1308-機床夾具柔性化技術(shù)研究及設(shè)計

1308-機床夾具柔性化技術(shù)研究及設(shè)計,機床,夾具,柔性,技術(shù)研究,設(shè)計 來 的 傳 動 靠 皮 帶 打 滑 來 調(diào) 整 張 力 , 所 以 在 1 ‰ 的 誤 差 是 非 常 小的 。 后 來 的 實 踐 也 證 明 了 選 擇 的 正 確 性 。( 2 ) 力 矩 電 機 的 電 氣 控 制力 矩 電 機 與 相 應(yīng) 的 控 制 器 組 成 開 環(huán) 反 饋 恒 張 力 調(diào) 節(jié) 的 卷 取 裝置 , 其 力 矩 電 機 配 套 的 Y L J - K 系 列 力 矩 電 機 控 制 器 是 一 種 新 型 的電 子 調(diào) 壓 開 環(huán) 控 制 器 , 主 要 是 在 線 速 度 變 化 后 , 張 力 仍 能 保 持 在 所允 許 的 范 圍 內(nèi) , 卷 繞 帶 鋼 時 的 張 力 基 本 保 持 不 變 , 采 用 恒 張 力 反 饋 ,電 機 性 能 與 卷 繞 性 能 協(xié) 調(diào) 匹 配 , 因 此 代 替 傳 統(tǒng) 復(fù) 雜 的 設(shè) 備 系 統(tǒng) , 大大 節(jié) 省 投 資 。 是 機 電 一 體 化 力 矩 電 機 的 理 想 配 套 裝 置 。卷 繞 直 徑 從 !2 6 0 到 !6 0 0 開 始 階 段 到 最 后 階 段 逐 漸 增 大的 整 個 過 程 中 張 力 和 線 速 度 的 變 化 保 持 在 允 許 的 范 圍 內(nèi) 。本 控 制 器 采 用 開 環(huán) 控 制 , 系 統(tǒng) 簡 單 、 調(diào) 整 方 便 , 主 要 技 術(shù) 數(shù) 據(jù) 。① 輸 出 電 壓 范 圍 : 電 壓 從 7 0 V 到 3 6 5 V 無 級 調(diào) 整 ;② 輸 出 電 壓 三 相 偏 差 : ± 3 % ;③ 轉(zhuǎn) 矩 調(diào) 節(jié) 比 : 1 0 : 1 。Y L J 控 制 器 主 要 電 路 采 用 三 相 全 波 Y 聯(lián) 接 , 選 用 三 角 形 聯(lián)接 , 采 用 自 動 跟 蹤 控 制 方 法 , 用 三 相 網(wǎng) 路 相 位 同 步 控 制 , 保 證 了三 相 輸 出 自 動 平 衡 , 并 通 過 輸 出 反 饋 控 制 , 有 效 地 防 止 電 機 在 運行 過 程 調(diào) 壓 失 控 ; 對 電 機 起 動 、 關(guān) 機 均 采 取 了 控 制 措 施 。 它 的 抗干 擾 能 力 強 , 起 動 性 能 好 , 平 穩(wěn) , 無 電 流 沖 擊 , 運 行 穩(wěn) 定 可 靠 。 電氣 控 制 精 度 完 全 達 到 高 質(zhì) 量 精 度 工 藝 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 的 要 求 。1 . 3 . 2 其 他 裝 置 的 改 造在 主 軋 機 前 后 牌 坊 上 增 設(shè) 立 輥 導(dǎo) 衛(wèi) , 上 下 左 右 有 一 定 的 調(diào)節(jié) 量 ; 懸 臂 吊 、 打 卷 機 檢 修 后 直 接 利 舊 , 其 技 術(shù) 性 能 均 可 滿 足 該軋 機 的 產(chǎn) 品 和 使 用 要 求 ( 具 體 內(nèi) 容 略 ) 。2 結(jié) 論經(jīng) 過 對 軋 機 的 搬 遷 改 造 , 僅 花 費 2 多 萬 元 的 成 本 , 而 每 年 僅節(jié) 約 的 三 角 帶 備 件 消 耗 就 有 2 . 1 6 萬 元 , 而 且 設(shè) 備 性 能 提 高 一 個等 級 , 操 作 簡 單 方 便 , 特 別 是 卷 取 裝 置 采 用 力 矩 電 機 配 合 相 應(yīng) 的Y L J 控 制 器 之 后 , 用 先 進 的 自 帶 反 饋 方 式 取 代 落 后 的 皮 帶 傳 動而 使 帶 鋼 張 力 恒 定 可 調(diào) 。 使 上 料 方 便 簡 單 , 降 低 工 人 勞 動 力 。 產(chǎn)品 的 質(zhì) 量 提 高 一 個 檔 次 , 三 點 差 、 同 條 差 、 板 形 都 得 到 巨 大 改 善 。