基于气动肌腱与杠杆-双面斜楔增力机构的高效夹具.pdf

基 于 气 动 肌 腱 与 杠 杆一双 面 斜 楔 增 力 机 构 的 高 效 夹 - l i t - 口申在福 1 , 2 口贾军朋 口钟康民 1 ． 苏州大学 机电工程学院 江苏苏州 2 1 5 0 2 1 2 ． 伟创力电子科技 苏州 有限公司 江苏苏州 2 1 5 0 2 1 摘要 介绍 了一种 以气动肌腱为驱动 ， 利用杠杆 一双面斜楔机构进行增 力的高效 夹具 。 该夹具的装卸时间与加工 时间重合 ， 高效节能 ， 绿 色环保 。 关键词 气动肌腱夹具杠杆 一 双面斜楔增 力机构绿色制造 中图分类号 T G 7 5 6 文献标 识码 B 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 1 0 0 3 0 0 6 0 0 2 气 动 肌 腱 是 一 种 高 效 的 能 量 转 换 器 ， 具 有 功率 一质 量 比高 、 结构简 单 、 摩 擦小 、 无污染 、 无相 对运 动机械 部 件 、 无易 损件 、 无泄漏等 突出优点 ， 在夹具 技术领域得 到 了重视 。 但 是 ， 气 动肌腱 是 只能提供 拉力 的单 向作 用元 件 ， 在 一 般 夹 具 中 ， 往 往 需 要 2 只 气 动 肌 腱 配 合 工 作 ， 即 一 只用来 夹 紧工 件 ， 另外 一只 用来 松开 工件 - 2 ] 。 由于 目前 气 动肌 腱 的fi r m相 对较 高 ， 这 无疑 会 对夹 具 的经 济性 指标产 生不利 的影响 。 我们 设 计 了一 种 气 动 肌腱 驱 动 的 双工 位 高 效 夹 具 ， 较 好 地 解 决 了上 述 问 题 。 1 工作原理与力学计算 1 ． 1 工 作 原 理 图 l 是 夹 具 的 工 作 原 理 图 。 当 右 侧 的气 动 肌 腱 内 部 充 入 压 缩 空 气 后 ， 就 会 产 生 径 向膨 胀 和 轴 向收 缩 ， 轴 向 收缩力 通 过铰 接在 恒 增力 杠 杆机 构 中部 的滚 轮 ， 传递 到 双 面 斜 楔 的径 向 矩 形 孔 的 右 侧 内壁 上 ， 推 动 双 面 斜 楔 机 构 向右 运 动 。 在 斜 面 的作 用 下 ， 右 边 的 压 紧斜 楔 向 下运 动 ， 从 而压 紧 右边 的工 件 。 此后 ， 便 可 对右 边 的工 件 进 行 加 工 。 右 边 的 工 件 被 夹 紧 时 ， 左 边 的 压 紧 斜 楔 在 复 位 弹 簧 的作 用 下 ， 处 于 最 高 位 置 ， 即工 件 松 开 位 置 。 所 以 ， 在 对右 边工 件进 行 加 工 的过程 中 ， 可 以对 左边 的工件 进 行 装 卸 。 而 当 右 边 的 工 件 加 工 完 毕 后 ， 使 换 向 阀 图 中 未 予标 出 切换 到左侧 气动 肌腱 充入压缩 空气 ， 右侧 气 动肌腱 释放压缩 空气状 态 ， 则左边 的工件 被夹 紧 ， 同时 松 开 了 右 边 的 工 件 。 同样 ， 当对 左 边 工 件 进 行 加 工 的过 程 中 ， 又 可 以 对 右 边 的 工 件 进 行 装 卸 。 由 于 装 卸 时 间 与 加 工 时 间 重 合 ， 因 而 较 一 般 的 夹 具 明显 提高 了生 产效 率 。 此 外 ， 每一 只 气 动肌腱 ， 既提 供夹 紧工件 的作用力 ， 又 提供松 开工件 的作 用力 ， 不存 在一 般夹 具 因单 独设 置 用 于松 开工 件 的气 动肌 腱 ， 从 收稿 日期 2 0 0 9 1 0 fl 2 0 1 0／ 3 而导致 功能 浪费 的问题 ， 所 以具 有较高 的经济 性指标 。 