液壓夾具的設計原則及應用

劉 慧,王 振,趙玉鵬,張 蔚,劉 雷

（中國重汽集團濟南橋箱有限公司,濟南 250002）

液壓夾具的設計原則及應用

劉 慧,王 振,趙玉鵬,張 蔚,劉 雷

（中國重汽集團濟南橋箱有限公司,濟南 250002）

在機械制造企業，夾具設計重要的工具，其用途是非常廣泛的，根據不同的需要，夾具也有不同的設計。目前的機械制造中所使用的夾具包括焊接中使用的夾具、機械裝配中所使用的夾具、機床上所使用的夾具、檢驗的過程中所使用的夾具以及熱處理中所使用的夾具等等。這些夾具中，機床夾具的使用范圍是非常廣泛的。本論文針對液壓夾具的定位原則進行分析，還要對其后續的發展做出判斷。本論文針對液壓夾具的設計原則及應用展開研究。

液壓夾具；設計原則；應用

0 引言

微機控制電子式萬能實驗機多用于力學性能實驗，其噸位非常大，超過了600千牛。在實驗的過程中，為了避免產生實驗中打滑的現象，就需要對試樣施加非常大的夾持力，對于家具的要求也是非常高的。對于此，就需要遵循液壓夾具的設計原則，以確保夾具的使用中不僅安全可靠，而且耐用。具體如下。

1 液壓夾具的設計流程

在自動化技術還沒有興起的時候，工業企業的機械制造多會使用手動夾具，受到人為因素的影響，不僅工作的效率，而且還無法保證產品的質量。隨著工業企業在制造產品中采用了自動化技術，人力成本不斷地下降，設備的自動化運行效率也越來越高。液壓夾具是機械制造中不可或缺的工具，要對該種設備有效使用，就要從產品結構的角度出發對液壓缸的結構形式進行選擇。液壓缸有很多種，比較常用的液壓缸為四種：第一種為雙作用的單活塞桿夾緊液壓缸；第二種為雙作用的雙活塞桿液壓夾緊缸；第三種為單作用的單活塞桿帶彈簧液壓夾緊缸；第四種為單作用單活塞桿彈簧復位液壓夾緊缸。當對液壓夾緊缸進行設計的過程中，當高壓油液進入到腔體中，就會對活塞桿起到推動作用，使得活塞桿向右側移動；如果沒有高壓油液的作用，使得活塞桿向左側移動。液壓夾緊缸將液壓缸的參數確定下來之后，就可以根據外部負載對液壓缸施加壓力。液壓缸中，液壓回路的運行是由流量決定的，對液壓缸的運行速度會產生一定的影響。這些都是由液壓缸的元件結構以及規格所決定的。

液壓缸在運行的過程中，荷載的構成包括活塞桿的作用、導軌摩擦載荷的作用，夾緊力、重力、彈簧力以及所產生慣性載荷的作用下。對于荷載的計算，基本的條件是工件需要將彈簧力利用起來夾緊，此時夾緊力與彈簧力是相等的。如果需要將工件松開的時候，活塞桿的外力與彈簧力相等，而且活塞桿的外力隨著工件的松開而有所增大。

對于工作壓力的選定，需要考慮到荷載和設備。荷載與工作壓力之間所存在的關系是：荷載低于50千牛，工作壓力就會低于0.8千帕；荷載為5千牛至10千牛，工作壓力為1.5千帕至2千帕之間；荷載為10千牛至20千牛，工作壓力為2.5千帕至3千帕之間；荷載為20千牛至30千牛，工作壓力為3千帕至4千帕之間；荷載為30千牛至50千牛，工作壓力為4千帕至4千帕之間；荷載大于50千牛，工作壓力超過5千帕。

在對液壓缸的結構規格進行計算的時候，可以用如下的公式：

其中：A1所指的是無桿腔活塞的作用面積，是活塞作用面積的1/4；p1所指的是液壓缸工作腔壓力（帕）；D所指的是活塞的直徑（米）。

在對液壓缸的流量進行計算，公式如下：

其中，A所指的是液壓缸運行的有效工作面積（單位：平方米）；

ν所指的是活塞桿的運動速度與液壓缸體的運動速度與相對運動速度的比。（單位：米/秒）

2 液壓夾具的設計原則

在加工工件的時候，要對工件的位置予以確定，這是確保后續的加工工作順利展開的關鍵。為了保證加工的表面質量符合技術要求，就需要將道具和機床都進行調整，使得加工的位置正確。在操作夾具的時候，對于各項工具都要準確定位，諸如機床與工件之間、刀具與工件之間、夾具與工具之間的位置都要按照規定的要求確定好，經過檢驗之后確保加工的位置不會存在誤差。

在對液壓夾具進行設計的過程中，需要按照基準進行。液壓夾具設計的基準是非常多的，用于工序圖中對工序有效確定，對于液壓夾具的表面加工中，包括夾具加工之后的規格、形狀、所處位置等等各項基準都要明確。在液壓夾具的加工過程中，根據已經確定的基準對工件進行加工。當確定了基準位置之后，就可以確定工件的其他位置了。通常而言，在工藝規程的制訂過程中就需要將基準確定下來。

3 液壓系統的基本介紹

液壓夾具在應用中，是通過油壓缸來實現的，對油缸運行的動作予以有效控制，包括壓力的大小、動作運行的速度都通過液壓系統實現。從液壓系統的構成上來看，主要包括電機設備、注油器、油箱、油面計、單向閥、油泵、濾油網、方向控制閥、直立式的壓力表、壓力表的開關、節流閥、油路塊以及自然式的油冷機等等。

4 液壓夾具的應用

在目前的制造業加工生產中，不同的客戶對于產品的加工要求會有所不同，對于液壓夾具的基本功能要求是能夠在使用中精準定位，確保夾緊操作更為安全可靠，還要使液壓夾具的輔助性功能得以充分發揮，即要求液壓夾具要能夠自動接料、自動沖屑、對于工件生產所采取的防錯措施、對操作信息定位反饋等等。

目前的制造業的生產線普遍采用自動化技術，實現生產的自動化運行。液壓夾具使用自動化技術操作機械手，物流線自動化運行，使得加工生產全自動化運行。隨著自動化技術的不斷更新換代，液壓夾具會有更好的發展前景。

比如，恩派克液壓夾具具有良好的定位力，夾緊力也是非常強的。油缸所發揮的作用是夾緊和沖孔，使得油缸得到支撐，避免所加工的產品產生變形。恩派克油缸在機器人輔助加工中心固定好之后，可以起到有效的支撐和夾緊作用。

5 結束語

綜上所述，隨著工業現代化方向推進，制造業蓬勃發展起來，各種機械設備自動化運行，提高了產品制造效率，保證了產品質量。在制造生產的過程中，工裝夾具是重要的裝配，在自動化技術的推動下，產品設計更為靈活多樣，而且實現了批量生產，制造業呈現出規模化發展，企業的經濟效益明顯提高。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.020