基于内置活塞杆式液压缸与杠杆机构的夹紧装置.pdf

2 0 1 0年 2月 第 3 8卷 第 4期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUUCS F le b ． 2 0 1 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 4 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 0 4 ． 0 3 7 基于内置活塞杆式液压缸与杠杆机构的夹紧装置 盛小明，李欣 苏州大学机 电工程 学院，江苏苏州 2 1 5 0 2 1 摘要 创新设计了内置中孔活塞杆式液压缸，由该液压缸配合杠杆机构得到的夹紧装置刚性好 ，结构简单紧凑 ，加工 工艺性好 ，具有较高的力放大倍数 ，只需改变杠杆机构便可得到不同大小不同方向的输出力。 关键词内置中孔活塞杆 ；液压缸；杠杆机构；夹紧装置 中图分类 号 T H1 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 41 0 61 Cl a mpi ng De v i c e Ba s e d o n Pi s t o n- r o d Bun t i n wi t h Ho l e Cy l i nd e r a n d Le v e r a g e S HENG Xi a o mi n g． LI Xi n S c h o o l o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g ，S o o c h o w U n i v e r s i t y ，S u z h o u J i a n g s u 2 1 5 0 2 1 ，C h i n a 、 Ab s t r a c t P i s t o n r o d b u i l t i n w i t h h o l e h y d r a u l i c c y l i n d e r wa s i n n o v a t i v e d e s i g n e d ． C l a mp i n g d e v i c e w a s o b t a i n e d u s i n g t h i s h y - d r a u l i c c y l i n d e r wi t h l e v e r a g e ． T h i s c l a mp i n g d e v i c e wa s p rov i d e d wi t h b e t t e r r i g i d i t y，b e t t e r p r o c e s s i n g p r o p e r t y，s i mp l e s t r u c t u r e a n d h i s h a mp l i fi c a t i o n c o e ff i c i e n t o f f o r c e， o u t p u t f o r c e c o u l d b e i n c r e a s e d a n d r e d u c e d a n d t h e d i r e c t i o n o f o u t p u t f o r c e c o u l d b e c h an g e d b y c h an g i n g l e v e r a g e ． Ke y wo r d sP i s t o n - r o d b u i l t - i n wi t h h o l e ； Hy d r a u l i c c y l i n d e r ；L e v e r a g e ； C l a mp i n g d e v i c e 内置活塞杆式液 压缸也称无杆式液压 缸 ，具 有 刚 性 好 、结 构 紧凑 的 优 点 。常 用 的内置齿条式活塞杆 液压缸如图1 ，齿轮齿 条加工 复杂，且该 结 构液压缸仅适用于单 一 用 途 ，不 能 适 应 不 同使用条件和性能的 需求 。 图 1 传统的内置齿条 一 齿 轮活塞杆液 压缸 作者创新设计 了内置 中孔活塞杆式液压缸与杠 杆机构的液压 一机械复合夹紧装置，结构简单 ，加 工工艺性好 ，可满足 自动化设备模块化、可重用性、 兼容性和多种需求的特点，可以较小技术复杂性实 现较大的复合传动装置功能多样化。 1 基于 内置 活塞杆式 液压缸 与杠杆机构 的夹 紧 装置 在图 1 结构基础上，保留活塞和缸体结构，将齿 条活塞杆改变成矩形杆，在矩形活塞杆上加工一个 径向矩形孔，一只滚轮以适 当的间隙配合置于径向 孔中，以该 内置中孔活塞杆组成 的液压缸为基本结 构与杠杆机构机配合便可构成图2的基于内置中孔活 塞杆式液压缸与杠杆机构的夹紧装置。 在图 2的夹紧装 置 中，滚轮 的垂 直方 向运 动可增 加 一 个 自 由度 ， 这种径向孔 内用滚轮代 替以往的过渡滑块 的结 构，可 以将 滑动摩擦 改 为滚 动摩擦 ，大大减小 了摩 擦力。在滚轮 的中 心点处 配 合 各 种 机 构， 便可得到所需 的各种夹 紧装 置 。在 图 2结构 中， 当活塞在油液压力 的作 用下带动 中孔 活塞 杆水 平右移，点 A将绕 点 图2 基于内置中孔活塞 杆式液压缸与杠杆 机构的夹紧装置 转动 ，则滚轮的垂 直方 向运动增 加一个 自由度 ，补偿 点A垂直方向的位移。