定位夹紧

关键词： 制胶器 夹紧 电泳 定位

定位夹紧（精选六篇）

定位夹紧 篇1

关键词：定位,夹紧,设计,工艺改进

我厂生产的24DN原位制胶器是一款专利产品, 初步应用在电泳行业中就获得了巨大的成功。其作用是使胶室内的胶在制胶和电泳的过程中不发生位移, 真正实现了原位制胶功能, 实质上是一种新型定位夹紧装置。

如图1所示为整体组装图。工作原理:当胶室玻璃的厚度分别为1.0mm和1.5mm时, 分别对应偏心轮的不同旋转位置。滑动柱在粗弹簧的弹力作用下, 紧紧地顶在偏心轮的凹坑中, 产生一定的力矩, 以免偏心轮发生转动。这样偏心轮前端的偏心圆柱圆周面紧紧地压迫在压板的椭圆内孔面上, 使压板产生一个向下的压力, 起到定位夹紧的作用。

1.底座2.胶垫3.偏心轮4.压板5.压板定位柱6.细弹簧7.挡圈8.滑动柱9.粗弹簧10.紧定螺钉

根据这个原理, 最初的偏心轮的凹坑和滑动柱分别被设计成如图2所示的形状。设计完成投入市场一年后, 发现该制胶器经过一段时间的使用, 偏心轮容易卡死, 出现拧不动的情况。经过分析研究, 发现滑动柱的顶端发生了弯曲, 导致偏心轮在旋转过程中与滑动柱顶端发生弯曲的部分相冲突, 并导致出现卡死情况。

究其原因是因为滑动柱上半部分的圆柱半径小于偏心轮凹坑球面的半径。从原理上讲, 这种情况下很容易出现卡死现象。但是, 既然容易卡死, 那么为什么还能使用一年之久?为了解释这种现象, 我们要求相关的模具厂家做了几个PVC透明材料的偏心轮进行试验。现场试验表明:原来滑动柱在底座的定位孔内上下运动时, 滑动柱上半部分的圆柱面与底座定位孔的间隙过大。旋转偏心轮时, 滑动柱在旋转力矩的作用下发生倾斜, 这样滑动柱的顶端就脱离了偏心轮的凹坑。时间一久, 滑动柱的顶端在旋转力矩的作用下发生弯曲, 导致了卡死现象的发生。

针对这种情况, 我们对偏心轮的凹坑和滑动柱的顶端进行了改进。如图3所示是改进后的偏心轮和滑动柱。我们把偏心轮的凹坑由原来的球形面改成圆柱面。把滑动柱上半部分的半径加粗, 且半径大于偏心轮的凹坑圆柱面半径。滑动柱顶端由原来的圆柱形改为圆锥形, 且顶角圆锥角为65°。这样, 当手动旋转力矩超过一定值时, 旋转偏心轮, 滑动柱顶端就会从偏心轮的凹坑中滑出, 从而避免了卡死现象的发生。

但卡死现象解决后, 又出现了偏心轮反弹现象。所谓偏心轮反弹, 就是用户在移动制胶器的过程中, 有时偏心轮定位不稳, 出现反弹现象。

针对反弹现象, 我们继续进行改进。

图4所示为防反弹方案1:在底座顶端的适当位置开一个定位螺孔, 在螺孔内拧入紧定螺钉。相应地在偏心轮的适当位置开5个定位孔。当偏心轮需要定位时, 拧动紧定螺钉, 使紧定螺钉进入偏心轮的定位孔内。反之松开紧定螺钉。优点是:定位准确、偏心轮不再反弹。缺点是需要手动操作紧定螺钉, 很不方便。

图5所示为防反弹方案2;将偏心轮的5个凹坑打穿, 当偏心轮需要定位时, 滑动柱在弹力的作用下穿透偏心轮的凹坑, 起到很好的定位作用。当需要旋转偏心轮时, 用手向左推动顶杆并压住即可。优点是:定位牢靠、偏心轮不再反弹。缺点是多了一个附加动作。

