一種多工位液壓夾具的改進設計

蔣亞風

摘要：本文分析了某六工位液壓夾具的結構、工作原理及優缺點，對該六工位液壓夾具的結構，液壓油管布管進行了優化設計，采用了內部孔道作為油孔的方式，使得夾具的結構更加緊湊、簡潔，降低了安裝難度和后期使用、維護成本。

Abstract： This paper analyzed some six-station hydraulic fixture structure， working principle， advantages and disadvantages， optimized the structure of the six-station hydraulic fixture and the hydraulic tubing layout， with the method of the internal hole as oil hole， the fixture structure is more compact， concise， reduce the difficulty of installation and use， maintenance costs later.

關鍵詞：液壓夾具;多工位;液壓缸;夾具體;改進設計

Key words： hydraulic fixture;multi-station;hydraulic cylinder;fixture body;improved design

中圖分類號：TG385? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）22-0065-02

0? 引言

隨著產業和技術的發展，傳統制造業轉型升級已是必然趨勢，特別是“中國制造2025”戰略的深入實施，自動化、柔性化、智能化裝備及產線得到了廣泛的應用，而具有可控制功能的自動化夾具是實現自動化生產的必要工藝裝備[1]，而在機械切削加工過程中，采用液壓動力的自動化夾具得到了廣泛的應用。液壓夾具的應用不僅滿足了生產廠家對生產過程自動化的需要，還提高了生產效率，降低了勞動強度[2]。另外，采用液壓夾具可以快速準確的確定工件、刀具、機床之間的相對位置，工件的裝夾定位精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響[3][4]。如果自動化夾具設計不當，則有可能帶來安裝、調試或者后期使用過程中的不便，影響夾具效能的發揮，增加使用、維護成本，嚴重的導致不能滿足工藝要求，夾具報廢，因此在設計過程中，應充分考慮影響夾具功能實現的各方面因素。本文對某六工位液壓夾具進行了分析，提出了改進意見和方案。

1? 問題的提出

如圖1所示，為某公司生產的六工位液壓夾具，該夾具由液壓缸1、夾具體2、定位套3、開口墊圈5等零件組成，該夾具的使用很好的滿足了零件加工工藝要求，零件的加工質量和加工效率都得到了很大的提高，達到了預期的目標[5]。但就如圖1所示的夾具結構而言，還有進一步提升和優化的空間，除零件的加工工藝，定位方案受特定的加工要求和技術要求影響此處不作評述外，本夾具至少還有兩處可以進一步優化：一是該夾具液壓缸采用了外接進出油管的形式，這種形式在單個液壓缸中并沒有什么不妥，也是最常見的一種形式，但在該夾具中有六個液壓缸，采用這種布管方式將會有十二根液壓油管布置在夾具周圍，這不僅使夾具的安裝布管麻煩，還給后期的使用和維護帶來了不便;二是開口墊圈的使用，雖然可以滿足工件的夾緊要求，但始終是需要人去操作，這也在一定程度上影響了夾具的效率，可以采用自動化程度更高的夾緊機構來代替人工裝卸開口墊圈。本文只針對第一種情況提出改進措施及具體的實施方案。

2? 改進思路與夾具油路設計

2.1 改進思路

針對上述提出的問題，可以借鑒液壓閥板的設計思路，將所有油路孔道集成在液壓夾具的夾具體和液壓缸剛體內部，通過改進液壓缸和夾具體的結構，在其內部鉆出相應的進出油口和必要的工藝孔，工藝孔后期用螺塞進行封堵，當液壓油從進油口進入夾具后，通過夾具體和液壓缸內部的相關孔道及工藝孔進入到液壓缸的工作腔，同樣回油腔的油液也是通過內部孔道及相關工藝孔最終從夾具體上的回油口排出，這樣就可以避免液壓夾具油管多、安裝、維護不便的缺點，而只需要在夾具體上設計一個進油口和一個回油口，夾具在工作過程中只需要在進出油口安裝兩根油管即可，結構示意圖如圖2所示。