若 加 工 过 程 较 长 时 ， 可 将 斜 楔 机 构 的 楔 角 设 计 在 自锁 范 围 内 ， 这 样 ， 在 加 工 过 程 中可 对 气 动 肌 腱 停 止 供 给压缩 空气 ， 以利 于延长气 动肌腱 的使 用寿命 ， 以及进 一 步 节 能 。 需要 提请 读 者 注意 的是 ， 之 所 以在 双 面斜 楔 的径 向 矩 形 孔 放 置 滚 轮 机 构 ， 是 为 了 解 决 恒 增 力 杠 杆 机 构 自 由度 不 足 的 问题 】 。 1 ． 2 力 学 计 算 该 夹 紧 装 置 中 ， 对 工 件 的夹 紧 力 与 气 动 肌 腱 拉 力 F。 之 间 的 力 学 关 系 公 式 为 等 式 中 Z ， 杠 杆 动 力 臂 的 长 度 ； z 杠 杆 阻力 臂 的 长 度 ； 斜 楔 的楔 角 ， 即压力 角 ； 斜 楔 机 构 两 个 斜 面 之 间 的摩 擦 角 ； z 双 面 斜 楔 与 其 导 向孔 壁 的摩 擦 角 ； 卵 杠 杆机 构 的力 传递效 率 ， 在夹具 中一般 取 0．97f 。 机械制造4 8 卷 第5 4 7 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 种 仿 形 磨 床 缓 冲 装 置 的 设 计 口张海鹰 湖南城市学院 建筑与城市规划 学院 湖南益阳4 1 3 0 0 0 摘要对于各种精密仿形磨床 ， 加工过程需要平稳、 准确， 在手机、 手表玻璃等加工行业， 外形要求非常精确， 工件 易碎 ， 对磨床 的稳定性要 求更高 ， 特 别是停机 时对 工件 的冲击， 直接影响产品外形和精度 ， 因此需要 对仿形磨床 设置缓 冲 装置 。 F M 型 系列仿 形磨边机采 用 了一种特殊 的加 压摩擦缓 冲装置 ， 很好地解决 了平稳和冲击 问题 ， 该装置适用于各 种仿 形磨床 和相 关设备。 关键词 仿形磨床缓冲精密加工 中图分类号 T G 5 8 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 04 9 9 8 2 0 1 0 0 3 0 0 6 1 0 2 仿形磨 边机 是一种 广 泛应用 于加 工各 种薄脆 性 复 杂外 形 产 品 的设 备 ， 如 手 机 、 手 表 的玻璃 屏 幕等 。 由于 这 些 产 品加 工 精 度 要 求 高 ， 形 状 复 杂 多 样 ， 加 工 难 度 比 较 大 。 玻璃 加工 要 求磨 削速 度 快 ， 更换 工 件 频繁 ， 因此 必须 能 快速 准确 停 机 、 快捷 换 件 。 对 于手 机 玻璃 ， 磨 边 精 度 一 般 要 求 在 0 ． 0 0 5～0 ． O1 mm， 倒 边 精 度 误 差 小 于 0 ． 0 0 5 mm， 目前 市 场上 广 泛使 用 的高精 度 F M 系列 仿 形 磨 边 机 ， 能 加 工 直 径 3 0 0 mm 以 下 的 各 种 异 型 视 窗 玻 璃 产 品 。 F M 型 系 列 仿 形 磨 边 机 采 用 了一 种 特 殊 的 加 压 摩 擦缓 冲装置 ， 结构 简单 ， 却很 好地解 决 了运动 平稳 和 停 机 冲 击 等 问 题 。 1 工作原理 仿 形磨 边 机机 械 部分 主 要 由两 部分 组 成 ， 即 工作 台和 砂轮架 。 工作 台 由齿轮传 动 ， 保 证左 右 两主轴 低速 旋转 ， 两 主轴 夹 持工 件 ， 仿 形靠 模 安装 在 左 主轴 上 ， 主 轴 、 靠模 、 工 件 同时 低速 旋 转 。 