在夾具設(shè)計中,采用適當(dāng)?shù)?a target="_blank" class="mmstipa1" >機械增力機構(gòu)與液壓傳動技術(shù)相結(jié)合,可以有效地降低液壓系統(tǒng)的工作壓力,延長其使用壽命。但是,將常見的杠桿增力機構(gòu)、鉸桿增力機構(gòu)和斜楔增力機構(gòu)用于液壓夾具時,往往造成夾具結(jié)構(gòu)不緊湊,或摩擦損失較大。我們研究的鋼球增力式液壓夾具,則基本克服了上述缺點顿乒。

1雙鋼球增力機構(gòu)與無桿液壓缸

1)工作原理

圖1所示為雙鋼球增力機構(gòu)與無桿液壓缸組成的液壓夾具,其工作原理是:當(dāng)換向閥在圖示位置,壓力油通往液壓缸左腔,活塞向右運動,置于活塞中部孔中的鋼球推動在其右上方的鋼球向上運動；其右上方的鋼球以輸出力F推動夾具上的夾緊元件來對工件進行夾緊泽谨。當(dāng)換向閥切換至右位工作時,活塞向左運動,使工件松開璧榄。

1.鋼球 2.液壓缸體 3.力作用線 4.活塞
圖1

2)力學(xué)計算

經(jīng)建立力學(xué)模型并進行分析后可知,如果忽略力傳遞過程中的摩擦損失,圖1所示系統(tǒng)的理論輸出力Ft(單位N)、理論增力系數(shù)it的計算公式為

Ft=(pd2p/4)/tanat(1)

it=Ft/(pd2p/4)=1/tanat(2)

式中d——活塞直徑,m

p——液壓缸左腔壓力,Pa

αt——理論壓力角,rad或(°)

2三鋼球增力機構(gòu)與無桿液壓缸

圖2所示為三鋼球增力機構(gòu)與無桿液壓缸組成的液壓夾具,其工作原理是:活塞中部銑扁,并加工有一個通孔,孔內(nèi)置有一個鋼球吧雹。當(dāng)換向閥在圖示位置時,壓力油通往液壓缸左腔,活塞向右運動,置于活塞中部孔中的鋼球,在其右下方鋼球的作用下,便在孔中向上運動,并推動其右上方的鋼球向上運動骨杂；其右上方的鋼球以輸出力F推動夾具上的夾緊元件來對工件進行夾緊。

1、5.鋼球 2.液壓缸體 3.力作用線 4.活塞
圖2

圖2所示系統(tǒng)中,若右上方和右下方的兩個鋼球的中心位于同一條垂直線上,則其理論輸出力Ft腊脱、理論增力系數(shù)it的計算公式為

Ft=(pd2p/4)/2tanat(5)

it=Ft/(pd2p/4)=1/2tanat(6)

對于圖2所示系統(tǒng),由于力在傳遞過程中的摩擦損失較小,故其實際輸出力Fp和實際增力系數(shù)ip,可以用理論公式來代替,進行近似計算访得。

3技術(shù)性能比較

圖1和圖2所示兩種系統(tǒng)的技術(shù)性能比較如下:

1)在結(jié)構(gòu)緊湊性和結(jié)構(gòu)剛性上,圖1系統(tǒng)優(yōu)于圖2系統(tǒng)。

2)活塞的有效位移相同時,圖2系統(tǒng)中右上角鋼球的輸出位移,是圖1系統(tǒng)的2倍陕凹。

3)在活塞受力條件上,圖2系統(tǒng)優(yōu)于圖1系統(tǒng)。不難看出,圖1系統(tǒng)中的活塞要承受很大的徑向力,而圖2系統(tǒng)中的活塞所受的徑向力極小,可以忽略不計吻讽。

4)由活塞受力條件所決定,圖1所示系統(tǒng)的摩擦損失要顯著大于圖2所示系統(tǒng)贸薇。盡管從計算公式(2)、(6)對比來看,圖1所示系統(tǒng)的理論增力系數(shù)it的值,是圖2所示系統(tǒng)的2倍值资。但由于圖1所示系統(tǒng)的摩擦損失較大,所以當(dāng)理論壓力角較小時,這兩種系統(tǒng)的實際增力系數(shù)ip的值,差距并不顯著鸡犯。例如,設(shè)αt=8°,φ=6°,圖1及圖2所示系統(tǒng)的實際增力系數(shù)由式(4)及式(6)得ip1≈4.01,ip2≈3.56,圖1所示系統(tǒng)的實際增力系數(shù)僅是圖2所示系統(tǒng)的1.13倍。

4結(jié)論

1)鋼球增力機構(gòu)與無桿液壓缸組合而成的夾具系統(tǒng),優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊,制造工藝簡便雏仆；缺點是鋼球與其接觸的元件之間皆為點接觸,不宜承受過大的負載葫柴。

2)三鋼球增力機構(gòu)與無桿液壓缸組合而成的系統(tǒng),綜合技術(shù)性能指標(biāo)優(yōu)于雙鋼球增力機構(gòu)與無桿液壓缸組合而成的系統(tǒng),設(shè)計夾具時應(yīng)優(yōu)先選用。

3)鋼球增力式液壓夾具適合在要求夾緊自動化的中小型機床上使用狠浮。

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