气动大压紧力自锁加载机构设计.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e Ms ／ N o ． 1 1 ． 2 0 1 3 气动大压紧力 自锁加载机构设计 杨海荣 常州铁道高等职业技术学校 机械工程系 ， 江苏 常州 2 1 3 0 1 1 摘要 设计了一种大压紧力加载装置 ， 装置采用 了多倍 力气缸来实现 5 t 的大压力加载 ， 通过小气缸驱动斜 面 自锁装 置实 现了大的压 紧力压 紧工件 ． 达到 了气动大吨位加载和气动大压紧力 自动锁紧的 目的。 该装置结构简单 ， 动作可靠 ， 自动化程度高 ， 推广性强 ， 在生产 应用 中取得 了 良好效果 。 关键 词 加载 ； 气动 ； 自锁 ； 压紧 中图分类号 T H1 3 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 1 1 - 0 0 1 3 0 2 The De s i g n o f Pn e u ma t i c La r g e Cl a mp i n g Fo r c e Loa d i ng De v i c e wi t h S e l f -l o c k i ng M e c h a ni s m Y ANG Ha i r o n g T h e H i g h R a i l w a y P r o f e s s i o n a l T e c h n i c a l S c h o o l o f C h a n g Z h o u ， Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g D e p a r t me n t ， C h a n g z h o u 2 1 3 0 1 1 ， C h i n a Ab s t r a c t A k i n d o f b i g p r e s s u r e f o r c e l o a d i n g d e v i c e w a s d e s i g n e d ， a n d t h e mu l t i p l e c y l i n d e r s t r e n g t h wa s a d o p t e d t o r e a l i z e t h e 5 t p r e s s u r e l o a d ， d r i v e n b y s ma l l c y l i n d e r b e v e l s e l f l o c k i n g d e v i c e i mp l e me n t s t h e b i g c o mp r e s s i o n a r t i f a c t s ， c o mp a c t i o n f o r c e r e a c h e d a p n e u ma t i c b i g t o n n a g e l o a d a n d p n e u ma t i c c l a mp i n g f o r c e a u t o ma t i c l o c k i n g p u r p o s e s ． T h e d e v i c e h a s s i mp l e s t r u c t u r e ， r e l i a b l e a c t i o n ，h i g h a u t o ma t i o n d e g r e e ，s t r o n g g e n e r a l i z a t i o n a n d a c h i e v e d g o o d r e s u l t s i n p r o d u c t i o n p r a c ti c e ． Ke y wo r d s i o a d ； p n e u ma t i c ； s e l f - l o c k； c l a mp i n g O 引言 一 种零 件需要 5 t 的力加载进行机械时效处理 ． 需 要设计一 台加载机构 ， 要求安装快捷 、 夹紧可靠 。图 1 中工件 1 3为测试零件 ， 从 图中我们可 以看 到 ， 零件侧 收稿 13期 2 0 1 3 0 4 2 3 作者简介 杨海荣 1 9 7 9 一 ， 女， 河南焦作人 ， 讲师 ， 硕士， 主要从事冲压及 注 塑模具设计与制造的教学和研究工作 。 面为矩形 ． 点 A为承压点 ， 下方 台阶处为支点 ， 向上 的 反作用力的力臂约为向下压力力臂 的 1 ／ 3 ． 因此反作用 力将会有 1 5 t 在设计加载机构时需要着重解决两个 问 题 ， 首先是 5 t 的加载 ， 要尽可能的实现控制简单 、 结构 简单 、 噪声低的动力源 ； 其次是 1 5 t 反作用力的压紧， 零 件的表面不能压伤 ．被压面要均匀受力 。零件装卸快 捷 ， 压 紧可靠 ． 操作简单省力。 图 6 轧机三维管路总装图 4 结束语 在配管行业 ．从最初的设计阶段到最后的包装发 运阶段 ． 三维设计 自始至终都起着很重要的依据作用 ， 借助三维设计 ． 可以明显降低设计人员的工作难度 ． 加 快现场生产的步伐缩短生产周期 ． 节约产品的成本 ． 并 大幅提高产品的效益 参 考 文 献 【 1 】 范存德． 液 压技 术手册【 M 】 ． 沈 阳 辽宁科 学技 术出版社 ， 2 0 0 4 ． 『 2 1 胡仁喜， 康士廷． S o l i d Wo r k s 2 0 1 2有限元 、 虚 拟样机与流场分 析从入 门到精通『 M1 ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 1 2 ． 