图6所示为防反弹方案3:在底座顶端的适当位置加一个定位柱, 在偏心轮的相应位置加5个定位孔。当偏心轮需要定位时, 定位柱在弹力作用下压入偏心轮的定位孔, 加强定位效果。优点是:加强了偏心轮的定位效果, 使偏心轮反弹几率大大降低。缺点是增加了零件, 产品成本相应地有所提高, 并使产品外观发生了变化。

图7所示为防反弹方案4:在偏心轮的适当位置开一个定位孔, 同时在底座配合孔的相应位置开5个定位槽。当偏心轮需要定位时, 止弹柱在弹力的作用下进入底座配合孔的定位槽内, 起到加强定位的作用。优点是:在外观上不发生改变, 加强了定位作用。缺点是安装很不方便。

前几种防反弹方案各有优缺点, 能不能找出一种方案既能有效地解决反弹, 又不增加零件和成本, 同时在外观上不发生改变呢?

我们经过上千次的试验发现, 当胶室玻璃的厚度为1.5mm时, 偏心轮在相对应的位置上不反弹。当胶室玻璃的厚度为1.0mm时, 偏心轮在相对应的位置上容易发生反弹。经过分析发现, 当胶室玻璃的厚度为1.0mm时, 偏心轮对应的位置不合适。这个位置使图8中的胶垫的压缩形变大大增加, 在胶垫反弹力增大的情况下, 偏心轮很容易发生反弹。因此当胶室玻璃的厚度为1.0mm时, 需要重新考虑偏心轮的定位位置。

图8所示为防反弹方案5:当胶室玻璃的厚度为1.0mm时, 旋转偏心轮到图8所示位置进行定位。这样就消除了偏心轮所受到的来自胶垫给予的旋转力矩。从而彻底地消除了反弹现象。

当偏心轮旋转到图8位置时, 胶垫受到向下的压力大大增加, 胶垫的压缩形变会发生很大改变, 因而需要对偏心轮前端的偏心圆柱进行处理。

图9所示是偏心轮前端的偏心圆柱加工图。把偏心圆柱从顶端往下去掉1.8mm并磨平。这样做既减少了偏心轮向下的压力, 又增大了偏心轮的定位稳定性。

按图8所示方案改进后, 偏心轮不再出现反弹, 且零件没有增加, 同时在外观上没有发生改变。

按照上述方案改进后的24DN制胶器被做成多款样式的产品并重新推向市场后, 得到了用户的肯定和认可。并且用户可以根据自己的喜好来挑选自己中意的样式。经过一年多的市场反馈, 24DN制胶器性能稳定, 不再出现卡死和反弹, 深得用户的喜爱。

参考文献

[1]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社, 1993.

螺栓夹紧机构的设计 篇2

关键词：螺栓夹紧夹紧力机加工

0引言

不论是传统制造业，还是现代制造业，夹紧机构都十分重要。夹紧机构对加工质量、生产率和产品成本都有直接的影响。夹紧是否牢靠，是否合理，直接影响到工件的加工质量和生产效率，关系到加工过程中的安全。用螺栓直接或者与其它元件组合实现夹紧工件的机构，称为螺栓夾紧机构。它具有结构简单、通用性好、夹紧可靠、行程不受限制等优点，在机加工得到了广泛的应用。

1.螺栓夹紧机构设计要点

1.1 合理螺栓夹紧结构

合理螺栓夹紧结构，必须综合考虑夹紧力的方向、作用点和大小，从而保证工件在加工过程中具有工件稳定性和生产安全性。

（1）夹紧力的方向。夹紧力W方向应尽可能垂直与工件的主要定位基准面。如图1，圆孔中心与A面有垂直度上的要求。因此夹紧力方向应垂直于定位基准面，使得A面与基准面贴合，保证孔与孔中心的对齐。

图1夹紧力的方向与定位基准面垂直另外，夹紧力方向尽量与切削力方向保持一致，这样夹紧力可以小些，而且夹紧结构也比较简单。

（2）夹紧力的作用点。首先，夹紧力应作用在主要支撑面上，避免重复力矩的产生，保证夹紧稳定可靠。如图2（a），夹紧力应作用于支撑面上。若作用于支撑面外，如图2（b）所示，将会产生额外的力矩T，从而破坏正确定位。