2.2 液壓缸油路設計

根據總體設計思路，將液壓缸的結構進行了改進設計，液壓缸由缸筒、活塞桿、缸蓋三部分組成，在自動化夾具中應用的液壓缸，通常為了適應工件和夾具結構的需要，大多數是非標準結構的液壓缸。該設計中，由于液壓缸較小，故將缸筒和缸底、缸蓋和導向套、活塞和活塞桿分別做成整體，減少了零部件的數量，有利于減少后期裝配調試時間。此處主要體現液壓缸油路設計，故對液壓缸的一些局部細節進行了簡化處理。具體的油路設計如圖3所示，整個油路由進口工藝孔1、進油口2、進油口3、回油口4、回油孔5、回油工藝孔6組成。其工作原理如下：進油口3和回油口4設置在缸蓋端面，液壓油從進油口3進入，經過進油孔2和工藝孔1進入到液壓缸的無桿腔，活塞及活塞桿右行，有桿腔液壓油通過工藝孔6，回油孔5，從回油孔4流出。進油口3和回油口4應與夾具體上相應的進出油口相對應。必須注意，工藝孔1和工藝孔5必須用螺塞將出口封堵，才能保證液壓缸的正常工作。

2.3 夾具體的油路設計

如圖4所示為夾具體孔道結構示意圖，夾具體的設計應滿足相關的剛度、強度、結構工藝性、精度、安裝等要求，此處只顯示單工位的管路情況，并省略了其他相關的安裝孔。如圖4所示，夾具體上的管路系統由回油口1、進油口2、進油孔3、5、工藝孔4、回油孔6、8、回油工藝孔8組成，其中進油孔5將每個工位的進油孔（孔3）和進油工藝孔（孔4）全部連通，回油孔8將每個工位的回油孔（孔6）和回油工藝孔（孔7）全部連通，進油孔3與液壓缸的進油口對應，回油孔6與液壓缸的回油口對應，并用密封圈進行密封。具體油路通道關系如下：當壓力油通過進油口2進入夾具體后，經進油工藝孔4、進油孔5、3，分別進入到每個工位的液壓缸的進油孔從而推動液壓缸活塞桿伸出，同時，液壓缸排除的液壓油經其回油口進入到夾具體的回油口6、然后經過回油工藝孔7、回油口8、回油口1排出。同理，此處的所有工藝孔都需要用螺塞進行封堵。為了保證各液壓缸動作的速度，設計中應注意各孔道的大小規格，其中公共孔道的直徑應相對大些，如圖4中的孔5、孔8，工藝孔和各工位的孔道直徑要適當小一些。

此外，由于夾具體上除了油路孔道之外，還有很多規格不一的安裝孔，為了避免非連接油路孔系之間意外串通，同時也減少視圖，簡化圖紙，可以將多個表面上的孔進行編號，然后用表格來描述各孔的規格（孔徑、深度等）及孔道的通斷等情況，可以給加工和后期檢驗帶來方便。

3? 結束語

綜上所述，通過對六工位液壓夾具的液壓缸和夾具體的結構進行改進，將液壓進出油管道集成在了結構內部，使得夾具的結構更加簡潔，安裝調試更加方便，同時也提高了后期使用、維護的便利性。另外，該設計思路也可用于其他液壓夾具的設計中，特別是多工位夾具，液壓管路布置不便或者受限的場合。同時，需要指出的是，雖然該改進方式帶來了上述優點，但在加工過程中必須注意相關油孔通道的加工精度和安全距離，防止進、出油孔相互竄通，零件報廢，因此，在設計和加工上都提升了一定的難度。

參考文獻：

[1]姜旭峰，封光磊，寸花英，等.一種柔性生產線液壓夾具的控制技術[J].機床與液壓，2020，48（5）：143-145.

[2]范芳洪.淺談液壓夾具設計的方法[J].液壓氣動與密封，2015（8）：15-17.

[3]鄒德強.柔性線中典型液壓夾具的設計[J].制造技術與機床，2015（5）：84-86.

[4]齊育梅，劉洪濤，等.液壓夾具的設計原則及應用[J].科技創新與應用，2019（9）：94-95.

[5]韓廷意.六工位支重輪座液壓夾具設計[J].工程機械，2014，45（4）：60-62.