周 勇

（中國(guó)航空高科技股份有限公司南通航智裝配科技有限公司，江蘇 南通226011）

臥式加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心氣液通道設(shè)計(jì)

周 勇

（中國(guó)航空高科技股份有限公司南通航智裝配科技有限公司，江蘇 南通226011）

介紹臥式加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心設(shè)計(jì)氣液通道口，輔助工裝夾具動(dòng)作需求，通道主要功能將液壓油或其他流體傳輸?shù)綂A具體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)裝夾零件的自動(dòng)化。經(jīng)過用戶的驗(yàn)證，該結(jié)構(gòu)具有合理性，穩(wěn)定性。使臥式加工中心功能更加完善。

旋轉(zhuǎn)；油腔；密封

隨著制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床越來越普及，對(duì)機(jī)床自動(dòng)化程度要求越來越高。為提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，零件裝夾定位的可靠性，減少人工輔助時(shí)間，適應(yīng)先進(jìn)加工技術(shù)的發(fā)展，較多的用戶提出在臥式加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上增加液壓出口及氣口，方便用戶在工作臺(tái)上安裝工裝夾具。對(duì)本單位臥式加工中心工作臺(tái)設(shè)計(jì)改進(jìn)，解決此類問題。

1 原結(jié)構(gòu)存在的問題

根據(jù)我廠生產(chǎn)制造的臥式加工中心MCH50，該臥式加工中心的工作臺(tái)采用自制的分度轉(zhuǎn)臺(tái)，工作臺(tái)中心無氣液通道。工作臺(tái)分度定位時(shí)需抬起后旋轉(zhuǎn)所需角度落下鎖緊，工作臺(tái)夾緊與抬起由油缸升降來實(shí)現(xiàn)，工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)由伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、渦輪蝸桿及齒輪傳動(dòng)來完成，如圖1所示。用戶使用液壓夾具時(shí)因原有的升降油缸結(jié)構(gòu)無氣液通道，通常在工作臺(tái)上方引進(jìn)氣液管供工裝夾具使用。

圖1 原分度轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

因臥式加工中心工作臺(tái)是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致氣液管路纏繞在一起，易斷裂、漏油、加工零件時(shí)與切削刀具干涉等現(xiàn)象發(fā)生，造成無法正常把氣液接入工裝夾具體，難以實(shí)現(xiàn)裝夾定位自動(dòng)化，影響該設(shè)備的生產(chǎn)效率及可靠性。從而急需在工作臺(tái)中心增加氣液通道來解決問題。

2 通道口的設(shè)計(jì)原理及要求

首先針對(duì)工作臺(tái)工作原理和運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)行分析研究，進(jìn)氣液處與出氣液處相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。工作臺(tái)中心安裝了升降油缸，需從升降油缸入手，對(duì)升降油缸結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析并進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，同時(shí)輔助增加對(duì)工裝夾具即執(zhí)行元件液壓源及氣源的控制需求系統(tǒng)元件裝置。

當(dāng)工作臺(tái)需分度動(dòng)作時(shí)需脫開鼠牙盤，脫開鼠牙盤的距離為5 mm，因此油缸活塞行程為5 mm，此時(shí)油缸活塞與活塞桿參與上升運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)上升到位后旋轉(zhuǎn)分度，分度時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速達(dá)到10 r/min，在工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)活塞不動(dòng)而活塞桿參與旋轉(zhuǎn)，分度到位后通過液壓油推動(dòng)使活塞與活塞桿帶動(dòng)工作臺(tái)落下鎖緊定位。

此動(dòng)作過程保證工作臺(tái)中心氣液通道將液壓油或其他流體傳輸?shù)焦ぱb夾具體保持通路，也可認(rèn)為在加工時(shí)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到任何位置需要保持夾具所需的壓力。

3 通道口設(shè)計(jì)及密封件選用

通過用戶的走訪，一般用戶工裝夾具需雙進(jìn)雙出一氣路，來實(shí)現(xiàn)零件裝夾定位，機(jī)床工作臺(tái)中心總共需提供五個(gè)通道口。其結(jié)構(gòu)如圖2，從機(jī)床氣液源系統(tǒng)裝置接入氣液源經(jīng)管接頭1流進(jìn)活塞6通道，再由活塞6通道進(jìn)入活塞桿5通道，最后由過渡油路塊2、3上通道輸送到所需執(zhí)行元件中。實(shí)現(xiàn)氣液通道暢通。實(shí)現(xiàn)此通道需對(duì)油缸的缸蓋9、活塞6、活塞桿5等零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并選用合適標(biāo)準(zhǔn)件密封圈7、管接頭1等。

