夾緊機(jī)構(gòu)

  (1) 夾緊方案的確定

  從夾具的角度來(lái)看，常用的夾緊機(jī)構(gòu)有螺紋夾緊、斜楔夾緊、偏心輪夾緊、氣動(dòng)夾緊等幾種。由于氮?dú)鈴椈傻某錃鈮毫⑦_(dá)到2～5MPa，屬于高壓工況的范疇，對(duì)操作人員存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此夾緊機(jī)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性就顯得尤為重要。螺紋夾緊自鎖性好，但工作效率較低;斜楔夾緊在確保自鎖的前提下，摩擦角較小，因此工作行程較長(zhǎng)，從而影響了夾緊的效率;氣動(dòng)夾緊和聯(lián)動(dòng)夾緊的反作用力直接作用于氣缸，自鎖性無(wú)法得到保證。

  鑒于此，螺紋夾緊成為夾緊方案的首要選擇，考慮到其工作效率較低，采用氣缸驅(qū)動(dòng)的螺紋夾緊方案，以便在自鎖性能和工作效率上達(dá)到完美的結(jié)合。

  在氣缸的作用下，齒條帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪又帶動(dòng)壓緊螺桿2 旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氮?dú)鈴椈傻膴A緊與松開(kāi)。

  (2) 密封方案的確定

  在氮?dú)鈴椈傻某錃膺^(guò)程中，必須在氮?dú)鈴椈傻撞?氮?dú)鈴椈沙錃饪谒诓课?和定位密封體定位孔之間形成一個(gè)密閉的空間，以便氮?dú)饽軌虺溥M(jìn)彈簧。O形圈密封是一種典型的擠壓型密封，鑒于其通用性及成熟度，采用O形圈進(jìn)行密封。O形圈一般安裝在密封溝槽內(nèi)，但是O形密封圈的密封效果在很大程度上取決于O形圈尺寸與溝槽尺寸的正確匹配，形成合理的密封圈壓縮量與拉伸量。如果O形圈壓縮量過(guò)小，就會(huì)引起泄漏;反之，如果壓縮量過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致O形密封圈橡膠應(yīng)力松弛，引起泄漏。

  (3) 夾緊力的確定

  根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際， 工廠能夠提供的工作氣源氣壓一般大于0.3MPa，因此，以0.3MPa 作為夾緊氣缸的工作壓力，氣缸所需截面積為：S=5.14/0.3=17.143 cm2=1 714.3 mm2參考AirTac 氣動(dòng)元件樣本手冊(cè)，選取氣缸缸徑50mm，桿徑為20mm。

  設(shè)計(jì)壓緊螺桿上下行程為12mm，根據(jù)螺桿螺距，則每次壓緊過(guò)程，螺桿要轉(zhuǎn)12/5=2.2圈，由于齒輪節(jié)圓直徑為32mm，因此氣缸所需行程為：L=32×2.2×π=221.168 mm所以，氣缸行程取為250 mm。

  (4) 夾緊過(guò)程氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)及氣缸選定后，即可設(shè)計(jì)該氣動(dòng)控制回路

  需要特別強(qiáng)調(diào)的是，由于摩擦力的存在，氣動(dòng)螺紋自鎖夾緊機(jī)構(gòu)在松開(kāi)時(shí)，要抵消一部分摩擦力，即松開(kāi)瞬間的力要大于夾緊力，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要確保氣動(dòng)螺紋自鎖夾緊機(jī)構(gòu)在常態(tài)下(即電磁閥斷電時(shí))氣缸處于伸出狀態(tài)，此時(shí)自鎖夾緊機(jī)構(gòu)處于松開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)給電磁閥通電時(shí)，氣缸收回，此時(shí)自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)處于夾緊狀態(tài)。

  高壓充氣回路

  (1) 穩(wěn)壓的實(shí)現(xiàn)

  一方面，在對(duì)氮?dú)鈴椈蛇M(jìn)行充氣時(shí)，壓力的穩(wěn)定性十分重要;另一方面，由于氮?dú)鈴椈蓺馇惠^小，充氣時(shí)間極短，容易造成沖擊，因此如何保證充氣過(guò)程中充氣壓力的穩(wěn)定是高壓充氣回路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。該充氣機(jī)通過(guò)在充氣回路中加入一個(gè)容積遠(yuǎn)大于氮?dú)鈴椈蓺馇坏姆€(wěn)壓蓄能器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)壓力繼電器的控制，可以確保穩(wěn)壓蓄能器中的壓力一直處于設(shè)計(jì)的壓力范圍， 然后通過(guò)穩(wěn)壓蓄能器中穩(wěn)定的高壓氮?dú)饨o彈簧充氣，而不是直接由高壓氮?dú)馄肯驈椈沙錃?。該方法不僅在理論上可行，同時(shí)也能夠較大地改善氮?dú)鈴椈傻某錃饩取?/span>