图2夹紧力作用于支撑面上 其次，夹紧力作用点应处在工件刚性较好的部位，以减小工件夹紧变形。图3（a）所示，若夹紧力作用在工件中间处，工件容易产生变形。为防止工件变形，应把力作用在工件两侧，如图3（b）示。

图3夹紧力的作用工件刚性较好的部位再次，夹紧力作用点尽可能靠近加工面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩，并防止或减小工件振动与弯曲变形。如图4，在加工面附近增加辅助支撑，施加夹紧力，以防工件加工时发生弯曲变形。

图4夹紧点靠近加工表面 （3） 夹紧力大小。工件在实现定位之后，将在加工过程中受到切削力、重力等外力作用，如果夹紧力过小，工件将处于不稳定状态，工件在外力作用下会产生位移，进而破坏工件在定位过程中获得的正确位置，损坏刀具以及机床，甚至导致人身事故。但是，当夹紧力过大，尽管工件能处于稳定状态，但工件和夹紧机构将被引起各种不适当的变形而产生夹紧误差[1]。

1.2 螺栓夹紧力大小的计算[2]

工件在切削过程中，切削力的大小不是固定不变的。切削力的大小可根据金属切屑原理进行计算，然后考虑安全系数，作为真正需要的夹紧力，即下式

WT=KP

其中，WT是需要的夹紧力，P是指在最不利的情况下，由切削原理公式计算得出的理论上的切削力，K是安全系数，其数值一般为2～3.螺栓夹紧机构所能产生的夹紧力应大于或等于才算可靠。

2.螺栓夹紧机构在机加工中的运用

2.1螺栓夹紧机构

结构简单，自锁性好，固定后稳定可靠，主要部件由螺钉、螺母、垫圈和压脚等组成。其结构主要有两种形式：螺栓直接接触工件（球面接触和平面接触）和压脚接触工件两种形式。

图5是螺栓直接接触工件。主要用于毛料加工和夹紧力要求不大的场合。

图6为压脚直接接触工件。螺栓上直接装有手柄，方便操作。若是螺栓头部直接对工件表面施加夹紧力，螺栓转动时，容易损伤工件表面或使工件转动。因此目前大多此螺栓夹紧机构下端都带有压脚，通过它夹紧工件。压脚与螺钉之间有间隙，压脚可以摆动，以保证与工件表面有良好的接触[3]。

2.2杠杆夹紧机构

利用杠杆原理来夹紧工件，主要由螺栓、螺母和压板组成。常用于圆柱面和斜面等工件的夹紧。

（1） 圆柱面夹紧。图7是圆柱面夹紧结构。左侧螺栓是固定的，并起到支点的作用，通过调节右侧螺栓上的螺母，使压板右端受力，

图5螺栓直接接触工件图6压脚直接接触工件起到杠杆的作用，与V型块一道夹紧工件。

（2）斜面夹紧。图8是斜面夹紧机构。弧形压板右端节点起到支点的作用，调节螺母，压紧压板，产生纵向压紧力，而弹簧压缩变形后，产生横向压紧力，使得弧形压板通过工件的斜面夹紧工件。图7圆柱面夹紧图8斜面夹紧3.结论

螺栓夹紧机构多种多样，只有根据机加工的工艺要求和每一种机构自身特点，才能设计出满足机加工要求的合理、高效的夹紧机构。

参考文献：

[1]秦国华， 张未红. 机床夹具的现代设计方法[M]. 北京： 航空工业出版社， 2006

[2]徐鸿本. 机床夹具设计手册[M]. 沈阳： 辽宁科学技术出版社， 2004

定位夹紧 篇3

在机械加工设备当中, 很多设备如刨床、铣床、钻床等都具有T型槽工作台, 作用是安装如平口钳、分度头等通用夹具, 或是直接把待加工工件安装在上面, 利用T型槽、T型螺栓、螺母、压板等夹紧装置, 对工件进行定位加工。但是对于大中型工件的粗、精加工, 如图1所示方型工件, 不允许加工前有任何工艺凸台或工艺孔, 而且工件平面的刨削、铣削加工通常用T型螺栓、压板夹紧工件定位, 加工时不能一次走刀完成整个面的加工, 因为刀具会与压板和螺栓发生干涉, 必须要在进给过程中停下, 更换装夹位置, 这样就出现断续切削和接刀现象, 造成质量和生产效率的下降。为此, 设计制作了定位夹紧块夹具, 在生产实践中得到了广泛的应用。

