液压夹具的设计原则及应用

刘 慧,王 振,赵玉鹏,张 蔚,刘 雷

（中国重汽集团济南桥箱有限公司,济南 250002）

液压夹具的设计原则及应用

刘 慧,王 振,赵玉鹏,张 蔚,刘 雷

（中国重汽集团济南桥箱有限公司,济南 250002）

在机械制造企业，夹具设计重要的工具，其用途是非常广泛的，根据不同的需要，夹具也有不同的设计。目前的机械制造中所使用的夹具包括焊接中使用的夹具、机械装配中所使用的夹具、机床上所使用的夹具、检验的过程中所使用的夹具以及热处理中所使用的夹具等等。这些夹具中，机床夹具的使用范围是非常广泛的。本论文针对液压夹具的定位原则进行分析，还要对其后续的发展做出判断。本论文针对液压夹具的设计原则及应用展开研究。

液压夹具；设计原则；应用

0 引言

微机控制电子式万能实验机多用于力学性能实验，其吨位非常大，超过了600千牛。在实验的过程中，为了避免产生实验中打滑的现象，就需要对试样施加非常大的夹持力，对于家具的要求也是非常高的。对于此，就需要遵循液压夹具的设计原则，以确保夹具的使用中不仅安全可靠，而且耐用。具体如下。

1 液压夹具的设计流程

在自动化技术还没有兴起的时候，工业企业的机械制造多会使用手动夹具，受到人为因素的影响，不仅工作的效率，而且还无法保证产品的质量。随着工业企业在制造产品中采用了自动化技术，人力成本不断地下降，设备的自动化运行效率也越来越高。液压夹具是机械制造中不可或缺的工具，要对该种设备有效使用，就要从产品结构的角度出发对液压缸的结构形式进行选择。液压缸有很多种，比较常用的液压缸为四种：第一种为双作用的单活塞杆夹紧液压缸；第二种为双作用的双活塞杆液压夹紧缸；第三种为单作用的单活塞杆带弹簧液压夹紧缸；第四种为单作用单活塞杆弹簧复位液压夹紧缸。当对液压夹紧缸进行设计的过程中，当高压油液进入到腔体中，就会对活塞杆起到推动作用，使得活塞杆向右侧移动；如果没有高压油液的作用，使得活塞杆向左侧移动。液压夹紧缸将液压缸的参数确定下来之后，就可以根据外部负载对液压缸施加压力。液压缸中，液压回路的运行是由流量决定的，对液压缸的运行速度会产生一定的影响。这些都是由液压缸的元件结构以及规格所决定的。

液压缸在运行的过程中，荷载的构成包括活塞杆的作用、导轨摩擦载荷的作用，夹紧力、重力、弹簧力以及所产生惯性载荷的作用下。对于荷载的计算，基本的条件是工件需要将弹簧力利用起来夹紧，此时夹紧力与弹簧力是相等的。如果需要将工件松开的时候，活塞杆的外力与弹簧力相等，而且活塞杆的外力随着工件的松开而有所增大。

对于工作压力的选定，需要考虑到荷载和设备。荷载与工作压力之间所存在的关系是：荷载低于50千牛，工作压力就会低于0.8千帕；荷载为5千牛至10千牛，工作压力为1.5千帕至2千帕之间；荷载为10千牛至20千牛，工作压力为2.5千帕至3千帕之间；荷载为20千牛至30千牛，工作压力为3千帕至4千帕之间；荷载为30千牛至50千牛，工作压力为4千帕至4千帕之间；荷载大于50千牛，工作压力超过5千帕。

在对液压缸的结构规格进行计算的时候，可以用如下的公式：

其中：A1所指的是无杆腔活塞的作用面积，是活塞作用面积的1/4；p1所指的是液压缸工作腔压力（帕）；D所指的是活塞的直径（米）。

在对液压缸的流量进行计算，公式如下：

其中，A所指的是液压缸运行的有效工作面积（单位：平方米）；

ν所指的是活塞杆的运动速度与液压缸体的运动速度与相对运动速度的比。（单位：米/秒）

2 液压夹具的设计原则

在加工工件的时候，要对工件的位置予以确定，这是确保后续的加工工作顺利展开的关键。为了保证加工的表面质量符合技术要求，就需要将道具和机床都进行调整，使得加工的位置正确。在操作夹具的时候，对于各项工具都要准确定位，诸如机床与工件之间、刀具与工件之间、夹具与工具之间的位置都要按照规定的要求确定好，经过检验之后确保加工的位置不会存在误差。

在对液压夹具进行设计的过程中，需要按照基准进行。液压夹具设计的基准是非常多的，用于工序图中对工序有效确定，对于液压夹具的表面加工中，包括夹具加工之后的规格、形状、所处位置等等各项基准都要明确。在液压夹具的加工过程中，根据已经确定的基准对工件进行加工。当确定了基准位置之后，就可以确定工件的其他位置了。通常而言，在工艺规程的制订过程中就需要将基准确定下来。

3 液压系统的基本介绍

液压夹具在应用中，是通过油压缸来实现的，对油缸运行的动作予以有效控制，包括压力的大小、动作运行的速度都通过液压系统实现。从液压系统的构成上来看，主要包括电机设备、注油器、油箱、油面计、单向阀、油泵、滤油网、方向控制阀、直立式的压力表、压力表的开关、节流阀、油路块以及自然式的油冷机等等。

4 液压夹具的应用

在目前的制造业加工生产中，不同的客户对于产品的加工要求会有所不同，对于液压夹具的基本功能要求是能够在使用中精准定位，确保夹紧操作更为安全可靠，还要使液压夹具的辅助性功能得以充分发挥，即要求液压夹具要能够自动接料、自动冲屑、对于工件生产所采取的防错措施、对操作信息定位反馈等等。

目前的制造业的生产线普遍采用自动化技术，实现生产的自动化运行。液压夹具使用自动化技术操作机械手，物流线自动化运行，使得加工生产全自动化运行。随着自动化技术的不断更新换代，液压夹具会有更好的发展前景。

比如，恩派克液压夹具具有良好的定位力，夹紧力也是非常强的。油缸所发挥的作用是夹紧和冲孔，使得油缸得到支撑，避免所加工的产品产生变形。恩派克油缸在机器人辅助加工中心固定好之后，可以起到有效的支撑和夹紧作用。

5 结束语

综上所述，随着工业现代化方向推进，制造业蓬勃发展起来，各种机械设备自动化运行，提高了产品制造效率，保证了产品质量。在制造生产的过程中，工装夹具是重要的装配，在自动化技术的推动下，产品设计更为灵活多样，而且实现了批量生产，制造业呈现出规模化发展，企业的经济效益明显提高。

[1]杨亚东，高文柱，刘刚.节流调速回路应用与分析[J].液压气动与密封,2013(09):51-52.

[2]石金艳,董小金.液压与气压传动[M].西安:西安交通大学出版社,2014:142-149.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.020