当前位置： 油缸体 >> 油缸体发展 >> 立式油压千斤顶油缸装卸夹具的设计
作者：刘映泉
单位：新兴重工湖北三六一一机械有限公司
来源：《金属加工（冷加工）》杂志
立式油压千斤顶中的部件总成是整个千斤顶的基础部分，由底座、油缸、垫圈（紫铜材质或Q35A材质，现在通常是使用钢垫）及钢球等组成，谓之油缸、底座总成，其中底座、油缸和垫圈的工程图分别如图1、图和图3所示。
图1 底座
图 油缸
图3 垫圈
油缸、底座的装配如图4所示，在装配图里首先是在底座底部的台阶孔的大孔里放入一枚钢球，然后在底座内孔里放入垫圈，放入的垫圈有两个功能，其一是控制钢球的活动范围，不让其逃出所在孔位，其二是在油缸与底座之间起密封作用。之后把油缸的一端旋入底座的内孔螺纹，压住钢垫，当油缸对底座之间的转矩达到一定的额定值后，即可完成整个部件的装配。
图4 底座、油缸
1.油缸 .钢垫 3.钢球 4.底座
从工程图可以看到油缸的两端都是外螺纹，外圆中间部分是圆柱，内孔是油缸的关键，公差只有0.1mm，在装配过程中不允许油缸内孔有丝毫的变形，否则会导致装配失效。
千斤顶总成装配属批量性产品生产作业，特别讲究作业效率。对两端有外螺纹的油缸进行装卸，一直以来都是通过对一端螺纹的联接来实现对另一端螺纹与组装配合件的安装，这种工艺有两点不足：①螺纹联接旋紧功效低，不能满足现代企业的生产。②油缸与底座装配结束后（上缸机工作台在作业时会绕旋转轴产生一定角度的旋转，达到一定的转矩后，上缸机自动停车），随着旋转轴带动工作台（含底座）弹性回转，油缸上端螺纹与上缸机主轴相联接的带有螺纹的夹具体松动，上缸机主轴反向转动时夹具体脱开油缸，完成工序装配。采用该方式装配时，尤其是达到一定的转矩后自动停车出现弹性回转，会导致约8%的装配体出现油缸与底座之间的松动，并随着上缸机的反转，夹具体带着油缸一起反转脱开底座，造成装配失败。
另外，在实际生产中，底座油路可能会因铸造缺陷而贯通，而造成总成失效，需要将安装在底座上的油缸拆下换掉，这时就只能使用虎钳、大管钳手工作业，这种方式不仅效率低、强度大，还会导致油缸变形失效，无法再次使用。
１千斤顶油缸装卸夹具的结构介绍针对传统油缸、底座装配存在的不足，下面介绍一种快速的油缸、底座装卸夹具，上缸夹具由两部分组成，其一是底座限位部分的夹具（用于把底座限位在上缸机的工作台上），其二是装卡油缸部分的夹具，本文只介绍装卡油缸部分的夹具，如图5所示。
图5 千斤顶油缸装卸夹具总成
1.联轴节 .销轴 3.夹具体 4、8.内六角圆柱头螺钉
5.心轴 6.滚柱 7.衬套 9.衬套盖板
在整套夹具中，夹具的本体是夹具体，如图6所示，除联轴节外，其他7个零件都是直接或间接装配在夹具体上，联轴节一端与机床主轴联接，另一端通过销轴与夹具体联接，起传递转矩给夹具体的作用。
图6 夹具体
夹具体是一圆柱体结构，体内中部开有台阶形圆柱孔，包括大台阶部、位于大台阶部上部的小台阶部。用于夹紧、松开油缸缸筒外壁的活动限位组件置于大台阶部，活动限位组件包括衬套、装于衬套上的滚柱，大台阶部的基础内孔为D1，大台阶部在内孔D1的基础上加工有三段与滚柱配合工作的偏心圆弧3×R1部，夹具体下端装有与衬套相接触的衬套盖板，插装于油缸缸筒内腔的心轴装于夹具体内，纵向通过内孔D1、D，并通过两个内六角圆柱头螺钉（图5中件4）与其上端联接。
夹具体中部还开有联轴节方孔L×L，联轴节方孔与小台阶部相贯通，联轴节方轴插装于联轴节方孔，经穿过孔d1的销轴与上缸机主轴联接的联轴节联接，并传递来自主轴的旋转力矩。