『 3 1 赵元 国． 轧钢生产机械设备操作与 自动化控制技术实用手册 『 M ] ． 广州 中国科技 文化 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 4 ] 刘兴龙． 浅谈三维管路的设计要点[ J ] ． 科技信息 ， 2 0 1 0 ， 2 2 ． 【 5 】 付宜利， 李荣． 3维管路铺设技术研究 与系统开发【 J ] ．计算机集 成制造系统 ． 2 0 0 6 ， 1 2 1 5 5 6 1 5 6 0 ． 【 6 】 马育华． S o l i d w o r k s 管路设 计在煤矿机械 中的应用『 J 1 ． 煤矿机 械 ， 2 0 1 1 ， 1 1 1 7 1 8 ． 】 3 液 压 气 动 与 密 封 ， 2 0 1 3年 第l 1期 1 加载机构设计 为了满足上述要求 ， 对设计方案进行了分析。对于 5 t 的加载力 ， 可以采用气缸加载 ． 但普通气缸一般最大 只有 2 t 的输出力 ． 也可以采用液压缸加载 ， 但需要一套 液压控制系统 ， 并且噪声比较大 ， 也容易产生漏油问题 ， 不太适合采用 最终考虑用 1 6 0 m m直径的多倍力气缸 来实现 ． 力值输 出可 以达到 5 t ， 并且操作方便 ， 清洁环 保 。 零件在加载时为单支点杠杆结构 ， 压紧部位会有 1 5 t 左 右 的大 反作 用 力 ． 为 了压 紧方 便 ． 可 选用 肘 节式 压 紧 器 。 但最大 的肘节式压紧器的压紧力也只有 7 ． 6 t ． 不可 用。 如果利用梯形螺杆旋压 ， 会使工件表面产生压痕 ， 同 时也不易实现 自动化。经过再三推敲 ． 设计 了一种 自动 复位 、 小气缸驱动的斜面 自锁压紧装置 ， 满足了大压紧 力要求 ， 只需操纵手控阀， 即可压紧。 方便可靠。 图 1 所 示 为 多倍 力气 缸加 载 ．气 动 自锁 压 紧 的加 载机构。该加载机构由多倍力气缸加载部分 、 气动大压 力 自锁压紧部分、 支撑构件及辅助气动元件构成。多倍 力气缸可实现 5 t 的气动大输出力 ， 便于控制 ； 加载头设 计成球头形状 ．在零件下压变形 时可以保持压载头贴 紧零件 ． 不造成零件压伤。压紧部分采用了气缸驱动的 斜面 自锁机构 ． 在零件底部垫有淬火底板 ， 上部压紧部 分设计 了两个 3 ． 5 o 斜块 ． 即工件 8和工件 9 。工件 8 后 侧连接导柱 ， 可以在导套 内上下移动 工件 9后侧连接 气缸 ， 可沿左右方 向移动 ， 工件 9向左运动 时 ， 工件 8 在导柱作用下 向下压紧零件 ． 压紧后实现反向 自锁 ， 零 件可进行加载操作 工件 9在小气缸带动下后退时。 工 件 8在压缩弹簧作用下向上抬起 ． 零件可顺利取 出。小 气缸驱动 ． 斜块 自锁 的大压紧力设计 ． 保证了工件压紧 的可靠性 ． 同时气缸 的控制也使整个压紧机构更简单 。 再配套安装 电气控制箱 ．来控制多倍力气缸 的 自动多 次加载 ． 加载机构即可实现 自动控制。 1 一 底板2 一 气缸支撑板3 一 垫板4 一 压缩弹簧5 一 导套 固定座 6 一 导套7 一 导柱8 一 压紧斜块9 一 推压斜块 1 0 一 超薄气缸 1 1 - 压板 1 2 一 M2 4螺栓 l 3 一 测试零件 1 4 一 球窝压头 1 5 ～ 球头压杆l 6 5倍 出力气缸 图 1 全气动摩擦力可调粗糙打磨 台 1 4 气动原理图见图 2 ． 通过操纵手动阀实现小气缸动 作 ，实现 自锁压紧。通过电气元件控制五 口三位电磁 阀 ， 可实现多倍力气缸的加载 ， 加载中可实现三种不同 压力的切换 ， 以满足不 同加载力的需求 。 6 1 一 多 倍 力 气 缸2 一 两 12 1 两 位 电 磁 阀 3 一 单向阀4 一 调压阀 5 一 五 口三位电磁阀 6 一 超薄气缸7 一 手动阀8 一 气源处理元件 图 2气动原理图 2 加载机构工作过程 将零件放人定位槽 ． 操纵手动阀 8 。 超薄气缸 6带 动推压斜块 向左移动 ．推压斜块下压压紧斜块将零件 压 紧 。 按 动 电气 控 制 启 动 按 钮 ． 多 倍 力气 缸 启 动 加 载 ， 加载结束后操 纵再手动阀 8 ． 超薄气缸 6后退 ， 压 紧斜 块 上抬 ． 取 出零 件 ， 进行 下一个 零件 加载 。 3 结束语 多倍力气缸的应用大大拓宽 了气缸的使用范围 ， 气缸的压力可 以比较大 气缸驱动的大压紧力 自锁机 构很好 的解决 了大压紧力的问题 。 其操作简单可靠 ， 有 普 遍推 广意 义 参考 文 献 [ 1 ] 张世亮． 液压与气压传动【 M】 ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 机械设 计手册编委会． 气压传动与控制【 M】 ． 北京 机械 工业 出 版社 ． 2 0 0 7 ． 【 3 ] 成大先． 机械设计手册[ M 】 ． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 2 ． f 4 1 董继先 ， 吴春英． 流体传动与控制【 M】 ． 北京 国防工业 出版社 ， 201 0 ． 【 5 】 邱宣怀 ， 等 ， 机械设计【 M】 ． 北京 高等教育 出版社 ， 2 0 0 7 ． 【 6 】 陈辉． 钻床气压传动系统设计[ J ] ． 液压气 动与密封 ， 2 0 1 3 ， o 3 [ 7 】 张友根． 油缸驱动肘杆机 构合模部件开模瞬时停顿的研究[ J ] 液压气动与密封 ． 2 0 1 3 。 0 2 ． 1 2 3 4 5