臥式加工中心旋轉工作臺中心氣液通道設計

周 勇

（中國航空高科技股份有限公司南通航智裝配科技有限公司，江蘇 南通226011）

臥式加工中心旋轉工作臺中心氣液通道設計

周 勇

（中國航空高科技股份有限公司南通航智裝配科技有限公司，江蘇 南通226011）

介紹臥式加工中心旋轉工作臺中心設計氣液通道口，輔助工裝夾具動作需求，通道主要功能將液壓油或其他流體傳輸到夾具體內，實現裝夾零件的自動化。經過用戶的驗證，該結構具有合理性，穩定性。使臥式加工中心功能更加完善。

旋轉；油腔；密封

隨著制造業的發展，數控機床越來越普及，對機床自動化程度要求越來越高。為提高產品生產效率，零件裝夾定位的可靠性，減少人工輔助時間，適應先進加工技術的發展，較多的用戶提出在臥式加工中心旋轉工作臺上增加液壓出口及氣口，方便用戶在工作臺上安裝工裝夾具。對本單位臥式加工中心工作臺設計改進，解決此類問題。

1 原結構存在的問題

根據我廠生產制造的臥式加工中心MCH50，該臥式加工中心的工作臺采用自制的分度轉臺，工作臺中心無氣液通道。工作臺分度定位時需抬起后旋轉所需角度落下鎖緊，工作臺夾緊與抬起由油缸升降來實現，工作臺的旋轉由伺服電機轉動、渦輪蝸桿及齒輪傳動來完成，如圖1所示。用戶使用液壓夾具時因原有的升降油缸結構無氣液通道，通常在工作臺上方引進氣液管供工裝夾具使用。

圖1 原分度轉臺結構圖

因臥式加工中心工作臺是旋轉機構，導致氣液管路纏繞在一起，易斷裂、漏油、加工零件時與切削刀具干涉等現象發生，造成無法正常把氣液接入工裝夾具體，難以實現裝夾定位自動化，影響該設備的生產效率及可靠性。從而急需在工作臺中心增加氣液通道來解決問題。

2 通道口的設計原理及要求

首先針對工作臺工作原理和運動要求進行分析研究，進氣液處與出氣液處相對轉動。工作臺中心安裝了升降油缸，需從升降油缸入手，對升降油缸結構進行分析并進行設計改進，同時輔助增加對工裝夾具即執行元件液壓源及氣源的控制需求系統元件裝置。

當工作臺需分度動作時需脫開鼠牙盤，脫開鼠牙盤的距離為5 mm，因此油缸活塞行程為5 mm，此時油缸活塞與活塞桿參與上升運動。工作臺上升到位后旋轉分度，分度時轉臺轉速達到10 r/min，在工作臺旋轉時活塞不動而活塞桿參與旋轉，分度到位后通過液壓油推動使活塞與活塞桿帶動工作臺落下鎖緊定位。

此動作過程保證工作臺中心氣液通道將液壓油或其他流體傳輸到工裝夾具體保持通路，也可認為在加工時工作臺旋轉到任何位置需要保持夾具所需的壓力。

3 通道口設計及密封件選用

通過用戶的走訪，一般用戶工裝夾具需雙進雙出一氣路，來實現零件裝夾定位，機床工作臺中心總共需提供五個通道口。其結構如圖2，從機床氣液源系統裝置接入氣液源經管接頭1流進活塞6通道，再由活塞6通道進入活塞桿5通道，最后由過渡油路塊2、3上通道輸送到所需執行元件中。實現氣液通道暢通。實現此通道需對油缸的缸蓋9、活塞6、活塞桿5等零件結構進行設計，并選用合適標準件密封圈7、管接頭1等。

