气动夹紧中机械自锁技术的应用

樊林清 赵亮

摘 要：启动夹紧机构是机械加工中的重要组成部分，并且相比较于其他的夹紧机构，其具有较大的优势。在一些工件加工中，对于刚性相对较差的，必须对其夹紧，只有在加工过程中保证压紧力适中，才能够顺利推进加工任务，但是如何掌握压紧力是加工过程中的难题。无论加工中对工件的夹紧压力过大或者过小，即对工件夹得过松或者过紧，都会导致工件无法达到设计的精度要求，有时甚至会浪费工件。所以采用气动夹紧装置进行夹紧。文章主要针对当前气动夹紧中机械自鎖技术的应用进行了分析，以此满足在工件夹紧加工过程中，有关加工稳定性的要求。

关键词：气动夹紧；机械自锁；液压；气压

1 原理分析

气动夹紧装置的工作介质是压缩空气。气动传动系统中的气压传动装置是气缸，常用的气缸有两种形式，既活塞式气缸和薄膜式气缸。在气动夹紧装置中，其工作原理是通过液压连通加紧装置，并在夹紧后，进行自动闭锁，然后将施加在装置上的液压去除，完成夹紧动作。另外机械加工是在装置锁紧的状态中进行的，所以在对工件进行加工的过程中具有相对的稳定性。自锁技术在目前的工业生产中极为普遍，其属于力学特殊现象，已经在生活中被广泛的应用，并逐步的扩展到工业生产。在机械加工中，只有充分了解到自锁技术工作原理以及其具体应用，才能够充分发挥机械自锁技术在气动夹紧装置中的应用，才能够对技术研发以及进步有所帮助。机械自锁依赖于自锁原理所设计的一种机械，在气动夹紧装置中使用机械自锁技术可以有效的避免夹紧过程中由于夹紧不良所造成的工件损坏，但是将机械自锁装置应用在启动夹紧设备有利有弊，不能一概而论。在自锁结构中只需要将自锁条件破坏便可以将不必要的自锁解除掉，另外，通过自锁远离能够在机械设计中解决很多问题。

在气动夹紧装置中，通过对力学自锁的研究，并针对实际应用的分析，可以对自锁技术进行充分的了解，为其在技术上的进一步提高提供丰富的理论基础。

在工业生产以及机械加工中，机械自锁具有巨大的价值，加工机械自锁应用到气动夹紧装置中，可以有效的提高机械加工的稳定性以及精度，具体说来主要包括两方面内容：

（1）在机械设计中，通过机械自锁能够保证加工过程中工件的加工路径可以沿着预期路线运动。在这一过程中必须要注意，机械运动方向上应当避免发生自锁现象。

（2）在工件加工中，自锁式气动夹紧设备利用了自锁特性，使得加工效率提升，减少了工件的损坏率，不但提高了效率节省了材料，还避免了浪费。

2 问题的提出

工装夹具是直接影响曲轴产品质量好坏和生产周期的重要环节。为满足曲轴产品品种、系列及规格不断增多的要求，天润曲轴有限公司开发出气动夹紧装置，它不仅组装方便、制造简单和夹紧速度快，而且可以节省夹具的生产预备周期，有效提高生产率，降低生产成本。我们在设计液压夹具时，经常会遇到刚性差、夹紧易变形的工件。譬如，在柴油机机体的三大孔精加工工序中，我们通常都会把夹紧点位置放在机体顶面上。夹紧力太大会导致机体变形，镗出来的孔也会因机体的变形恢复而变成椭圆，位置也会有影响；夹紧力太小，镗削过程中机体容易产生振动，加工出来的零件无论是加工精度还是形位公差都过不到设计要求。为了解决上述加工过程中出现的问题，我们设计一种机械自锁式气动夹紧机构，此机构能有效解决以上机体加工中出现的问题。

3 夹具原理分析

机械加工中机床加工是工件加工的重要方式，而在机床加工过程中，最重要的环节便是对工件的夹紧。目前的加工领域中，针对机床加工夹紧采用的方式一般为机械夹紧、液压夹紧机构或者气动夹紧三种。但是在工件加工中对于材料刚性相对较差的工件进行加工时，采用上述三种方式都容易令材料发生形变，导致工件变形，影响工件的精度，令其在尺寸上无法符合设计要求。

通过一个实际的案例便可以针对当前自锁气动夹紧装置的应用以及工作原理进行说明，现在以柴油机的缸孔加工作为实例进行说明。

需要将工件推到夹具中，令夹具的升降机构可以接触到工件。升降机构通过下降，实现工件在夹具中的定位，这一过程需要通过定位予以实现，即一面两销的方式对工件予以定位。待工件定位后，液压活塞缸便会在液压油的作用下开始工作，推动液压活塞杆运动，液压活塞杆在向上运动过程中会推动压板随之向上运动，压板会带动压板支架运动，令其上的支点挤压工件的顶面，在这一过程中，液压缸上设置的继电器就会受到压力的影响，而发出信号，气压活塞缸接到信号后会接近开关，此时气压活塞缸便会通气，在气体的作用下，气动活塞杆会受到气压作用而运动，通过气压活塞杆的向下移动，其中间斜面会同液压活塞杆的斜面相互接触，这一过程还需要在活动销的辅助下完成，通过活动销的调整，两个自锁斜面便可以在机构卸去液压后完成自锁动作，从而保证工件在气动夹紧装置的夹紧下不会产生形变，完成了稳定加工，保证了工件的加工精度。

4 实际应用效果分析

在机械加工中最难实现的便是高精度工件的加工（刚性较差的材料），由于材料问题，夹紧装置很难有效的夹紧工件，因而在加工过程中会导致工件的表面精度以及形状同设计发生偏移。通过将自锁原理应用到启动夹紧装置上之后，在自锁装置的配合下，气动式夹紧机构能够有效稳定工件，且不会令工件在夹紧过程中发生不必要的形变，完成机械加工后能够保持工件精度，达到设计要求。在加工中应用机械自锁式的气动夹紧装置能够有效实现工件的夹紧，并且会更加稳定可靠，同时保证在加工过程中工件可以达到设计精度要求。

在实际的应用中，机械自锁技术的应用令启动夹紧装置有了更加稳定的性能，其设备结构主要包括十一个部分，每一个部分都发挥着重要的作用。其主要结构有：升降机构、定位销、压板支架和压板以及液压活塞缸和液压活塞杆，另外活动销以及接近开关也是重要的组成之一，在机构的工作中，启动活塞杆和气压活塞缸起到了关键的作用，最后一个部件便是工件。这十一个部分共同组成了机械自锁式的夹紧装置，在实际的机械加工中发挥了重要作用。

5 结束语

对于刚性较差的工件，如何在机械加工过程中保持合适的压紧力大小是一个十分棘手的工艺难题。过紧或过松都会造成工件的加工精度达不到设计要求，甚至造成工件报废。机械自锁式气动夹紧机构是通过液压与气动连锁压紧后卸去液压的方式实现工件夹紧，并在气动锁紧状态下完成工件的机械加工，从而实现工件加工的稳定性。在未来的机械加工中，对于工件的精度要求以及复杂度要求更高，这就需要机械加工过程中，夹紧设备的性能稳定，可以提供一个良好的加工环境。因而针对气动夹紧的技术研究从而停止过，将机械自锁原理应用到气动夹紧装置中，不但有效提高了加工的质量以及效率，还大大减少了材料的浪费，提高了加工效益。因而是一种值得推广使用的加工技术，并且在未来还会进一步发展。

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