成 材 率 提 高 了 3 0 % 左 右 , 每 年 可 創(chuàng) 造 效 益 7 0 多 萬 元 。該 軋 機 搬 遷 改 造 后 運 行 平 穩(wěn) 可 靠 , 電 控 正 常 , 效 果 很 好 , 提高 了 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 。 投 資 少 , 效 益 好 , 為 拓 寬 產(chǎn) 品 提 供 了 更 好 的 設(shè) 備保 障 , 創(chuàng) 造 較 好 的 經(jīng) 濟 效 益 和 社 會 效 益 , 深 受 各 級 好 評 。參 考 文 獻1 冷 帶 分 廠 技 術(shù) 操 作 規(guī) 程 編 寫 組 . 冷 帶 分 廠 技 術(shù) 操 作 規(guī) 程 . 編 號 C 4 J G 4 0 5 -0 1 - 2 0 0 0 . 川 投 長 城 特 殊 鋼 股 份 有 限 公 司 第 四 鋼 廠 內(nèi) 部 資 料 , 2 0 0 0( 7 ) .2 第 四 鋼 廠 設(shè) 備 檢 修 規(guī) 程 編 寫 組 . 設(shè) 備 使 用 維 護 檢 修 規(guī) 程 匯 編 . 冶 金 工業(yè) 部 長 城 特 殊 鋼 公 司 第 四 鋼 廠 內(nèi) 部 資 料 , 1 9 8 9( 1 0 ) .3 濮 良 貴 , 紀(jì) 名 剛 . 機 械 設(shè) 計 . 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社 , 1 9 6 6( 5 ) .4 鄒 家 詳 . 軋 鋼 機 械 . 北 京 : 冶 金 工 業(yè) 出 版 社 , 1 9 8 9( 6 ) .正 交 增 力 偏 心 輪 夾 緊 的 氣 動 夾 具王 維 鐘 康 民 ( 蘇 州 大 學(xué) 機 電 工 程 學(xué) 院 , 蘇 州 2 1 5 0 2 1 )P n e u m a t i c f i x t u r e b a s e d o n t w o - s t e p s f o r c e a m p l i f i e r a n d e c c e n t r i cW A N G W e i , Z H O N G K a n g - m i n( C o l l e g e o f M e c h a n i c a l a n d E l e c t r i c E n g i n e e r i n g o f S o o c h o w U n i v e r s i t y , S u z h o u 2 1 5 0 2 1 , C h i n a )!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!"! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! "!!!!!!!!!!!!!!"【 摘 要 】 介 紹 了 一 種 基 于 無 桿 活 塞 缸 的 二 次 正 交 增 力 機 構(gòu) 與 偏 心 輪 組 成 的 綠 色 夾 具 系 統(tǒng) , 分 析 了其 工 作 原 理 和 性 能 特 點 , 給 出 了 夾 緊 力 的 計 算 公 式 。 該 夾 具 能 延 長 氣 動 元 件 的 使 用 壽 命 , 節(jié) 能 效 果 明顯 。 對 環(huán) 境 的 污 染 小 , 是 清 潔 的 綠 色 夾 具 。關(guān) 鍵 詞 : 綠 色 夾 具 ; 二 次 正 交 增 力 ; 偏 心 輪 ; 氣 動 夾 具【 A b s t r a c t 】 G r e e n f i x t u r e s y s t e m b a s e d o n r o d - l e s s c y l i n d e r i s i n t r o d u c e d , w h i c h i s c o m p o s e d o ft w o - s t e p s f o r c e a m p l i f i e r a n d e c c e n t r i c . T h e w o r k i n g p r i n c i p l e a