  (2) 充氣結(jié)束后高壓氣體的處理

  氮?dú)鈴椈傻某錃鈮毫π柽_(dá)到2～5 MPa，相當(dāng)于高時(shí)要達(dá)到50 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，因此，在充氣結(jié)束，夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)時(shí)，由于定位密封體內(nèi)存在殘余的高壓氣體，沖擊和噪聲非常大，容易引起安全隱患，必須在夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)前，先把定位密封體內(nèi)的殘余高壓氣體排出， 這也是在進(jìn)行高壓氣路設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問(wèn)題。

  (3) 高壓氣路圖的設(shè)計(jì)

  穩(wěn)壓蓄能器由壓力繼電器控制，壓力繼電器的控制精度可達(dá)到±0.1MPa。

  檢測(cè)穩(wěn)壓蓄能器中的氮?dú)鈮毫κ欠襁_(dá)到充氣要求，如果達(dá)到充氣要求，則電磁閥通電，系統(tǒng)開(kāi)始充氣;如果壓力低于設(shè)定的低值時(shí)，則電磁閥斷電，然后通過(guò)壓力繼電器打開(kāi)電磁閥，高壓氮?dú)馄肯蚍€(wěn)壓蓄能器補(bǔ)充高壓氮?dú)?當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)先設(shè)定時(shí)，通過(guò)壓力繼電器斷開(kāi)電磁閥。這一過(guò)程可以始終確保穩(wěn)壓蓄能器中壓力的穩(wěn)定。

  充氣時(shí)，首先判斷電磁閥是否斷開(kāi)，如果斷開(kāi)，則可以開(kāi)始充氣。此時(shí)，電磁閥通電，穩(wěn)壓蓄能器與氮?dú)鈴椈山油?，其提供的壓力穩(wěn)定的高壓氮?dú)獬溥M(jìn)彈簧。

  充氣結(jié)束后，電磁閥斷開(kāi)，然后電磁閥通電，將定位密封體內(nèi)的殘余高壓氣體排出。

  實(shí)現(xiàn)過(guò)程

  自動(dòng)充氣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

  高壓氣路中，電磁閥是由壓力繼電器控制的。當(dāng)穩(wěn)壓蓄能器中的壓力低于預(yù)先設(shè)定的值，則電磁閥通電;當(dāng)穩(wěn)壓蓄能器中的壓力高于預(yù)先設(shè)定的值，則電磁閥斷開(kāi)。

  氮?dú)鈴椈傻淖詣?dòng)充氣過(guò)程如下：

  充氣前：當(dāng)傳感器和檢測(cè)到氮?dú)鈴椈裳b入定位密封體內(nèi)后，同時(shí)按下聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)，電磁閥通電，從而氣缸收回，氮?dú)鈴椈杀粖A緊，完成充氣前的準(zhǔn)備工作。

  補(bǔ)氣時(shí)：上述準(zhǔn)備結(jié)束后，高壓充氣回路接到開(kāi)始充氣的信號(hào)。此時(shí)，由壓力繼電器判斷穩(wěn)壓蓄能器中的氮?dú)鈮毫κ欠襁_(dá)到充氣要求，如果達(dá)到充氣要求，則開(kāi)始充氣;如果壓力低于設(shè)定值時(shí)，電磁閥首先斷電， 然后壓力繼電器打開(kāi)電磁閥， 高壓氮?dú)馄肯蚍€(wěn)壓蓄能器補(bǔ)充高壓氮?dú)?當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，壓力繼電器斷開(kāi)電磁閥。這一過(guò)程可以始終確保穩(wěn)壓蓄能器中壓力的穩(wěn)定。

  充氣時(shí)：首先判斷電磁閥是否斷開(kāi)，如果斷開(kāi)，則可以開(kāi)始充氣。此時(shí)，電磁閥通電，穩(wěn)壓蓄能器提供的壓力穩(wěn)定的高壓氮?dú)獬溥M(jìn)彈簧。

  充氣后：電磁閥斷開(kāi)，并接通電磁閥，將定位密封體內(nèi)的高壓殘余氣體排出;然后給氣動(dòng)自鎖夾緊機(jī)構(gòu)發(fā)出信號(hào)，使電磁閥反向接通，夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)。單個(gè)彈簧充氣過(guò)程結(jié)束。