氣動夾緊中機械自鎖技術的應用

樊林清 趙亮

摘 要：啟動夾緊機構是機械加工中的重要組成部分，并且相比較于其他的夾緊機構，其具有較大的優勢。在一些工件加工中，對于剛性相對較差的，必須對其夾緊，只有在加工過程中保證壓緊力適中，才能夠順利推進加工任務，但是如何掌握壓緊力是加工過程中的難題。無論加工中對工件的夾緊壓力過大或者過小，即對工件夾得過松或者過緊，都會導致工件無法達到設計的精度要求，有時甚至會浪費工件。所以采用氣動夾緊裝置進行夾緊。文章主要針對當前氣動夾緊中機械自鎖技術的應用進行了分析，以此滿足在工件夾緊加工過程中，有關加工穩定性的要求。

關鍵詞：氣動夾緊；機械自鎖；液壓；氣壓

1 原理分析

氣動夾緊裝置的工作介質是壓縮空氣。氣動傳動系統中的氣壓傳動裝置是氣缸，常用的氣缸有兩種形式，既活塞式氣缸和薄膜式氣缸。在氣動夾緊裝置中，其工作原理是通過液壓連通加緊裝置，并在夾緊后，進行自動閉鎖，然后將施加在裝置上的液壓去除，完成夾緊動作。另外機械加工是在裝置鎖緊的狀態中進行的，所以在對工件進行加工的過程中具有相對的穩定性。自鎖技術在目前的工業生產中極為普遍，其屬于力學特殊現象，已經在生活中被廣泛的應用，并逐步的擴展到工業生產。在機械加工中，只有充分了解到自鎖技術工作原理以及其具體應用，才能夠充分發揮機械自鎖技術在氣動夾緊裝置中的應用，才能夠對技術研發以及進步有所幫助。機械自鎖依賴于自鎖原理所設計的一種機械，在氣動夾緊裝置中使用機械自鎖技術可以有效的避免夾緊過程中由于夾緊不良所造成的工件損壞，但是將機械自鎖裝置應用在啟動夾緊設備有利有弊，不能一概而論。在自鎖結構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，通過自鎖遠離能夠在機械設計中解決很多問題。

在氣動夾緊裝置中，通過對力學自鎖的研究，并針對實際應用的分析，可以對自鎖技術進行充分的了解，為其在技術上的進一步提高提供豐富的理論基礎。

在工業生產以及機械加工中，機械自鎖具有巨大的價值，加工機械自鎖應用到氣動夾緊裝置中，可以有效的提高機械加工的穩定性以及精度，具體說來主要包括兩方面內容：

（1）在機械設計中，通過機械自鎖能夠保證加工過程中工件的加工路徑可以沿著預期路線運動。在這一過程中必須要注意，機械運動方向上應當避免發生自鎖現象。

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

2 問題的提出

工裝夾具是直接影響曲軸產品質量好壞和生產周期的重要環節。為滿足曲軸產品品種、系列及規格不斷增多的要求，天潤曲軸有限公司開發出氣動夾緊裝置，它不僅組裝方便、制造簡單和夾緊速度快，而且可以節省夾具的生產預備周期，有效提高生產率，降低生產成本。我們在設計液壓夾具時，經常會遇到剛性差、夾緊易變形的工件。譬如，在柴油機機體的三大孔精加工工序中，我們通常都會把夾緊點位置放在機體頂面上。夾緊力太大會導致機體變形，鏜出來的孔也會因機體的變形恢復而變成橢圓，位置也會有影響；夾緊力太小，鏜削過程中機體容易產生振動，加工出來的零件無論是加工精度還是形位公差都過不到設計要求。為了解決上述加工過程中出現的問題，我們設計一種機械自鎖式氣動夾緊機構，此機構能有效解決以上機體加工中出現的問題。

3 夾具原理分析

機械加工中機床加工是工件加工的重要方式，而在機床加工過程中，最重要的環節便是對工件的夾緊。目前的加工領域中，針對機床加工夾緊采用的方式一般為機械夾緊、液壓夾緊機構或者氣動夾緊三種。但是在工件加工中對于材料剛性相對較差的工件進行加工時，采用上述三種方式都容易令材料發生形變，導致工件變形，影響工件的精度，令其在尺寸上無法符合設計要求。

通過一個實際的案例便可以針對當前自鎖氣動夾緊裝置的應用以及工作原理進行說明，現在以柴油機的缸孔加工作為實例進行說明。

需要將工件推到夾具中，令夾具的升降機構可以接觸到工件。升降機構通過下降，實現工件在夾具中的定位，這一過程需要通過定位予以實現，即一面兩銷的方式對工件予以定位。待工件定位后，液壓活塞缸便會在液壓油的作用下開始工作，推動液壓活塞桿運動，液壓活塞桿在向上運動過程中會推動壓板隨之向上運動，壓板會帶動壓板支架運動，令其上的支點擠壓工件的頂面，在這一過程中，液壓缸上設置的繼電器就會受到壓力的影響，而發出信號，氣壓活塞缸接到信號后會接近開關，此時氣壓活塞缸便會通氣，在氣體的作用下，氣動活塞桿會受到氣壓作用而運動，通過氣壓活塞桿的向下移動，其中間斜面會同液壓活塞桿的斜面相互接觸，這一過程還需要在活動銷的輔助下完成，通過活動銷的調整，兩個自鎖斜面便可以在機構卸去液壓后完成自鎖動作，從而保證工件在氣動夾緊裝置的夾緊下不會產生形變，完成了穩定加工，保證了工件的加工精度。

4 實際應用效果分析

在機械加工中最難實現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，因而在加工過程中會導致工件的表面精度以及形狀同設計發生偏移。通過將自鎖原理應用到啟動夾緊裝置上之后，在自鎖裝置的配合下，氣動式夾緊機構能夠有效穩定工件，且不會令工件在夾緊過程中發生不必要的形變，完成機械加工后能夠保持工件精度，達到設計要求。在加工中應用機械自鎖式的氣動夾緊裝置能夠有效實現工件的夾緊，并且會更加穩定可靠，同時保證在加工過程中工件可以達到設計精度要求。

在實際的應用中，機械自鎖技術的應用令啟動夾緊裝置有了更加穩定的性能，其設備結構主要包括十一個部分，每一個部分都發揮著重要的作用。其主要結構有：升降機構、定位銷、壓板支架和壓板以及液壓活塞缸和液壓活塞桿，另外活動銷以及接近開關也是重要的組成之一，在機構的工作中，啟動活塞桿和氣壓活塞缸起到了關鍵的作用，最后一個部件便是工件。這十一個部分共同組成了機械自鎖式的夾緊裝置，在實際的機械加工中發揮了重要作用。

5 結束語

對于剛性較差的工件，如何在機械加工過程中保持合適的壓緊力大小是一個十分棘手的工藝難題。過緊或過松都會造成工件的加工精度達不到設計要求，甚至造成工件報廢。機械自鎖式氣動夾緊機構是通過液壓與氣動連鎖壓緊后卸去液壓的方式實現工件夾緊，并在氣動鎖緊狀態下完成工件的機械加工，從而實現工件加工的穩定性。在未來的機械加工中，對于工件的精度要求以及復雜度要求更高，這就需要機械加工過程中，夾緊設備的性能穩定，可以提供一個良好的加工環境。因而針對氣動夾緊的技術研究從而停止過，將機械自鎖原理應用到氣動夾緊裝置中，不但有效提高了加工的質量以及效率，還大大減少了材料的浪費，提高了加工效益。因而是一種值得推廣使用的加工技術，并且在未來還會進一步發展。

參考文獻

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