n d t h e c a l c u l a t i n g f o r m u l a t e o f o u t p u t f o r c ea r e g i v e n . T h i s f i x t u r e c a n p r o l o n g t h e o p e r a t i n g l i f e o f p n e u m a t i c a n d t h e e f f e c t o f e n e r g y s a v i n g i s n o -t a b l e . B e c a u s e i t s p o l l u t i o n i s l i t t l e , i t c o u l d b e c a l l e d g r e e n f i x t u r e .K e y w o r d s : G r e e n f i x t u r e ; T w o - s t e p s f o r c e a m p l i f i e r ; E c c e n t r i c ; P n e u m a t i c f i x t u r e中 圖 分 類 號 : T G 7 5 文 獻 標(biāo) 識 碼 : A在 現(xiàn) 代 機 械 工 業(yè) 的 生 產(chǎn) 和 制 造 過 程 中 , 大 量 采 用 液 壓 夾 具 。但 是 , 液 壓 系 統(tǒng) 由 于 制 造 上 的 原 因 而 不 可 避 免 地 存 在 漏 油 現(xiàn) 象[ 1 ],從 而 對 周 圍 的 環(huán) 境 造 成 污 染 。 液 壓 沖 擊 還 會 產(chǎn) 生 噪 聲 , 侵 害 著 人們 的 身 心 健 康 。 面 對 著 制 造 業(yè) 日 益 嚴(yán) 重 的 污 染 問 題 , 出 現(xiàn) 了 綠 色制 造[ 2 ]的 理 念 。 綠 色 制 造 是 近 些 年 才 開 始 興 起 的 一 門 綠 色 技 術(shù) ,它 能 使 環(huán) 境 污 染 得 到 改 善 , 資 源 和 能 源 的 利 用 更 加 合 理 , 實 現(xiàn) 發(fā)展 的 可 持 續(xù) 化 。 氣 壓 傳 動 相 對 于 液 壓 傳 動 而 言 , 不 會 產(chǎn) 生 空 氣 污染 , 沖 擊 造 成 的 噪 音 污 染 也 比 較 小 , 因 此 , 氣 壓 傳 動 是 一 種 清 潔的 系 統(tǒng) , 適 應(yīng) 當(dāng) 今 綠 色 制 造 的 要 求 , 具 有 廣 闊 的 應(yīng) 用 前 景 。 然 而 ,氣 壓 傳 動 也 有 自 身 的 缺 點 , 如 系 統(tǒng) 壓 力 不 可 能 太 高 , 系 統(tǒng) 體 積 過于 龐 大 。 為 了 克 服 氣 壓 傳 動 的 缺 點 , 須 對 傳 動 力 進 行 放 大 。##########################################################* 來 稿 日 期 : 2 0 0 7 - 0 1 - 2 2文 章 編 號 : 1 0 0 1 - 3 9 9 7( 2 0 0 7 ) 1 2 - 0 1 3 6 - 0 2第 1 2 期- 1 3 6 - 2 0 0 7 年 1 2 月M a c h i n e r y D e s i g n & M a n u f a c t u r e機 械 設(shè) 計 與 制 造參 考 文 獻[ 3 ]介 紹 了 一 種 對 稱 連 桿 式 二 次 正 交 增 力 氣 動 夾 具 。我 們 組 合 一 個 偏 心 輪 機 構(gòu) , 設(shè) 計 了 如 圖 1 所 示 的 基 于 無 桿 活 塞 缸的 二 次 增 力 機 構(gòu) 與 偏 心 輪 組 成 的 氣 動 夾 具 系 統(tǒng) 。 該 機 構(gòu) 增 強 了系 統(tǒng) 的 力 放 大 功 能 , 而 且 可 以 自 鎖 , 維 持 一 段 較 長 時 間 的 作 用 力 。1 工 作 原 理圖 1 所 示 為 該 夾 具 系 統(tǒng) 的 工 作 原 理 圖 。