工作 台安装 在 滚柱 交 叉 导轨 副上 左右 移动 ， 砂轮 架 由高速 电机驱 动 ， 安 装在 精 密导 轨上 作前 后 运 动 ， 仿 形 磨边 机 砂 轮架 由带轴 滚 针 收稿 日期 2 0 0 9 年1 O 月 轴 承顶 住仿 形 靠模 ， 前后 运 动距 离 由仿 形 靠模 的外 形 决定 ， 同时 也决定 了砂 轮磨 削工件 的形 状 。 主轴连 接在 传动齿 轮上 ， 当工 件磨 削时 ， 主轴 旋转 运动能 克服缓 冲 拨 叉 的摩擦 阻力 ， 消 除各运 动零部 件 的问 隙 ， 保持 机床 平 稳运 动 。 当系统 断 电停机 时 ， 工作 台传 动部 分会 因为 惯 性 力 继 续 运 动 ， 此 时 砂 轮 还 没 与 工 件 分 离 ， 由 于 仿 形 靠 模 安 装 在 主 轴上 ， 也 会 因惯 性 受 到 冲击 ， 这 样 产 品 玻璃 工件 必将 受 到 冲击 和振 动 ， 对 外形 和 精度 都会 产 生很大 的影 响 ， 有 了加压 摩擦 缓 冲装置 ， 即 可消除 瞬 间惯 性力 的影 响 ， 实 现工作 台主轴 平稳停 机 。 2 缓 冲装置 的设计 图1 为 F M 系列仿形 磨边 机缓 冲装置 的结构 图 。 如 图所 示 ， 加 长轴 通过 螺蚊连 接在 主轴 齿轮左 端 ， 缓 冲摩擦 功 能 主要 由尼龙 摩擦 片和 缓 冲拨 叉完 成 ， 增 压 功 能 由压 紧螺 母 、 左 右缓 冲 压轮 、 缓 冲 弹簧 完成 。 缓 冲 装 置 的 压 力 来 自于 缓 冲 弹 簧 ， 根 据 需 要 旋 紧 压 紧 螺 母 可 以给左右 压轮施 加压 力 ， 右压 轮压 紧尼龙摩 擦片 ， 在工 件加 工 时 ， 主轴 齿轮 带动 整个缓 冲装 置旋转 ， 缓 冲 拨 叉 会 被 拨 叉 挡 杆 挡 住 ， 这 时 ， 主 轴 在 齿 轮 的 传 动 下 可 2 结束语 本 文 介 绍 的 以 气 动 肌 腱 为 驱 动 ， 利 用 杠 杆 一双 面 斜 楔机构 进行 增力 的高效 夹具 ， 技术 功 能较为 完善 ， 绿 色 环 保 ， 高 效 节 能 ， 可 以广 泛 应 用 于 需 要 较 大 夹 紧 力 且 结 构 尺寸 受 限制 的场 合 ， 并 且 能够 克 服气 压 传动 系 统 压 力低 而 导致 夹 紧力 小 的缺 点 ， 可 代 替容 易 产生 污 染 的液压 传 动夹 具 ， 能 较好 地 适应 现 代 制造 技 术 向绿 色 化 与可持续 方 向发 展 的潮流 。 参 考 文 献 机械制造4 8 卷 第5 4 7 期 【 1 ] 李红兵． 气动肌腱及其在气动 一 机械与气动 一液压复合传 动中的应用研究 [ D】 ． 南京 南京航空航 天大学 ， 2 0 0 8 ． [ 2 】 鹿霖， 钟康民． 气动肌腱驱动的形封闭偏心夹紧装置【 J 】 ． 液压与气动 ， 2 0 0 8 3 3 1 3 2 ． 【 3 】 孙承峰， 钟康民． 解决铰杆 一杠杆增力机构夹具自由度不 足的新方法滚动高副代低副法[ J J ． 机床与液压， 2 0 0 8 ， 3 6 1 0 2 5 5 2 5 6 ． [ 4 ] 林文焕， 陈本通编著． 机床夹具设计[ M] ． 北京 国防工业 出版社 ， 1 9 8 7 ． △ 编 辑 功 成 2 o 1 0 ／ 3 l 6 1 ll 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m