【文章內(nèi)容簡介】 桿做直線運動外，又要求缸作較大的圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。僅需要在 360176。或 180176。之內(nèi)作往復(fù)擺動時，應(yīng)選用單葉片或雙葉片擺動氣缸，另有特殊要求，應(yīng)選用相適當?shù)奶胤N氣缸和組合式氣缸。 選擇可參照圖 35。圖 35 氣缸的基本類型和安裝方式(5)氣缸的空氣消耗量： 空氣消耗量是操作費用的一部分，圖 16 是根據(jù)以下公式計算的空氣消耗。 24*104QDSP???Ｑ：每厘米行程空氣消耗量(Ｌ/ｃｍ) D：活塞或活塞桿直徑(mm) Ｓ：氣缸行程(此外為常數(shù) 10mm) P：操作壓力(kgf/cm2) 利用此公式計算的空氣消耗量為近似值，因為有時在氣缸室內(nèi)的供應(yīng)空氣，并不完全排放(特別是在高速狀態(tài)下)，實際所需消耗量可能稍低于圖上所讀出的數(shù)據(jù)。 例：氣缸ＱＧＢＱ50500，活塞直徑 50mm，活塞桿徑 20mm，行程 500mm，操作壓力4．5ｂａｒ。 求：空氣消耗量。 解：選出所給活塞直徑，定出該水平線與操作壓力線之交點，空氣消耗量隨即可從橫座標讀出，讀出之值再乘該氣壓缸之行程(ｃｍ)。上述步驟讀出之值給為0．0９1/ｃｍ行程，則單行程之空氣消耗量為 4．51，對回程而言，活塞桿之體積必須扣除 20ｍｍ直徑為 0．0141/ｃｍ行程50ｃｍ行程＝0．７1)因此回程空氣消耗量為3．8，來回行程之空氣消耗量為 8．3。 圖 36 氣缸空氣消耗量 氣缸的選擇根據(jù)汽缸的選擇要求：（1）周圍環(huán)境及介質(zhì)溫度 5～600，工作壓力～（表壓） 。超出此范圍時，應(yīng)考慮使用特殊密封材料及十分干燥的空氣。（2）安裝前應(yīng)在 倍的工作壓力下試壓，不允許有泄漏。 （3）在整個工作行程中負載變化較大時，應(yīng)使用有足夠出力余量的氣缸。 （4）不使用滿行程工作，特別在活塞伸出時．以避免撞擊損壞零件；（5）根據(jù)氣缸的負載狀態(tài)和負載運動狀態(tài)確定負載力F 和負載率，再根據(jù)使用壓力應(yīng)小于氣源壓力 85％的原則，按氣源壓力確定使用壓力P。對單作用缸按桿徑與缸徑比為 ，雙作用缸桿徑與缸徑比為 ～ 預(yù)選；（6）根據(jù)氣缸及傳動機構(gòu)的實際運行距離來預(yù)選氣缸的行程,為便于安裝調(diào)試，對計算出的距離以加大 10～20mm 為宜，但不能太長，以免增大耗氣量。結(jié)合現(xiàn)在市場狀況以及工作時汽缸要求，初選德國 Festoon 帶活塞汽缸。有關(guān)型號參數(shù)見下表 31表 31 型材式和拉桿式氣缸型號 功能直徑（mm）力（N）行程（mm）緩沖PPPV感測標準說明雙作用32..100483..47122..2022 + + 15552，無派生型雙作用32..125483..736310..2022 0 + 0 155524. 接近開關(guān)齊平安裝雙作用32..125483..736310..2022 + + 1555ISO6431，結(jié)構(gòu)堅固4. 附件品種齊全雙作用32..125483..736310..2022 + 0 155524. 可選擇集成位置感測或附加位置感測雙作用32..125483..736310..2022 + + 21287，派生型更多4. 結(jié)構(gòu)特點：節(jié)省空間雙作用32..125483..736310..2022 + + 155524. 