液壓夾具的設(shè)計(jì)原則及應(yīng)用

劉 慧,王 振,趙玉鵬,張 蔚,劉 雷

（中國(guó)重汽集團(tuán)濟(jì)南橋箱有限公司,濟(jì)南 250002）

液壓夾具的設(shè)計(jì)原則及應(yīng)用

劉 慧,王 振,趙玉鵬,張 蔚,劉 雷

（中國(guó)重汽集團(tuán)濟(jì)南橋箱有限公司,濟(jì)南 250002）

在機(jī)械制造企業(yè)，夾具設(shè)計(jì)重要的工具，其用途是非常廣泛的，根據(jù)不同的需要，夾具也有不同的設(shè)計(jì)。目前的機(jī)械制造中所使用的夾具包括焊接中使用的夾具、機(jī)械裝配中所使用的夾具、機(jī)床上所使用的夾具、檢驗(yàn)的過程中所使用的夾具以及熱處理中所使用的夾具等等。這些夾具中，機(jī)床夾具的使用范圍是非常廣泛的。本論文針對(duì)液壓夾具的定位原則進(jìn)行分析，還要對(duì)其后續(xù)的發(fā)展做出判斷。本論文針對(duì)液壓夾具的設(shè)計(jì)原則及應(yīng)用展開研究。

液壓夾具；設(shè)計(jì)原則；應(yīng)用

0 引言

微機(jī)控制電子式萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)多用于力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，其噸位非常大，超過了600千牛。在實(shí)驗(yàn)的過程中，為了避免產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)中打滑的現(xiàn)象，就需要對(duì)試樣施加非常大的夾持力，對(duì)于家具的要求也是非常高的。對(duì)于此，就需要遵循液壓夾具的設(shè)計(jì)原則，以確保夾具的使用中不僅安全可靠，而且耐用。具體如下。

1 液壓夾具的設(shè)計(jì)流程

在自動(dòng)化技術(shù)還沒有興起的時(shí)候，工業(yè)企業(yè)的機(jī)械制造多會(huì)使用手動(dòng)夾具，受到人為因素的影響，不僅工作的效率，而且還無法保證產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著工業(yè)企業(yè)在制造產(chǎn)品中采用了自動(dòng)化技術(shù)，人力成本不斷地下降，設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行效率也越來越高。液壓夾具是機(jī)械制造中不可或缺的工具，要對(duì)該種設(shè)備有效使用，就要從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)對(duì)液壓缸的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行選擇。液壓缸有很多種，比較常用的液壓缸為四種：第一種為雙作用的單活塞桿夾緊液壓缸；第二種為雙作用的雙活塞桿液壓夾緊缸；第三種為單作用的單活塞桿帶彈簧液壓夾緊缸；第四種為單作用單活塞桿彈簧復(fù)位液壓夾緊缸。當(dāng)對(duì)液壓夾緊缸進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，當(dāng)高壓油液進(jìn)入到腔體中，就會(huì)對(duì)活塞桿起到推動(dòng)作用，使得活塞桿向右側(cè)移動(dòng)；如果沒有高壓油液的作用，使得活塞桿向左側(cè)移動(dòng)。液壓夾緊缸將液壓缸的參數(shù)確定下來之后，就可以根據(jù)外部負(fù)載對(duì)液壓缸施加壓力。液壓缸中，液壓回路的運(yùn)行是由流量決定的，對(duì)液壓缸的運(yùn)行速度會(huì)產(chǎn)生一定的影響。這些都是由液壓缸的元件結(jié)構(gòu)以及規(guī)格所決定的。

液壓缸在運(yùn)行的過程中，荷載的構(gòu)成包括活塞桿的作用、導(dǎo)軌摩擦載荷的作用，夾緊力、重力、彈簧力以及所產(chǎn)生慣性載荷的作用下。對(duì)于荷載的計(jì)算，基本的條件是工件需要將彈簧力利用起來夾緊，此時(shí)夾緊力與彈簧力是相等的。如果需要將工件松開的時(shí)候，活塞桿的外力與彈簧力相等，而且活塞桿的外力隨著工件的松開而有所增大。

對(duì)于工作壓力的選定，需要考慮到荷載和設(shè)備。荷載與工作壓力之間所存在的關(guān)系是：荷載低于50千牛，工作壓力就會(huì)低于0.8千帕；荷載為5千牛至10千牛，工作壓力為1.5千帕至2千帕之間；荷載為10千牛至20千牛，工作壓力為2.5千帕至3千帕之間；荷載為20千牛至30千牛，工作壓力為3千帕至4千帕之間；荷載為30千牛至50千牛，工作壓力為4千帕至4千帕之間；荷載大于50千牛，工作壓力超過5千帕。

