材的加工過(guò)程中，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳拓.現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[2]田培棠，石曉輝，米林.夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京： 國(guó)防工業(yè)出版社，2011.

[3]劉鴻文.材料力學(xué)Ⅱ[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4]張利平.液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[5]王繼偉，章宏佳，黃宜.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[責(zé)任編輯：曹明明]

【摘 要】在以各種金屬管材為原料的鈑金產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，管材的夾緊與切割過(guò)程多采用人工操作，在一定程度上影響管件的切割精度和產(chǎn)品質(zhì)量。為配合管材的送料和切割，本裝置選用氣壓傳動(dòng)，并進(jìn)行了氣泵的選型、氣缸、活塞、活塞桿和夾具體等部件的設(shè)計(jì)，同時(shí)校核了主要受力部件；使用兩種夾緊套互換操作，實(shí)現(xiàn)了不同數(shù)量和截面形狀管材的裝夾。因此，本裝置改善了生產(chǎn)勞動(dòng)條件，提高了生產(chǎn)效率。

【關(guān)鍵詞】切管；送料；夾緊

【Abstract】In the production process of sheet metal which using a variety of metal pipes as raw materials， the process of clamping and cutting of the metal pipes is mostly manual operation， which affect the cutting accuracy and quality of the pipes to some extent. In order to cooperate with the pipes feeding and cutting， this device was selected pneumatic drive， then a pump selection and cylinders， piston， piston rod， clamp specific design have been finished， while the main force components have been checked； Two kinds of clamping sleeve can be interchanged operation， to achieve clamping of the pipes which is a number of different cross-sectional shape .Therefore， the device improved the productive labor environment， and improved production efficiency.

【Key words】Pipe； Feeding； Clamping

0 引言

管材在各行業(yè)被大量使用，而下料工序是管材后續(xù)加工的基礎(chǔ)，下料精度和效率的高低直接影響到相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量及成本的高低。管件定長(zhǎng)切割加工，主要是將管材切割成要求的長(zhǎng)度。目前的管件切割方式多采用手工送料、手工夾緊的方式，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了批量加工管材的要求，因此實(shí)現(xiàn)夾緊以及切割和送料自動(dòng)化顯得十分重要。

1 設(shè)計(jì)要求

夾緊裝置能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊單根或多根不同尺寸的圓形和矩形截面的金屬管材。管材長(zhǎng)度一般不大于12m，圓管直徑范圍為15～55mm，矩形管高不大于200mm，寬不大于35mm的都能使用此裝置。該裝置能夠自動(dòng)夾緊，其夾緊后的管材不能滑動(dòng)，有效夾緊后不能損傷管材。此外，該裝置還應(yīng)安全可靠，靈活高效，便于操作和維修。

2 夾緊裝置的總體設(shè)計(jì)及工作原理

2.1 夾緊裝置的設(shè)計(jì)說(shuō)明

該夾緊裝置采用氣動(dòng)的形式來(lái)完成夾具的自動(dòng)夾緊與松開(kāi)。夾具體的設(shè)計(jì)是參考了虎鉗的夾緊原理，由一個(gè)矩形空心框2和一塊可調(diào)夾板4組成，這樣可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)夾緊多根和夾持不同形狀的管材的要求。氣缸和夾具體都安裝在用一塊矩形鋼板做成的底座上，氣缸的安裝形式是腳架式，氣缸活塞桿6與可調(diào)夾板4的連接形式為鉸接，底座再與機(jī)架用螺釘連接。該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.2 夾緊裝置的工作原理

本裝置可調(diào)夾板4上的夾緊套3有兩種形式，分別為矩形套和弧形套（圖2所示）矩形套用于夾緊方形管材，弧形套用于夾緊圓形管材，可保證不同形狀管材的夾緊；兩種夾緊套為橡膠材料，橡膠制品有較大的彈性變形，實(shí)現(xiàn)了多數(shù)量管件的夾緊。自動(dòng)夾緊裝置工作流程：由送料裝置將管材送入夾緊裝置，此時(shí)氣泵開(kāi)始驅(qū)動(dòng)，將氣體通入氣缸8，活塞桿6在氣體的作用下，推動(dòng)可調(diào)夾板4將管材夾緊，整體流程在PLC系統(tǒng)控制下運(yùn)行。