在 氣 壓 缸 無 桿 活 塞 上 加 工 一 個 圓 柱 形 徑 向 孔 , 一 只 滑 塊 以適 當(dāng) 的 間 隙 配 合 置 于 徑 向 孔 中 , 滑 塊 的 兩 端 分 別 以 對 稱 方 式 鉸接 一 只 斜 置 鉸 桿 , 斜 置 鉸 桿 的 另 一 端 與 另 兩 桿 鉸 接 ; 其 一 桿 連 接固 定 鉸 座 , 另 一 桿 則 與 偏 心 輪 鉸 接 。 當(dāng) 換 向 閥 處 于 圖 示 上 位 狀 態(tài)時 , 壓 縮 空 氣 進 入 氣 壓 缸 上 腔 ; 無 桿 活 塞 在 氣 體 壓 力 的 作 用 下 向下 運 動 , 通 過 二 次 正 交 力 放 大 之 后 , 驅(qū) 動 偏 心 輪 繞 固 定 軸 旋 轉(zhuǎn) ,對 工 件 施 加 作 用 力 , FO P從 而 夾 緊 工 件 。 根 據(jù) 參 考 文 獻[ 4 ], 選 擇 圓偏 心 輪 , 使 得 偏 心 輪 能 夠 自 鎖 , 較 長 時 間 保 持 作 用 力 , 并 可 以 讓氣 壓 泵 停 止 運 轉(zhuǎn) , 此 后 便 可 對 工 件 進 行 加 工 。 加 工 完 畢 后 使 換 向閥 切 換 到 下 位 工 作 , 則 壓 縮 空 氣 進 入 氣 壓 缸 下 腔 , 活 塞 向 上 運動 , 牽 動 偏 心 輪 繞 固 定 軸 反 向 旋 轉(zhuǎn) , 松 開 工 件 。圖 1 基 于 二 次 正 交 增 力 - 偏 心 輪 夾 緊 的 氣 動 夾 具該 夾 具 系 統(tǒng) 繼 承 了 改 進 之 前 的 優(yōu) 點 : 夾 具 系 統(tǒng) 在 軸 線 方 向尺 寸 相 對 較 小 , 夾 具 總 體 結(jié) 構(gòu) 簡 單 緊 湊 , 由 于 沒 有 外 伸 活 塞 桿 ,明 顯 增 強 了 剛 性 。 同 時 , 考 慮 到 夾 緊 機 構(gòu) 元 件 的 制 造 精 確 度 , 該機 構(gòu) 不 可 能 完 全 對 稱 , 而 采 用 自 動 適 應(yīng) 性 滑 塊 , 能 夠 保 證 兩 偏 心輪 對 工 件 的 壓 力 大 體 相 當(dāng) , 且 由 于 采 用 了 氣 動 系 統(tǒng) , 對 環(huán) 境 的 污染 程 度 較 輕 。此 夾 具 系 統(tǒng) 還 具 有 其 獨 特 的 優(yōu) 點 。 由 于 采 用 了 偏 心 輪 機 構(gòu) ,而 使 得 它 能 夠 自 鎖 。 所 以 , 在 加 工 過 程 中 , 可 以 使 氣 壓 缸 停 止 運轉(zhuǎn) , 減 少 了 壓 力 對 氣 壓 元 件 的 實 際 作 用 時 間 , 有 效 延 長 了 氣 壓 系統(tǒng) 的 壽 命 , 降 低 成 本 , 而 且 節(jié) 能 效 果 顯 著 。2 力 學(xué) 計 算不 考 慮 連 桿 鉸 接 時 的 摩 擦 , 連 桿 作 用 到 圓 偏 心 輪 上 的 力 Ft的 計 算 公 式 為 :Ft=!D2p8 c o s !( 1 +1t a n !t a n ") ( 1 )式 中 : D — 氣 壓 缸 內(nèi) 徑 ; p — 壓 縮 空 氣 的 工 作 壓 力 。考 慮 連 桿 鉸 接 的 摩 擦 時 , 可 得 連 桿 實 際 作 用 到 圓 偏 心 輪 上的 力 Fp的 計 算 公 式 為 :Fp=!D2p8 c o s( !+ #1)[( 1 +1t a n( !+ #1) t a n( "+ #2)) ] ( 2 )式 中 : #1— 與 鉸 支 座 和 與 圓 偏 心 輪 相 連 的 桿 兩 處 鉸 接 的 當(dāng) 量 摩擦 角 ( 假 設(shè) 與 鉸 支 座 相 連 的 桿 兩 處 鉸 接 的 當(dāng) 量 摩 擦 角 和 與 圓 偏 心輪 相 連 的 桿 兩 處 鉸 接 的 當(dāng) 量 摩 擦 角 大 小 相 等 ) ;#2— 與 滑 塊 相 連 的 桿 兩 處 鉸 接 的 當(dāng) 量 摩 擦 角 。#= a r c t a nf dl( 3 )式 中 : d — 相 應(yīng) 鉸 接 處 鉸 鏈 軸 的 直 徑 ;l — 連 桿 兩 端 鉸 鏈 孔 的 中 心 距 ;f — 鉸 鏈 副 的 摩 擦 因 數(shù) 。圓 偏 心 輪 對 工 件 夾 緊 力 的 實 際 計 算 公 式 為 :Fo p=!D2p L8 $c o s( !