可選擇集成位置感測或附加位置感測雙作用32..125483..736310..2022 + + 21287，無派生型雙作用32..125483..736310..2022 + + ATEX 指令的特定形式，可用于有潛在爆炸危險的工作環(huán)境結(jié)合實際的安裝方式和汽缸的行程，最終選用的缸徑為 50mm，行程為 160mm。對應(yīng)的型號為標準型汽缸 DNC50160PPV.二維圖 38 如下：三維圖 39 如下：至此，氣壓傳動系統(tǒng)元器件的選型結(jié)束。第 4 章 彈簧夾頭的設(shè)計 彈簧夾頭的使用和制造 何時使用彈簧夾頭彈簧夾頭的優(yōu)缺點：重量輕加速快受離心力的影響小同心度高快速夾持零件更換時可快速調(diào)換夾頭適合的工件尺寸范圍有限軸向尺寸長更適合小型零件更適合直徑尺寸一致的工件?！? 三爪電動卡盤是大多數(shù)車床用戶的標準工件夾持裝置，這種卡盤具有足夠的通用性，可應(yīng)用于多種車削加工。然而，它不是所有加工任務(wù)的最佳夾具。彈簧夾頭是一種備用工件夾持裝置，與卡爪卡盤相似，也用機械力固定需要車削的零件。雖然彈簧夾頭所提供的工件尺寸范圍沒有卡爪卡盤的寬，對于某些加工任務(wù)來說，它所提供的與速度、準確度和生產(chǎn)力有關(guān)的優(yōu)勢也許是極其重要的?！? 何種夾具的功效更好，做決定時需要考慮幾個因素。對于一項給定的車床加工任務(wù)，衡量選用彈簧夾頭還是卡爪卡盤，需要考慮以下的所有因素?！? 主軸負載容量車床主軸的最大允許重量基于軸承負載容量，如果夾盤和工件組合的重量太大，軸承有可能超負荷。對于那些存在超出限度的危險的加工任務(wù)，這種危險性可能決定人們對工件夾具的選擇，卡爪卡盤往往比同等的彈簧夾頭的重量大，因此，在需要控制重量的場合，彈簧夾頭是恰當?shù)倪x擇?！? 主軸速度彈簧夾頭往往是以非常高的主軸速度進行車削時的較好選擇，主要有兩個原因：　 一個原因與卡盤的質(zhì)量有關(guān)，假定以相同的主軸馬力驅(qū)動卡爪卡盤和彈簧夾頭，較厚重的卡爪卡盤需要更長的時間來加速達到所需的速度，加速時間長將延長工作周期，降低生產(chǎn)力?！? 另一個原因與離心力有關(guān)，因為它隨著 rpm 平方值的增加而增加，所以，在高速切削的情況下，這個數(shù)值很重要。例如，將主軸速度加倍，離心力將為原來的四倍。這種力量將卡盤卡爪拉離中心，往往會降低夾持力。但采用彈簧夾頭，離心力不會造成明顯的影響。因而，在整個加工速度范圍內(nèi)夾持力會更加穩(wěn)定?！? 加工操作彈簧夾頭在零件的整個圓周施加夾持力，而不是僅在選定的接觸區(qū)域，因而，可獲得很好的同心度，這一點對于二次加工的項目尤其重要，二次加工需要考慮與一次加工有關(guān)的精確度，因為彈簧夾頭的準確夾持能力強，即使卡爪卡盤用于一次加工時，彈簧夾頭也可用于二次加工。帶有空心軟卡爪的卡盤可達到 至 英寸范圍內(nèi)的 TIR(總讀數(shù))重復(fù)精度，而彈簧夾頭的典型重復(fù)精度為 英寸 TIR 或更好，為了進一步提高二次加工精度，在安裝過程中，還可調(diào)整彈簧夾頭的同心度?！? 工件尺寸彈簧夾頭非常適合直徑小于 3 英寸的工件采用。彈簧夾頭對工件的長度有所限制，特別地，彈簧夾頭限制機床的軸向(Z 軸)行程范圍，因為它的長度比卡爪卡盤長。當工件的加工長度差不多需要用到機床的整個可用行程時，大概就要采用卡爪卡盤了?！? 加工批量大小很大批量和很小批量的加工任務(wù)均適合采用彈簧夾頭?！? 在小批量和多種任務(wù)的加工場合，彈簧夾頭的優(yōu)勢與產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時間有關(guān)，標準卡爪卡盤的卡爪調(diào)換約需 15 至 20 分鐘，專用于快速更換的卡爪卡盤需要 1 分鐘，而快速更換彈簧夾頭的夾頭調(diào)換只需要 15 至 20 秒，在產(chǎn)品變換頻繁時，節(jié)省的時間累計起來是可觀的。　 