自動(dòng)夾緊裝置需要配合送料裝置和切割裝置的運(yùn)行，因此總體設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)包括機(jī)架、步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠傳動(dòng)副、移動(dòng)氣動(dòng)夾具、固定氣動(dòng)夾具、切割機(jī)、PLC 控制系統(tǒng)。首先自動(dòng)送料裝置把管材送入移動(dòng)夾具內(nèi)時(shí)，移動(dòng)夾具夾緊管材；電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)使夾持著管材的移動(dòng)夾具往前移動(dòng)，直到管材前段超過(guò)切割機(jī)指定尺寸時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)；接著固定夾具運(yùn)動(dòng)，把管材夾緊，此時(shí)管材已被正確固定，切割機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)管材的切割，得到所需管件；之后移動(dòng)夾具松開(kāi)管材，回到起始位置，再次夾緊管材；然后固定夾具松開(kāi)管材，由移動(dòng)夾具夾持著管材到達(dá)指定位置，固定夾具夾緊管材，接著重復(fù)以上切割操作。整個(gè)過(guò)程中管材的運(yùn)送、夾緊、切割都是在PLC系統(tǒng)控制下，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)化操作。

3 主要組成部分的設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)所需管材的形狀尺寸與數(shù)量確定本裝置各個(gè)機(jī)構(gòu)尺寸的流程如下：

3.1 夾緊裝置夾緊力的計(jì)算

以截面形狀為圓形的管材為受力分析圖，將分析中的弧形套夾緊方式簡(jiǎn)化為V形塊分析[1-3]，得到夾緊力為654N。

3.2 氣缸的設(shè)計(jì)

采用普通型單活塞桿雙作用氣缸，選擇氣缸的安裝方式為腳架式比較適合做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸[4-5]。通過(guò)計(jì)算得出氣缸內(nèi)徑90mm，壁厚在7mm，理論輸出力1307N。

3.3 活塞桿的尺寸設(shè)計(jì)

活塞桿是用來(lái)傳遞力的重要零件，要求能承受拉伸、壓縮、振動(dòng)等負(fù)載，可選活塞桿材料為45#鋼，鋼材表面需鍍硬鉻及調(diào)制處理，28～32HRC，做出直徑設(shè)計(jì)[4]，確定出活塞桿直徑為16mm。活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度為85mm。

3.4 耗氣量的計(jì)算

氣缸在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)所消耗的壓縮空氣的量這就是氣缸的耗氣量，它與氣缸的性能無(wú)關(guān)，但這是用來(lái)確定氣動(dòng)回路耗氣量的重要參數(shù)之一。平均耗氣量是有氣缸容積和氣缸每分鐘往返次數(shù)算出的平均值[5]，得出值為6.23L/min。

3.5 支承架的設(shè)計(jì)

自動(dòng)夾緊裝置在工作時(shí)必須與自動(dòng)送料裝置和切割裝置在同一工作面上，這樣就需要設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)架使得送料裝置、夾緊裝置、切割裝置能在同一工作面上。機(jī)架的高度根據(jù)人體工程學(xué)，以男性為操作者將機(jī)架高度定為900mm比較合適。安裝夾緊裝置部分的寬為300mm，長(zhǎng)為795mm。

3.6 其它零部件的計(jì)算

上面以弧形套在夾緊過(guò)程中受到多個(gè)圓形管材受壓時(shí)受力分析，管材與夾緊套四個(gè)接觸點(diǎn)分別受徑向力與切向力。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算得出夾緊套最厚部分為20mm，最薄部分為10mm。

4 小結(jié)

根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)需求，本文進(jìn)行了大量市場(chǎng)調(diào)研和資料查閱工作，提出了設(shè)計(jì)思路，完成了夾緊裝置總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)和控制方式進(jìn)行了詳細(xì)地分析和設(shè)計(jì)。該夾緊裝置能夠?qū)崿F(xiàn)管材夾緊的自動(dòng)化，不但可以提高切割的精度和生產(chǎn)效率，而且適用于多種截面形狀和尺寸管材的夾緊。因此在管材的加工過(guò)程中，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳拓.現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[2]田培棠，石曉輝，米林.夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京： 國(guó)防工業(yè)出版社，2011.

[3]劉鴻文.材料力學(xué)Ⅱ[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4]張利平.液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[5]王繼偉，章宏佳，黃宜.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[責(zé)任編輯：曹明明]