2 夹具结构及工作原理

图2为定位夹紧块组合夹具样图。尺寸可根据设备、工件情况做出调整。尺寸是指T型槽的槽宽、设计键宽、T型螺栓、上下定位块螺栓槽和孔径等。

工件定位如图3所示:装夹工件时, 使用两对定位夹紧块夹具, 对称放置到工件的两面, 根据夹紧距离情况先调整下定位块位置 (下定位块有与T型槽配合的键) 然后用扳手拧紧螺母1, 使下定位块定位夹紧。上夹紧块可以在25°斜面上有前后滑移, 用扳手施加扭矩拧紧螺母2, 产生对上夹紧块的垂直作用力, 使上夹紧块接触工件, 垂直力F产生摩擦力, 最终在正压力和摩擦力的作用下使工件实现夹紧定位。

3 结论

本夹具装夹工件操作方便, 快捷、省时、省力, 实现了一次性装夹可完成上、侧平面及沟槽的粗、精加工。通用性好, 适用范围广, 可制作成通用夹具普及使用。降低操作者劳动强度, 减少辅助时间, 提高生产效率。

定位夹紧 篇4

关键词：轴类零部件,自动定位,浮动支撑,自动夹紧

0背景技术

我们知道, 现有机械加工行业中的铣削、车铣复合加工、刨削和钻削等加工中, 对要求确定加工圆柱形工件确定轴线或加工中心平面定位、夹紧, 通常采用卡盘、顶尖或分度头等完成工件定位与夹紧;长轴或细长轴的加工通常采用跟刀架或千斤顶辅助支撑, 特别是在车铣复合加工、数控加工、专用机床加工中, 定位、支撑、夹紧工件占用时间过多。

本文提供一种方法和装置能有效提高加工效率和质量。该装置安装、调整、使用方便, 适用于通用机床、专用机床及数控加工机床。该装置能与机床NC编码系统、PLC控制系统结合为整体, 实现高效率加工。

1 工作原理

一种自动定位、夹紧方法及装置 (见附图) 。由底座、燕尾楔形工作台、压紧支座、螺栓、螺母、螺钉等构成对该装置中心高度调整;由左燕尾滑板、右燕尾滑板、V形压板、液压缸、齿轮、齿轮轴、导向套、燕尾导向压板等构成定位、夹紧工件和确定轴线位置, 适合机床独立使用该装置;卸掉螺栓及齿轮轴可实现浮动支撑、夹紧工件, 适合机床辅助使用该装置。

2 结构方案实施

如附图所示, 一种自动定位、夹紧方法及装置, 由底座、燕尾楔形工作台、左燕尾滑板、右燕尾滑板、V形压板、液压缸、齿轮、齿轮轴、导向套、燕尾导向压板、压紧支座、定位块、定位套、定位轴、轴承注油杯、行程开关、开关调整板等组成。

其特征:

(1) 底座设计有斜面, 两侧配合燕尾楔形工作台, 以为调整该装置定位、夹紧工件中心高度, 利用设有螺栓、螺母、螺钉定位、夹紧底座与燕尾楔形工作台。

(2) 由左燕尾滑板、右燕尾滑板、燕尾导向压板、液压缸等组成该装置的定位、夹紧开合。其导向燕尾设有润滑油槽, 可定时手动加入或自动由加润滑油系统润滑。夹紧工件的夹持力由下列

公式计算:

其中, F—夹紧力 (n)

D—活塞或柱直径 (m)

d—活塞杆直径 (m)

P—夹紧缸油压压力 (Pa)

η—液压缸机械效率 (通常取0.9)

(3) 由齿轮、上压盖、轴承、定位轴、定位套、防松垫、螺钉组成, 主要功能是传递来自液压缸推拉力及V形压板的开合度。V形压板4的开合量由行程开关41的位置决定;V形压板4的夹紧力由上面公式计算, 夹紧信号由液压系统压力继电器与NC或PLC控制系统给定。