改变杠杆力臂时便可得到不同 的输出力，该装置的输出力为 一 r d- Ll p f 1、 ‘ 。 4 、 式中L ， 、L 2 为杠杆力臂 ，如图2所示。 如果将图 2装置 中的直杠杆改为有一定角度杠 杆，则可以在液压缸固定的情况下，通过杠杆角度的 改变而得到各不同方向的输出力。图3为基于中孔活 下转第 1 1 6页 收稿 日期 2 0 0 9一 O 3 2 3 作者简介盛小明，女，硕士，高级工程 师，主要从事液压 与气压 传动的教学与研究工作。电话0 5 1 26 5 1 1 5 5 3 6 ， 1 3 0 4 1 4 8 5 3 0 6。 E ma i l s h e n g x i a o mi n g s u d a ． e d u ． c n 。 1 1 6 机床与液压 第 3 8卷 序。在 F A N U C 0 i 系统 中， 5 0 2 1 一 5 0 2 3分别存放 、y 、z的当前机械坐标， 5 2 2 1 - - 5 2 2 3分别存放 G 5 4工件坐标寄存器中的 、l ， 、z值 ，其他参数 的含义可参考 F A N U C O i M a t e MB操作编程说明书。 4工件孔心找正的子程序 工件找正的子程序如下 O1 0 o 0 WH I L E [ 1 L T 5 4 ． 0 O R祥 2 G T 5 9 ． 0 ] D O 1 ； 3 0 0 01 P L E A S E GI V E T HE V AL U E F R OM 5 4 T O 5 9 ； END1； WH I L E [ 1 L T 5 4 ． 0 O R 2 G T 5 9 ． 0 ] D O 2 ； 3 0 0 01 P L E A S E G I VE T HE VA L U E F RO M 5 4 T O 5 9 ； END2； I F 『 1 N E加 1 G O T O 2 0 ； 15 4． 0 N2 0 } } 25 5 ． 0 1 0 0[ 1 5 4 ． 0 ] 2 0 ． 0 5 0 2 1 ； 1 0 1 [ 1 5 4 ． 0 ] 2 0 ． 0 5 0 2 2 ； 1 0 2 [ 一 5 4 ． 0 ]％ 2 0 ． 0 5 0 2 1 ； 1 0 3 [ 2 5 4 ． 0 ] 2 0 ． 0 5 0 2 2 ； 1 0 4 1 0 2一 1 0 0； 1 0 51 0 3一 1 01 1 0 6 a r c t a n 1 0 5 ／ 1 0 4 ； G 1； G6 8 X0 YO R1 0 6； M9 9 5工件孔心找正步骤 工件 找正步骤如下 1 将 O 1 0 0 0程序输 入 到数控 机床 的程序 存储 器 中 ； 2 将在系统参数 6 0 8 3赋值 2 0 0 ； 3 在 M D I 方式下，输入 M 2 0 0 A 5 4 B 5 5 5 4代表 存放孑 L 心 0 机械坐标的寄存器，如省略则默认为5 4 ； 5 5 代表存放孔心 0 机械坐标的寄存器，不能省略。 ； 4 将零件用压块压紧在工作台上，使用千分表 找正孔心 0 ，将孔心坐标存入 G 5 4寄存器中，再使用 千分表找正孔心 0 ，将孔心坐标存人 G 5 5寄存器中； 5 将机床工作方式切换为 自动方式 ，循环启 动程序 ，完成工件坐标系的自动旋转 ； 6 编写主程序加工周边小孔。 6 操作要点 1 M 2 0 0 A B 一 指令中，A和 B后面的值应在 5 4 5 9之 间 ，否则 系统会报警 。 2 工件坐标原点的值 本例 中指孔心 O ， 的坐 标必须存入 A后面的数值所对应的工件寄存器中， 另一点的值 本例中指孔心 O 的坐标必须存人 B 后面的数值所对应的工件寄存器中，否则将不能实 现工件的正确找正操作 。 参考文献 【 1 】顾京． 数控加工程序编制 [ M] ． 北京 机械工业 出版 社 ． 2 0 0 2 ． 【 2 】陈洪涛． 数控加工工艺与编程[ M] ． 北京 高等教育出版 社 ， 2 0 0 6 ． 【 3 】 F A N U C 0 i M a t e M B操作编程说明书， 2 0 0 7 ． 上接第 1 0 6页 塞杆 与曲杠杆机构 的夹紧装置 。 图 2 基于内置中孔活塞杆式液压 缸 与曲杠杆机构 的夹 紧装置 2结论 以内置 中孔 活 塞 杆 式 液 压 缸 为 基 本 结 构 ，配 合杠杆机构 可得 到不同用途、不 同使用 条件、不 同性 能 的夹 紧装 置 ，同 时 还 可 以进 行 更 多 的设 计 和 扩展 ，以适 应 各 种 不 同 自动 化 设 备 需 求 ，其 特 点是 1 所设计的液压缸结构摩擦力小，配合增力 机构后具有 较 大 的力放 大系 数 ，可 用较低 的液压 输 入压力得到较大的输出力，从 而达到降低功率消耗、 降低设备成本的 目的。 2 在不改变 液压 缸安 装位 置 的前 提下 ，改 变 杠杆机构可以得到任意方向的输 出力 。 3 内置 中孔活塞杆式液压缸配合各种杠杆机 构得到可重构液压 一机械复合夹紧装置，可实现 以 低重组成本和低开发周期得到具有高性能、高灵活 性的可重构产品，以满足市场对产品需求 的变化越 来越快、产品性能要求越来越高的特点。 参考文献 【 1 】 王维， 钟康民． 基于无杆活塞缸的双向对 中夹紧装置 [ J ] ． 机械制造， 2 0 0 7 9 7 3 7 4 ． 【 2 】柏青， 钟康民． 基于无杆活塞气缸的气 一 液复合传动增 压装置[ J ] ． 流体传动与控制， 2 0 0 6 1 0 3 1 3 5 ．