圖2 結(jié)構(gòu)圖

首先考慮五個(gè)通道口在各個(gè)零件中實(shí)現(xiàn)，活塞6相當(dāng)于套筒類型的零件，結(jié)構(gòu)如圖3，在活塞壁上設(shè)計(jì)5個(gè)不同深度的通道孔（孔1-孔5），每個(gè)通道孔上設(shè)計(jì)管螺紋，方便油管接入。并在活塞內(nèi)孔中不同位置設(shè)計(jì)與孔1至孔5一一相通的通道孔，便于流體流入，進(jìn)入活塞桿5?；钊麠U5相當(dāng)于軸類零件，結(jié)構(gòu)如圖4，在活塞桿上設(shè)計(jì)5個(gè)不同深度的通道孔，每個(gè)通道孔上方分別設(shè)計(jì)端面密封。由于活塞桿在工作時(shí)需參與轉(zhuǎn)動(dòng)，因此活塞與活塞桿之間需形成過渡環(huán)形油腔，須在活塞桿外圓上設(shè)計(jì)5個(gè)環(huán)形油槽，每個(gè)環(huán)形槽底上設(shè)計(jì)與軸內(nèi)的孔一一相通的通道孔，每個(gè)油腔兩邊設(shè)計(jì)密封溝槽，溝槽上安裝軸用旋轉(zhuǎn)格來密封圈7，可以把每個(gè)油腔隔開，活塞桿與格來圈裝配結(jié)構(gòu)圖如圖5，目的是為了每個(gè)通道暢通，防止互相滲漏。之所以設(shè)計(jì)時(shí)選用此密封圈，因該密封圈由一個(gè)低摩擦的填充聚四氟乙烯密封環(huán)和一個(gè)橡膠彈性體（O型圈）組成，用于有旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的桿、軸、旋轉(zhuǎn)接頭等處，屬于內(nèi)周密封，它是一種可承受兩側(cè)壓力或交變壓力作用與雙向作用的旋轉(zhuǎn)密封圈。工作時(shí)不爬行，無粘滯現(xiàn)象，抗磨性及尺寸穩(wěn)定性好。工作臺(tái)本體4要補(bǔ)充設(shè)計(jì)便于安裝過渡油路塊2和3，過渡油路塊3安裝在活塞桿5上，過渡油路塊2在安裝工裝夾具時(shí)需要進(jìn)行調(diào)整，不允許高于工作臺(tái)平面，防止氣液泄漏。因活塞上下運(yùn)動(dòng)管接頭1需與高壓軟管連接確保氣液不泄漏。

圖3 活塞

圖4 活塞桿

圖5 活塞桿與格來圈裝配圖

零件材料的選用在設(shè)計(jì)時(shí)非常重要，需要考慮材料的使用性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等方面?；钊?與活塞桿7之間存在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，與油缸體8之間存在上下的運(yùn)動(dòng)關(guān)系而產(chǎn)生摩擦，為了提高零件的之間耐磨性，因此對(duì)活塞6的材料采用球墨鑄鐵，球墨鑄鐵特性具有中高等強(qiáng)度、中等韌性和塑性，綜合性能比較高?；钊麠U7與油缸缸體8材質(zhì)采用常規(guī)的45#鋼，總之不同的零件選用不同材質(zhì)組合，有效防止它們之間因運(yùn)動(dòng)時(shí)互相咬死，導(dǎo)致增加機(jī)床故障發(fā)生幾率，有利于提高零件之間的機(jī)械綜合性能。

根據(jù)常用工裝夾具液壓原理需求，在機(jī)床總液壓站上設(shè)計(jì)預(yù)留兩路閥組，閥組具備可以調(diào)整液壓的壓力及流量的功能液壓原理圖6，保證夾具的動(dòng)作要求。

圖6 液壓原理圖

氣的需求具備兩種功能，一種是夾具體有工件時(shí)作為氣密檢測(cè)，保證零件裝夾正確性，無工件時(shí)作為吹氣，確保定位面無鐵屑，兩種功能的實(shí)現(xiàn)通過氣動(dòng)邏輯閥來實(shí)現(xiàn)。氣動(dòng)原理圖7.

圖7 氣動(dòng)原理圖

4 結(jié)論

通過以上的研究分析，設(shè)計(jì)，解決了夾具工裝管路的纏繞斷裂及氣液壓源等問題?？傊O(shè)計(jì)產(chǎn)品必須契合客戶需求，對(duì)自身產(chǎn)品零部件結(jié)構(gòu)分析研究、合理改進(jìn)設(shè)計(jì)解決客戶所需的功能，此次結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)對(duì)我們的產(chǎn)品提升一個(gè)檔次，功能更加完善，在客戶使用過程中沒有出現(xiàn)故障，運(yùn)行平穩(wěn)，升降缸處沒有漏油現(xiàn)象，動(dòng)作可靠穩(wěn)定。而且在汽車行業(yè)加工發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋組線得到應(yīng)用。

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Design of the Gas Liquid Channel on the Center of the Rotary Table of the Horizontal Machiningcenter

ZHOU Yong
（China Aviation High Tech Limited by Share Ltd Nantong Chi Chi Assembly Technology Co.，Ltd.，Nantong Jiangsu 226011，China）

Design of the gas liquid channel on the center of the rotary table of the horizontal machining center to service for the action of the work fixture.The main function of the channel is to lead the hydraulic oil or other liquid to the fixture to realize the automation of the clamping.Though the verification of the user，this structure is reasonability and stability，it improve the function of the horizontal machining center.

rotation；oil chamber；sealing

TG659

A

1672-545X（2017）08-0245-03

2017-05-15

周 勇（1976-），男，江蘇南通人，大專學(xué)歷，工程師，現(xiàn)在主要從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。