(4) 由分别安装在左燕尾滑板和右燕尾滑板上的齿条轴、导向套、调整螺栓、夹紧螺栓、紧定螺钉、导向螺钉、防松螺钉等组成, 主要功能是调整上述零部件加工、装配的综合误差和间隙;调整该装置夹紧轴线与机床加工零部件轴线重合。

(5) V形压板分别安装在左燕尾滑板和右燕尾滑板上, 用螺钉链接。主要功能是夹紧被加工轴类零部件。注意:夹持毛胚时, V形压板的材质, 热处理硬度要高于被夹持件硬度;夹持精加工件时, V形压板的材质, 热处理硬度要低于被夹持件硬度。

(6) 液压缸用螺钉紧固在右燕尾滑板上;将液压的推出轴用螺母紧固在左燕尾滑板上。其主要功能是按指令夹紧或松开工件。

(7) 分别把开关调整板、行程开关通过螺栓、螺钉紧固在左燕尾滑板和燕尾楔形工作台上。其主要功能是调整松开工件开合行程。

(8) 将橡胶防尘板分别紧固在左燕尾滑板和右燕尾滑板上, 其主要作用是防尘。

(9) 将两件定位块用螺钉紧固在底座上, 实现该装置与机床工作台T型槽定位链接。

另, 该装置卸下定位轴、定位套, 让齿轮在两个齿条轴之间游动, 可实现该装置的浮动支撑和自动夹紧功能。附图说明 (见图1) 。

3 结束语

一种自动定位、夹紧方法及装置的创新设计, 使得机械加工, 特别是在加工细长轴零部件的过程中, 可做机床附件或单独使用该装置。该装置的创新设计, 便于与数控机床的NC编码系统或PLC控制系统有机结合。在使用该装置过程中, 调整方便、精度高、支撑稳定、定位夹紧效率高, 方便维护、维修, 适合机械加工领域应用。

参考文献

[1]曲彩云, 曾红.机械设计手册 (第四卷) [S].机械工业出版社, 2006 (06) ISBN.7-111-14736-7.

[2]张利平, 邓钟明.液压气动系统设计手册[S].机械工业出版社, 1997 (06) ISBN.7-111-05519-5.

定位夹紧 篇5

机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程,其目标是“稳,准,快”,称之为自动机床,能够完成冲孔的装置称之为自动冲孔机床。如对一个环形箍状的工件表面进行钻有规律或者是有位置精度要求的孔,这类机床就发挥了极其重要的作用,其中工件的定位装置就成了自动冲孔机的关键机构,定位装置的设计是建立在各种工件的外形之上,下文中定位装置的设计主要针对环形箍状的工件。

2 定位夹紧装置的设计要求及方案

无论设计什么样的机器或者机构都要满足一定的设计要求,这样才能达到该机器或机构的性能,为了使环形箍状的工件达到使用要求,设计的定位夹紧装置需要满足一定的设计要求,如下[1,2,3,4,5]。

(1)准确定位:对于这样一个特有的工件,要在指定的地方打孔,那么需要先固定使工件正对准刀具。

(2)光洁度,防止表面刮伤:工件材料为铁皮,为外观件,表面的光洁度有很高的要求;也就是在固定和加工的过程中,工件的表面不能有划伤,凹坑和污渍。

(3)安全,防止人员受伤:在利用冲针大力而且快速的工作过程中,人员疏忽会导致工伤和意外发生。因此对这个装置要做到安全方面的保护。

(4)快速,操作简单:此工件为批量生产的,产量很大,因此加工效率作为主要设计目标;同时操作上只需要技术一般的工人,只要通过简单的培训即可使用此装置。

为了使该装置满足以上的设计要求,提出设计方案为:利用仿形法[6]和防呆设计[7]的原理进行对工件进行定位,采用电磁吸盘的方式进行夹紧,同时采用安全光幕[8]的原理和开关串联的方式作为安全装置。