當加工批量大時，可同樣累積所節(jié)省的與夾持有關(guān)的時間，彈簧夾頭所需的開合時間比卡爪卡盤的少，通過減少從一個工件轉(zhuǎn)換至下一個工件的非切削時間，削減加工循環(huán)時間?！? 工件尺寸范圍彈簧夾頭開合更快的部分原因是它的驅(qū)動沖程較短，與卡爪卡盤相比，彈簧夾頭所適用的工件尺寸范圍更為有限。　 次主軸情況裝有次主軸的車削機床經(jīng)常用于各種大批量加工，在這些應(yīng)用中，彈簧夾頭可顯著節(jié)省加工時間。它們可在一個工作循環(huán)中加工零件的所有面，這些機床常與棒材進料器組合在一起，實現(xiàn)無人值守生產(chǎn)，連續(xù)加工工件。在這些應(yīng)用中，對一個工件而言，所節(jié)省的夾盤驅(qū)動時間可能是很少的，但在整個生產(chǎn)過程中，每個工件節(jié)省時間與加工工件數(shù)相乘，累計起來所節(jié)省的時間是很可觀的。　 夾盤工具庫當人們在卡爪卡盤和彈簧夾頭之間選擇一個最合適的工件夾持裝置時，考慮第三個選項也是重要的。在許可的情況下，保留兩種夾具，從一種更換至另一種可能是最具成本效益的方案。從卡爪卡盤換到彈簧夾頭，或反之亦然，通常不超過 20分鐘。卡爪卡盤可保留在機床上，以處理零件范圍不確定的情況。但當機床加工大批量工件，或幾批尺寸一致的零件時，采用彈簧夾頭所獲得的生產(chǎn)力提高，大大超過更換夾具花費時間造成的生產(chǎn)力損失?！? 實際上，彈簧夾頭的速度是有彈性的，如果工件尺寸是一致的，彈簧夾頭的速度會更快。如果工件尺寸的變化大，可能需要采用卡爪卡盤以適應(yīng)尺寸范圍寬的加工工件。材料類型對于熱輥軋鋼材、鍛件和模壓件，標準卡爪卡盤往往功效較好，因為所有這類零件具有固有的直徑變化。另一方面，冷輥軋材料零件往往具有較好的尺寸一致性，因此，適合選用彈簧夾頭。然而，缺乏一致的直徑測量值不一定構(gòu)成采用彈簧夾頭的障礙，可提供設(shè)計用于非圓橫截面的夾頭，用于夾持制成客戶所需形狀的模壓棒材。 彈簧夾頭的應(yīng)用彈簧夾頭必須保持與工件(或刀具)的定位基準相同如主軸。彈簧夾頭和工件(或刀具)之間的相對運動將導(dǎo)致不正確的零件加工。彈簧夾頭與工件(或刀具)的相對轉(zhuǎn)動或相對軸向移動都會使加工工件尺寸的一致性和幾何精度受到影響。在現(xiàn)代復(fù)雜的制造環(huán)境中，想在最佳狀態(tài)下保持連續(xù)切削加工，大多數(shù)工廠都必須經(jīng)過機床制造商的嚴格培訓(xùn)，認真學(xué)習(xí)新設(shè)備的加工運動原理、結(jié)構(gòu)特征和使用技巧，方能進行操作使用。尤其對于頂端的技術(shù)系統(tǒng)，更是如此。例如，先進的機床控制系統(tǒng)，復(fù)雜形狀零件的 5 軸加工程序的匯編等。慶幸的是，有一種與此相反的處理方案，這就是截止目前已經(jīng)開發(fā)出的一些功能強大、精度高，但又容易操作(勿須專門培訓(xùn))和使用壽命長的工藝裝備。用以快速定位、夾緊工件(或刀具)的相對卡盤定位精度高的彈簧夾頭(或稱彈簧套)就屬于這一范疇。它具有 100 多年的悠久歷史和很廣闊的應(yīng)用范圍。 第一個彈簧夾頭的使用并不是很理想的。但當時確實證明了一個事實，一個好的工件夾頭的使用，能提高生產(chǎn)效率和加工零件精度。后來，在車床開發(fā)制造領(lǐng)域享有盛名的 Hardinge 公司，在 1901 年驕傲地在他們開發(fā)的車床上使用了(于 1890 年)由本公司研制成功，用以提供工件定位與夾緊的彈簧夾頭，并將他們的產(chǎn)品圖紙和開發(fā)的系列產(chǎn)品向外公布。當時主要是為適應(yīng)鐘表和透鏡制造業(yè)大批量生產(chǎn)的市場需要而開發(fā)的。