+ #1) [ t a n( %+ &1) + t a n &2][( 1 +1t a n( !+ #1) t a n( "+ #2)) ] ( 4 )式 中 : L — 圓 偏 心 輪 回 轉(zhuǎn) 中 心 到 桿 件 對 圓 偏 心 輪 作 用 力 方 向 的 垂直 距 離 ;%— 偏 心 輪 上 夾 緊 點 的 升 角 ( %= a r c t a ne c o s ’r + e s i n ’, r 是 偏 心 輪的 半 徑 , ’ 是 偏 心 輪 的 轉(zhuǎn) 角 ) ;$— 圓 偏 心 輪 回 轉(zhuǎn) 中 心 到 夾 緊 點 的 距 離 ( $=r + e s i n ’c o s %) ;&1— 圓 偏 心 輪 與 夾 緊 表 面 之 間 的 摩 擦 角 ;&2— 圓 偏 心 輪 回 轉(zhuǎn) 軸 間 的 摩 擦 角 。其 中 %、 $、 &1、 &2的 值 的 計 算 見 相 關(guān) 文 獻[ 5 ]。式 子 中 各 角 的 值 越 小 , 增力 效 果 越 明 顯 。 考 慮 到 桿 件 實際 所 能 承 受 的 強 度 , 取 != "= 7 !,f = 0 . 1 , d = 1 0 m m , l = 2 0 0 m m , L =2 5 m m , %= 3 0 m m , e = 3 m m , ’= 3 0 !,&1= &2= 7 !。 例 如 , 系 統(tǒng) 的 壓 力 為 p =0 . 5 M P a , 氣 缸 直 徑 為 D = 1 0 0 m m時 , 可 計 算 得 該 夾 緊 裝 置 的 實際 輸 出 力 為 Fo p= 7 3 5 1 2 N ; 若 要求 采 用 氣 缸 直 接 作 用 得 到 同 樣大 小 的 力 , 計 算 得 氣 缸 直 徑 為D = 8 6 6 m m 。3 結(jié) 語基 于 二 次 正 交 增 力 - 偏 心 輪 夾 緊 的 氣 動 夾 具 采 用 雙 向 對 稱結(jié) 構(gòu) , 活 塞 所 受 徑 向 力 小 , 摩 擦 損 失 小 , 能 適 應(yīng) 較 高 頻 率 的 往 復(fù)運 動 。 偏 心 輪 機 構(gòu) 能 夠 自 鎖 , 較 長 時 間 保 持 作 用 力 , 可 以 讓 氣 壓泵 停 止 運 轉(zhuǎn) , 節(jié) 能 效 果 顯 著 。 該 系 統(tǒng) 充 分 發(fā) 揮 了 氣 壓 傳 動 的 優(yōu)點 , 是 一 種 綠 色 夾 具 。 應(yīng) 用 綠 色 技 術(shù) 是 不 可 逆 轉(zhuǎn) 的 時 代 潮 流 , 是保 證 人 類 自 身 生 存 、 實 現(xiàn) 可 持 續(xù) 發(fā) 展 的 必 然 選 擇 , 因 此 該 夾 具 應(yīng)具 有 廣 泛 的 應(yīng) 用 前 景 。參 考 文 獻1 程 燕 進 . 液 壓 系 統(tǒng) 漏 油 的 分 析 與 治 理 . 中 國 設(shè) 備 工 程 , 1 9 9 6( 4 ) : 3 0 .2 沈 劍 英 . 綠 色 制 造 的 概 念 和 內(nèi) 容 . 機 械 制 造 , 2 0 0 1( 1 2 ) : 1 2 ～ 1 4 .3 林 杰 , 芮 延 年 . 基 于 對 稱 連 桿 二 次 正 交 增 力 浮 動 機 構(gòu) 的 氣 動 夾 具 . 新 技術(shù) 新 工 藝 , 2 0 0 0( 1 0 ) : 4 4 ～ 4 5 .4 H o f f m a n , E d w a r d G . J i g a n d f i x t u r e d e s i g n . F o u r t h E d i t i o n . A l b a n y , U S A :D e l m a n . P u l i s h e r s , 1 9 9 6 .5 浦 林 祥 . 金 屬 切 削 機 床 夾 具 設(shè) 計 手 冊 ( 第 2 版 ) . 北 京 : 機 械 工 業(yè) 出 版社 , 1 9 9 5 .壓 力 p無 桿 活 塞鉸 桿圓 偏 心 輪工 件"!!Fo p2Fo p2Fp2Fo p2eL%圖 2 右 邊 圓 偏 心 輪 的 參 數(shù) 示 意 圖第 1 2 期 - 1 3 7 -王 維 等 : 正 交 增 力 偏 心 輪 夾 緊 的 氣 動 夾 具