3 定位夹紧装置机构设计

3.1 工件的概述

需要加工产品的外形一个环形箍状,其厚度为0.8mm的铁片的拉伸件,上有4个孔,为不规则分布,利用其中一个空做定位,成为定位孔,对该工件进行打孔的位置正好为选定孔的右上方。通过Solidworks绘图软件绘制其示意图如图1所示。

3.2 定位装置

针对图1所示的产品形状,应用加工齿轮的仿形法来设计定位装置。仿形法是利用与齿轮的齿槽形状相同的刀具直接加工出齿轮齿廓的。铣刀绕自身轴线回转,轮坯沿本身轴线移动,当铣完一个齿槽后,轮坯退回原处,再用分度头将轮坯转过360/Z度;同样方法铣第二个齿槽,重复进行,直至铣出全部轮齿。利用这一原理设计的定位装置即仿形结构如图2所示,完全按照产品的内腔结构,将工件套在仿形机构上面,作为放置、辅助固定产品的定位装置。

为了发挥此定位装置的效率,还应用了防呆设计原理,是一种预防矫正的行为约束手段,运用避免产生错误的限制方法,让操作者不需要花费注意力、也不需要经验与专业知识即可直觉无误完成正确的操作。在工业设计上,为了避免使用者的操作失误造成机器或人身伤害(包括无意识的动作或下意识的误动作或不小心的肢体动作),会针对这些可能发生的情况来做预防措施,称为防呆。此装置的防呆机构如图3,是在工作台的左侧增加一个立柱,防止将产品倒置,以及在不正确的方向进行加工,也是为了减少操作者辨认圆形箍的方向的时间,增加工作效率。

3.3 夹紧和安全装置

将产品套在该仿形结构上便于夹紧,利用产品本身自有的孔,在仿形体最方便的一侧加一个立柱作为防呆设计,以防止产品倒置;减少使用机械的夹具等固定装置,避免擦伤划伤工件表面,并且方便拆装加工工件;因此采用电磁吸盘作为夹紧装置,将电磁装置按照仿形结构的原理直接和定位装置做成一体,当电磁铁通电后产生10kg的吸引力将产品牢牢固定在仿形体上。

安全光幕由投光器和受光器两部分组成,投光器发射出调制的红外光,由受光器接收,形成了一个保护网,当有物体进入保护网,会有光线被物体挡住,通过内部控制线路,受光器电路马上作出反应,即在输出部分输出一个信号用于机床刹车。为了减少制作安全防护门,减少操作人员的频繁开关,减少操作人的工作量,提高生产效率,安全装置采用安全光幕的原理设计而成。同时在电气控制部分采用串联开关的原理,设计两个开关按钮,只有双手同时按下按钮才能启动冲针下降,在操作冲床时发生最多的事故就是把手冲伤或者冲断,这样就可以避免了伤害。

4 结论

通过应用仿形、防呆、电磁和安全光幕的原理设计出的定位夹紧装置总体如图4所示。

该定位夹紧装置很好地解决了加工该产品时所遇的难题,大大提高了生产效率,降低了工人的劳动强度,使得该机床在结构上大大简化,并且很多部件都可以标准化。目前该装置还存在一些不足,如加工的产品比较单一,不能满足多样性等,但只要在定位装置上进行不断的改进,也可以做到加工产品的多样性。

摘要：在生产中,圆形箍状产品的表面打孔是十分麻烦的,除了需要特定的夹具治具之外,人工钻孔的方向和大小也会有很大的误差,并且在较坚硬的金属夹具固定之后很容易在表面产生划伤,影响工件的外观。为了解决报废率高,外观的光洁度低的问题,设计了这套自动冲孔设备,可以简单地固定产品,快速钻孔,在安全可靠的前提下大大减少了人工定位夹紧的时间,并提高了打孔位置的精确度。

关键词：自动冲孔,安全可靠,精确度

参考文献

[1]闻邦椿.非标准机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2010.

[2]靳同红,王胜春.工程机械构造与设计[M].北京:化学工业出版社,2009.

[3]胡赓祥,蔡珣,戎咏华.材料科学基础[M].上海:上海交通大学出版社,2010.

[4]束德林.工程材料力学性能[M].北京:机械工业出版社,2007.

[5]杨叔子,杨克冲.机械工程控制基础[M].武汉:华中科技大学出版社,2005.