能如此好地為早期(1920 年前)的普通車床與凸輪式多軸自動車床提供得心應(yīng)手的彈簧夾頭產(chǎn)品，的確令人難以置信。這就如同在現(xiàn)在的先進的 CNC 車床上配置一套現(xiàn)代化技術(shù)的控制系統(tǒng)。 讓我們回顧以往，隨著加工與設(shè)備技術(shù)的不斷進步，在要求各個系統(tǒng)都能極高地提高生產(chǎn)效率的設(shè)計改革潮流中，對作為機床的最基本但又很重要的工藝裝備彈簧夾頭，卻從沒有給以設(shè)計的空間和時間。這似乎是件非常奇怪的事情。 在機床結(jié)構(gòu)也在以飛快速度變換著的形勢下，能繼續(xù)保持原彈簧夾頭基本結(jié)構(gòu)保持不變的這一奇跡，主要歸功于它特具有的靈巧、精致的結(jié)構(gòu)和功能強大、使用方便以及經(jīng)濟性好等特點。彈簧夾頭雖小，但在機床工業(yè)中確實起到了很重要的作用，這是都是由于它具有以下很強的功能：(或刀具)，具有抵抗扭矩和承受來自多方向切削力的功能。(拉力)和轉(zhuǎn)換驅(qū)動力為工件(或刀具)夾緊力的功能。 (或刀具)的功能。 。 。 1，夾 緊 力總的來說，彈簧夾頭的設(shè)計和使用是一個涉及面很寬的領(lǐng)域，它是需要相對應(yīng)于多種機床系列，以及包括了為體現(xiàn)它與機床各自不同風格和特征 而設(shè)計的產(chǎn)品，所以總數(shù)已有成千上萬。但是現(xiàn)在還有一個普遍的錯誤觀念，認為彈簧夾頭只用以夾緊圓柱形工件毛坯。這是不符合事實的，實際上它幾乎能對任何形狀的工件(或刀具)，包括正方形或六邊形工件進行定位夾緊。 下面主要介紹影響各種彈簧夾頭正確裝夾定位和夾緊力的有關(guān)因素和工作原理。2，影響夾緊力的因素夾緊力是機床經(jīng)彈簧夾頭施加在工件上的力。本文中插圖是一個在車床上使用的用以定位、夾緊工件的彈簧夾頭 , 同樣也可以被用來對刀具、磨削的工件實行 定位、夾緊或許多別的場合。拉桿(圖中未示出)的外螺紋與彈簧夾頭的后端內(nèi)螺紋連接拉緊，產(chǎn)生軸向拉力。然后由機床主軸前端的被稱為鎖緊角的錐面，將軸向拉力轉(zhuǎn)換成一垂直于彈簧夾頭中心的夾緊力。不僅如此，夾緊力還可以通過鎖緊角將其擴大，經(jīng)過計算得知，根據(jù)不同的鎖緊角，彈簧夾頭夾緊力可擴大 34 倍。 彈簧夾頭是一個結(jié)構(gòu)簡單的工藝裝置，卻有許多影響夾緊力的主要因素 。對于基本原理的了解可以幫助工件(或刀具)正確裝夾和迅速查找故障。以下介紹幾個影響夾緊力的主要因素和總結(jié)的使用經(jīng)驗：。如圖所示為拉桿施于彈簧夾頭的軸向拉力 。在彈簧夾頭的使用中，軸向力拉力可由不同的方式施加，但其作用原理基本相同。很明顯，大的軸向拉力將產(chǎn)生大的夾緊力，反之亦然。一般拉桿的軸向拉力可由操作員進行調(diào)整。 ，設(shè)計的鎖緊角(或頭部傾角)大小將決定著夾緊力經(jīng)擴大后能達到的指標， 通常由機床制造商和彈簧夾頭制造商決定。當彈簧夾頭新的設(shè)計還正在探求之中， 從經(jīng)濟性和可靠性考慮， 設(shè)計師建議用戶使用現(xiàn)有彈簧夾頭結(jié)構(gòu)。標準錐度(或頭部傾角)已根據(jù)機床類型(如車床等)、使用條件(動態(tài)與靜態(tài))和用途(工件與刀具)不同，由設(shè)計時確定。(或刀具)與彈簧夾頭之間的總摩擦力將直接 影響夾緊力。小的摩擦值將導(dǎo)致小的夾緊力，反之亦然 。彈簧夾頭供應(yīng)商能采取各種措施，克服彈簧夾頭與工件(或刀具)之間的相對轉(zhuǎn)動或軸向竄動等，比如彈簧夾頭內(nèi)孔有意制出鋸齒形狀或?qū)⒂操|(zhì)合金微晶粒浸漬在夾