在對(duì)液壓缸的結(jié)構(gòu)規(guī)格進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，可以用如下的公式：

其中：A1所指的是無桿腔活塞的作用面積，是活塞作用面積的1/4；p1所指的是液壓缸工作腔壓力（帕）；D所指的是活塞的直徑（米）。

在對(duì)液壓缸的流量進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

其中，A所指的是液壓缸運(yùn)行的有效工作面積（單位：平方米）；

ν所指的是活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度與液壓缸體的運(yùn)動(dòng)速度與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的比。（單位：米/秒）

2 液壓夾具的設(shè)計(jì)原則

在加工工件的時(shí)候，要對(duì)工件的位置予以確定，這是確保后續(xù)的加工工作順利展開的關(guān)鍵。為了保證加工的表面質(zhì)量符合技術(shù)要求，就需要將道具和機(jī)床都進(jìn)行調(diào)整，使得加工的位置正確。在操作夾具的時(shí)候，對(duì)于各項(xiàng)工具都要準(zhǔn)確定位，諸如機(jī)床與工件之間、刀具與工件之間、夾具與工具之間的位置都要按照規(guī)定的要求確定好，經(jīng)過檢驗(yàn)之后確保加工的位置不會(huì)存在誤差。

在對(duì)液壓夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要按照基準(zhǔn)進(jìn)行。液壓夾具設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)是非常多的，用于工序圖中對(duì)工序有效確定，對(duì)于液壓夾具的表面加工中，包括夾具加工之后的規(guī)格、形狀、所處位置等等各項(xiàng)基準(zhǔn)都要明確。在液壓夾具的加工過程中，根據(jù)已經(jīng)確定的基準(zhǔn)對(duì)工件進(jìn)行加工。當(dāng)確定了基準(zhǔn)位置之后，就可以確定工件的其他位置了。通常而言，在工藝規(guī)程的制訂過程中就需要將基準(zhǔn)確定下來。

3 液壓系統(tǒng)的基本介紹

液壓夾具在應(yīng)用中，是通過油壓缸來實(shí)現(xiàn)的，對(duì)油缸運(yùn)行的動(dòng)作予以有效控制，包括壓力的大小、動(dòng)作運(yùn)行的速度都通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。從液壓系統(tǒng)的構(gòu)成上來看，主要包括電機(jī)設(shè)備、注油器、油箱、油面計(jì)、單向閥、油泵、濾油網(wǎng)、方向控制閥、直立式的壓力表、壓力表的開關(guān)、節(jié)流閥、油路塊以及自然式的油冷機(jī)等等。

4 液壓夾具的應(yīng)用

在目前的制造業(yè)加工生產(chǎn)中，不同的客戶對(duì)于產(chǎn)品的加工要求會(huì)有所不同，對(duì)于液壓夾具的基本功能要求是能夠在使用中精準(zhǔn)定位，確保夾緊操作更為安全可靠，還要使液壓夾具的輔助性功能得以充分發(fā)揮，即要求液壓夾具要能夠自動(dòng)接料、自動(dòng)沖屑、對(duì)于工件生產(chǎn)所采取的防錯(cuò)措施、對(duì)操作信息定位反饋等等。

目前的制造業(yè)的生產(chǎn)線普遍采用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化運(yùn)行。液壓夾具使用自動(dòng)化技術(shù)操作機(jī)械手，物流線自動(dòng)化運(yùn)行，使得加工生產(chǎn)全自動(dòng)化運(yùn)行。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，液壓夾具會(huì)有更好的發(fā)展前景。

比如，恩派克液壓夾具具有良好的定位力，夾緊力也是非常強(qiáng)的。油缸所發(fā)揮的作用是夾緊和沖孔，使得油缸得到支撐，避免所加工的產(chǎn)品產(chǎn)生變形。恩派克油缸在機(jī)器人輔助加工中心固定好之后，可以起到有效的支撐和夾緊作用。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著工業(yè)現(xiàn)代化方向推進(jìn)，制造業(yè)蓬勃發(fā)展起來，各種機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行，提高了產(chǎn)品制造效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。在制造生產(chǎn)的過程中，工裝夾具是重要的裝配，在自動(dòng)化技術(shù)的推動(dòng)下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)更為靈活多樣，而且實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，制造業(yè)呈現(xiàn)出規(guī)?；l(fā)展，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。

[1]楊亞東，高文柱，劉剛.節(jié)流調(diào)速回路應(yīng)用與分析[J].液壓氣動(dòng)與密封,2013(09):51-52.

[2]石金艷,董小金.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2014:142-149.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.020