圖2 結構圖

首先考慮五個通道口在各個零件中實現，活塞6相當于套筒類型的零件，結構如圖3，在活塞壁上設計5個不同深度的通道孔（孔1-孔5），每個通道孔上設計管螺紋，方便油管接入。并在活塞內孔中不同位置設計與孔1至孔5一一相通的通道孔，便于流體流入，進入活塞桿5。活塞桿5相當于軸類零件，結構如圖4，在活塞桿上設計5個不同深度的通道孔，每個通道孔上方分別設計端面密封。由于活塞桿在工作時需參與轉動，因此活塞與活塞桿之間需形成過渡環形油腔，須在活塞桿外圓上設計5個環形油槽，每個環形槽底上設計與軸內的孔一一相通的通道孔，每個油腔兩邊設計密封溝槽，溝槽上安裝軸用旋轉格來密封圈7，可以把每個油腔隔開，活塞桿與格來圈裝配結構圖如圖5，目的是為了每個通道暢通，防止互相滲漏。之所以設計時選用此密封圈，因該密封圈由一個低摩擦的填充聚四氟乙烯密封環和一個橡膠彈性體（O型圈）組成，用于有旋轉或擺動運動的桿、軸、旋轉接頭等處，屬于內周密封，它是一種可承受兩側壓力或交變壓力作用與雙向作用的旋轉密封圈。工作時不爬行，無粘滯現象，抗磨性及尺寸穩定性好。工作臺本體4要補充設計便于安裝過渡油路塊2和3，過渡油路塊3安裝在活塞桿5上，過渡油路塊2在安裝工裝夾具時需要進行調整，不允許高于工作臺平面，防止氣液泄漏。因活塞上下運動管接頭1需與高壓軟管連接確保氣液不泄漏。

圖3 活塞

圖4 活塞桿

圖5 活塞桿與格來圈裝配圖

零件材料的選用在設計時非常重要，需要考慮材料的使用性、工藝性、經濟性等方面。活塞6與活塞桿7之間存在相對轉動，與油缸體8之間存在上下的運動關系而產生摩擦，為了提高零件的之間耐磨性，因此對活塞6的材料采用球墨鑄鐵，球墨鑄鐵特性具有中高等強度、中等韌性和塑性，綜合性能比較高。活塞桿7與油缸缸體8材質采用常規的45#鋼，總之不同的零件選用不同材質組合，有效防止它們之間因運動時互相咬死，導致增加機床故障發生幾率，有利于提高零件之間的機械綜合性能。

根據常用工裝夾具液壓原理需求，在機床總液壓站上設計預留兩路閥組，閥組具備可以調整液壓的壓力及流量的功能液壓原理圖6，保證夾具的動作要求。

圖6 液壓原理圖

氣的需求具備兩種功能，一種是夾具體有工件時作為氣密檢測，保證零件裝夾正確性，無工件時作為吹氣，確保定位面無鐵屑，兩種功能的實現通過氣動邏輯閥來實現。氣動原理圖7.

圖7 氣動原理圖

4 結論

通過以上的研究分析，設計，解決了夾具工裝管路的纏繞斷裂及氣液壓源等問題。總之設計產品必須契合客戶需求，對自身產品零部件結構分析研究、合理改進設計解決客戶所需的功能，此次結構改進設計對我們的產品提升一個檔次，功能更加完善，在客戶使用過程中沒有出現故障，運行平穩，升降缸處沒有漏油現象，動作可靠穩定。而且在汽車行業加工發動機缸體缸蓋組線得到應用。

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Design of the Gas Liquid Channel on the Center of the Rotary Table of the Horizontal Machiningcenter

ZHOU Yong
（China Aviation High Tech Limited by Share Ltd Nantong Chi Chi Assembly Technology Co.，Ltd.，Nantong Jiangsu 226011，China）

Design of the gas liquid channel on the center of the rotary table of the horizontal machining center to service for the action of the work fixture.The main function of the channel is to lead the hydraulic oil or other liquid to the fixture to realize the automation of the clamping.Though the verification of the user，this structure is reasonability and stability，it improve the function of the horizontal machining center.

rotation；oil chamber；sealing

TG659

A

1672-545X（2017）08-0245-03

2017-05-15

周 勇（1976-），男，江蘇南通人，大專學歷，工程師，現在主要從事機械產品設計工作。