[6]邹慧君.机械设计原理[M].上海:上海交通大学出版社,1995.

[7]吴宗泽.机械结构设计[M].北京:高等教育出版社,1988.

[8]梁景凯,盖玉先.机电一体化技术与系统[M].北京:机械工业出版社,2006.

定位夹紧 篇6

目前, 国内客户在使用夹紧系统时, 遇到的问题是多种多样的, 这一期我们集中介绍几种较典型的问题和解决方法。

2 上模移动夹紧器故障

2.1 连接夹紧缸的液压软管破损

高压油管 (软管) 的破损会导致油压丧失。尽管系统设置了液控单向阀, 油管破损并不会导致夹紧失效, 但由于油管破损造成停机对用户的影响和损失是显而易见的。通常选用的液压夹紧器的工作油压在100bar~400bar, 操作工通常对这种油压下的泄漏会感到非常恐慌。事实上, 当油管出现破损漏点时, 泄露导致的油压的下降会自动使系统卸荷, 液压油由于缺乏后续油压会在露出油管的瞬间受外界空气影响呈现雾化, 所以油管破损导致的泄漏不会对操作人员带来人身伤害。当看到雾化的油雾出现在油管上时, 就可以确认油管发生了破损。

造成油管破损的原因是多种多样的, 但根据过去近十年来的统计分析和测试, 最主要的原因是:软管接口结构对软管造成压力不匀和疲劳磨损。图1是容易引起软管破损的接口结构。

由于接口对软管的包合不是整圆周, 软管沿圆周的各个点所受的内外压差会有很大的不同, 这种压力差的不同会导致软管的微量变形。在软管不断往复弯曲的累积过程中, 压力差和微量变形加剧了软管壁的疲劳受损, 最终导致软管破损泄漏。对于这种状况, 建议用户在选配软管时选用图2所示的接口结构, 这样油管破损的问题就不容易发生了。

2.2 移动式液压夹紧系统的主螺杆断裂 (图3)

M24的主螺杆断裂对于用户是一件非常头痛的事情。螺杆的断裂点通常在螺杆上下1/3的地方, 有时甚至会发生在夹紧缸的内部。螺杆的断裂会直接导致该夹紧点的夹紧丧失。当然单个夹紧点的夹紧丧失并不会导致模具夹紧状态的变化, 但是由于某些没有机械自锁的夹紧器监控的是油压, 螺杆的断裂无法体现出来, 这是一个严重的安全隐患。

螺杆断裂的原因非常复杂, 可以肯定的是, 这种断裂与螺杆目前选用的材质无关。综合断裂螺杆的实样收集和各项试验, 可以确定引起螺杆断裂的主要原因是安装对位不准。通过实地调研, 我们注意到有些移动式夹紧系统仅仅通过四个安装螺栓固定安装于滑块的前后侧。事实上, 移动式夹紧器的安装定位非常重要, 需要先以两个对称分布于中轴线两侧的定位销将基座定位准确, 然后才依序拧紧螺栓, 如图4所示。

如果没有定位销, 安装螺栓间的螺纹间隙会引起基座安装位置的偏差, 造成螺杆进出滑块的阻塞或冲击, 长期往复运动中的阻塞或冲击造成的疲劳损伤会最终造成螺杆的断裂。

3 移动工作台夹紧器故障 (图5)

目前, 引进西方先进的块式移动工作台夹紧器 (PDV) 的生产厂家不在少数。近来用户单位反映遇到了两大类故障:漏油和动作不到位。PDV块式夹紧器是属于液压驱动的机械自锁式夹紧器, 是属于免维修的先进技术产品代表, 价格比较高。所以一旦出现问题用户都比较着急。

3.1 漏油

这里所说的漏油通常发生在侧面法兰盖或后侧面的接近开关动轴座位置。漏油不仅仅污染了工作场所的地面, 最终还将影响到移动工作台夹紧或松开动作的实现。根据多个实例调查和深入分析, 发现引起漏油的并不是夹紧器本身, 真正的原因是:

(1) 液压管路中含有大量空气, 当空气移动到活塞位置时, 使得活塞运动突然失衡导致急剧加速, 撞击端盖, 最终使端盖螺栓变形, 端盖密封失效, 产生泄漏。

(2) 因为液压系统中没有独立的不低于20μm滤网等级的过滤器, 而液压油的循环运动和泵的作用, 使液压油中生成或从管路中带出一些杂质。这些杂质顺着油路流向夹紧器, 其中的较大颗粒会破坏接近开关动轴的密封表面、动轴座内壁和密封圈套环, 从而导致泄漏。

(3) PDV是机械自锁式夹紧器, 夹紧力的产生和维持来自其内部机械结构, 液压只是起到一个转换状态的“开关”作用。因此, 在夹紧或松开后, 液压系统的压力应该为零, 只有在状态转换时才会产生油压。有些用户在自配液压系统时, 将系统压力始终保持在工作压力, 压力稍有下降就启动油泵补压。这样, 整个夹紧器的密封系统始终处于油压作用下, 很容易因疲劳而降低密封效果, 并降低使用寿命。另外, 过于频繁启动的油泵会加速液压油中杂质的生成, 这样的恶性循环会加速夹紧器密封的破坏, 导致泄漏。

因此, 我们建议用户首先检查液压控制系统的设置是否合理, 避免整个系统的长期恒压, 确保油压变化符合夹紧器的使用要求;其次, 在液压系统的最高点进行空气排放, 充分减少管路中的空气含量, 并在液压系统中安装独立的不低于20μm滤网等级的过滤器;检查或更换侧端盖密封圈、安装螺栓、接近开关动轴、动轴座及其密封元件;通过多次泵油充分清洗回路。这样, 绝大部分的漏油情况就不会发生了。

3.2 动作不到位

按要求, PDV的夹紧动作是, 夹爪在油压作用下向前方伸出, 到达夹紧位置上方后向下运动, 在夹爪向下的过程中, 接近开关动轴开始移向触点, 当动轴到达设定为指触碰接近开关时, 夹爪指触到夹紧面, 完成夹紧。问题是当夹紧器的夹爪还没有到达夹紧位置上方时就开始往下运动, 这样就无法准确夹紧移动工作台。

根据分析和实例拆解, 我们确认问题是由夹紧器内部的一个单向阀被大颗粒杂质阻塞无法正常工作造成的。维修很方便, 更换一个单向阀就行了。但是这样并没有彻底解决问题, 因为这个杂质从何而来?如何确保不会有新的杂质再次侵入单向阀?在这种情况下, 建议用户为夹紧系统单配一个不低于20μm滤网等级的过滤器, 拆下损坏的单向阀, 通过多次循环泵油彻底清洗管路系统, 然后装上新的单向阀。只有这样才能从根本上解决问题。

4 滑块锁定机构故障

滑块锁定机构 (图6) 是压力机重要的安全装置, 一旦出现问题, 将无法确保压力机在停机维护阶段滑块被可靠锁定, 产生重大安全事故隐患;另外, 在锁定状态出现故障无法解开锁定会影响压力机的正常调试与使用。滑块锁定机构的故障通常也不是来自锁定器本身, 到目前为止, 我们发现主要有以下两类问题:

4.1 锁定后无法松开或松开后无法锁定

这种动作功能缺失, 主要原因是电气控制连接错误, 使接近开关的信号不能正确发出, 导致动作逻辑紊乱。对这种情况, 我们建议用户单位仔细比对控制原理图检查电控连接。一般更正电控连接后, 动作就恢复正常了。

4.2 锁定行程途中被卡住

这类问题的主要原因是在没有建立互锁控制的情况下, 在锁定器处于锁定状态时, 强行开机, 导致锁定主轴变形, 甚至可能导致锁定器内部传动看不见的变形或损坏。这样在以后的锁定动作中, 变形的锁定轴会被支架卡住, 无法到设定位置实现滑块锁定。遇到这种情况, 需要根据锁定器的实际损坏情况确定是否更换锁定轴和更换哪些受损的内部零部件。滑块锁定器如果被卡住, 按动松开按钮不起作用, 我们可以通过手动反转锁定器顶部的电机来人工松开锁定器, 以便进行下一步的拆卸检查。

5 结束语