陈秀梅，马玉贵

(1.北京信息科技大学 机电工程学院，北京 100192;2.河北宏润重工股份有限公司，河北 盐山 061300)

0 引言

夹紧装置是实现自动操作的重要部件，是重型车床、磨床、镗铣床、加工中心、柔性生产线的重要组成部件，在国内机床、自动化行业有广泛的应用。其锁紧力一般通过螺纹、斜面的自锁角、液压缸或气压缸等提供［1］。

现有技术的锁紧采用螺纹或斜面的自锁装置，则必须要严格的自锁角度实现自锁，或者需要有足够的操作空间，由于加工工艺的原因可能导致自锁不牢靠，对于操作空间限制的情况下，更是无法实现;采用液压缸或气压缸方式，由于液压油和压缩空气的性质，会导致锁紧不稳定，不易控制，对于精度要求高的场合，更不容易达到要求。特设计一种液压缸通过机械力和液压力实现可靠的锁紧。

1 液压缸的结构及工作原理

液压缸是液压系统中的能源转换装置，在现代机械设备中应用极为广泛［2］。本设计主要在于锁紧部分的结构设计，其余设计与普通液压缸相同，在此不再赘述。如图1 所示，液压缸的结构由缸筒、缸盖、活塞、活塞杆等部分组成。图1(a)为液压缸驱动的锁紧装置松开状态，(b)为液压缸驱动的锁紧装置锁紧状态［3］。

液压油从左缸盖2 上的进油孔9 进入并作用在活塞1左侧端面，推动活塞在轴向方向上向右运动，迫使滑块5 径向收缩，滑块5 对活塞杆7 产生向左的拉力，活塞杆7 带动与活塞杆相连接的夹具向左运动，从而实现锁紧装置的锁紧动作;当液压油右缸盖6 上的进油孔8 进入并作用在活塞1 右侧端面和活塞杆7 的左侧，对活塞1 产生向左的压力，滑块5 在径向膨胀，同时液压力向右推动活塞杆7，活塞杆7 从而带动夹紧装置向右运动，实现锁紧装置的松开。

2 锁紧方法分析

设备的锁紧装置的锁紧动作主要通过滑块5、活塞1和活塞杆7 的相对运动来实现，如图2 所示。

图2 a、b 接触面

当滑块5 处于图1(b)所示的状态时，与滑块5 的接触面a 采用锥面结构，滑块5 与活塞1 的接触面b。在锁紧状态中，由于活塞1、活塞杆7 与滑块5 之间的相互作用，保证了活塞杆被精确夹紧而不松动。这种锥面结构可以在夹紧位置正向自锁。因夹紧装置处于自锁状态。所以不需要施加额外的夹紧力。其夹紧状态只有在反向施加压力的情况下才能松开，从而夹紧不会松动或自行脱落。保证机械设备的正常、安全运转。图3 示为滑块结构图。

图3 滑块结构图

3 新型液压缸的特点

1)本液压缸通过控制缸盖2、6 上的进、出油孔8、9进入液压缸体内的液压油，从而实现夹紧装置的的锁紧与松开;

2)锁紧与松开动作的实现通过液压力驱动，通过斜面a，b 实现稳定的锁紧，不需要考虑自锁角度与液压油的稳定性问题。可以保证在工作中出现停电等意外情况，刀柄不会自行松脱，从而保证安全性;

3)活塞杆7 的运动行程短，其右侧直接连接夹紧装置，实现锁紧。

4)活塞1 的运动行程长，其左侧杆伸出缸盖2 之外，可以和外负载连接实现普通缸的往复直线运动功能。

4 结论

液压传动在现代机械传动中应用日益广泛，液压驱动装置具有结构简单、体积小、质量轻、能传递巨力或高力矩、易于实现过载保护等优点。液压缸是液压传动中的执行装置，能与各种传动机构相配合，完成复杂的机械运动，所以应用范围很广。本设计的液压缸主要应用于需要稳定夹紧的短工作行程的场合，同时可以适用于长行程的场合。

机械结构的锁紧可以采用多种形式，如气压驱动和机械结构实现夹紧。根据设计的设备要求该液压缸也可以设计为气压缸，气压驱动力要小于液压驱动力，所以可以适用于小型设备的锁紧场合。

［1］徐灏.机械设计手册［M］.5 卷.北京:机械工业出版社，1992.

［2］雷天觉.新编液压工程手册［M］.北京:北京理工大学出版社，1998.

［3］陈秀梅，杨庆东，于潇客.五轴数控机床铣头自动松拉刀方法分析研究［J］.中国制造业信息化，2010，39(3):69-71.