心轴为一阶梯轴结构，包括与油缸缸筒上端相抵的大径端、插装于油缸缸筒内腔的小径端，大径端位于夹具体小台阶部，大径端经螺栓与夹具体联接，小径端设置有一个大倒角，装配作业时便于滑入油缸内孔。
衬套结构如图7所示，它与夹具体的下端内孔D1间隙配合，长度略小于内孔D1深度，筒壁上开有3个轴向均布的限位槽，限位槽横截面呈梯形，滚柱装于限位槽中。
图7衬套
夹具体偏心圆弧部与衬套之间形成用于配合滚动体工作以实现装卸油缸的调节孔，调节孔的截面为月牙形。
衬套盖板中部有与油缸配合装配的通孔，通孔下端设计有倒角，装配时利于油缸快速导向滑入，衬套盖板通过3个内六角圆柱头螺钉（图5中件8）与夹具体联接，主要作用是限位、支撑衬套及做滚柱组合体。
联轴节结构如图8所示，阶梯轴结构，最下端为一方轴，装配时插入夹具体的方孔，经穿过孔D4的销轴完成夹具体的联接，起传递转矩给夹具体的作用，上端大径d插入机床主轴内孔经穿过孔D5的销与主轴联接。
图8 联轴节
２千斤顶油缸装卸夹具的工作原理及使用（1）油缸装卸夹具的工作原理。夹具体通过联轴节与上缸机主轴联接，上缸机将动力输出传递给联轴节，联轴节通过其前端的方形轴将转矩传递给夹具体。
心轴大径端通过螺钉与夹具体联接固定，另一端装入油缸内。夹具体转动时，心轴随之同步转动，并在夹具体夹紧油缸外壁时，起支撑、承压及传递油缸外壁压力的作用，防止油缸内孔变形，前端倒角，对进入油缸起导向作用。
夹具体下部设有多段独立的径向向外凸出的偏心圆弧部，偏心圆弧部与油缸之间设有活动限位组件，活动限位组件包括衬套、装于衬套上的滚柱，偏心圆弧部与衬套之间形成用于配合滚柱以装卸油缸的调节孔，调节孔的截面为月牙形。
夹具体下端内孔为装滚柱及滚柱限位衬套段的内圆面，采用3段偏心圆弧与3段正圆弧光滑联接形式，使该内圆面在工作时与油缸外壁之间间隙呈现3段小间隙及3段大间隙间隔相连状态。滚柱行程被小间隙部位限制，只能在大间隙部位左右滑动，不能通过小间隙部位。在夹具体总成转动的整个过程中，通过衬套、滚柱组件中的滚柱对油缸外壁提供压紧力，滚柱是对油缸实施夹紧的主要接触部件，工具钢材质。
油缸、底座组件被限位于上缸机工作台上，在油缸底座及油缸组件的油缸完全进入夹具体后，启动上缸机工作开关（上油缸时主轴顺时针方向旋转，卸油缸时主轴逆时针方向旋转），夹具体在联轴节的带动下顺时针方向旋转，由于滚柱与限位衬套、滚柱组件与夹具体的装配关系为间隙配合，滚柱限位衬套、滚柱组件随夹具体总成旋转，依靠与衬套盖板的摩擦力及3段偏心圆弧面两侧弧面对滚柱的接触传动，上缸机起动、主轴旋转时，滚柱限位衬套、滚柱组件立即产生一个相对夹具体的旋转运动，滚柱随滚柱限位衬套迅速旋转至与油缸较小间隙的夹具体偏心圆弧一侧，受夹具体偏心圆弧旋转的摩擦影响，3支滚柱产生一定程度的自转，并迅速靠近、压紧油缸外壁（见图9、图11），带动油缸顺时针方向旋转，并通过其外螺纹旋入底座内螺纹，最终实现油缸压紧预置于底座内孔底部的钢垫，在达到预定的转矩后，油缸完成与底座之间的密封联接。
图9～图11分别是夹具体、滚柱、滚柱限位衬套及油缸的工作状态1（拆卸油缸时滚柱夹紧状态）、状态（滚柱松开状态）和状态3（安装油缸时滚柱夹紧状态）。
图9夹具工作状态1
1.油缸 .夹具体 3.衬套 4.滚柱
图10 夹具工作状态
1.油缸 .夹具体 3.衬套 4.滚柱
图11夹具工作状态3
1.油缸 .夹具体 3.衬套 4.滚柱
（）油缸装卸夹具的使用。油缸装卸夹具是通过上缸机来实施作业的，顺时针或逆时针操纵主轴操纵杆，夹具体可上升或降低到一定的高度并保持其位置不动（非工作状态时，夹具体通常置于较高的位置）。
使用前，上一道工序的操作者在生产线工作台特定的区域上放置一组千斤顶底座，然后在底座上按照顺序依次放入密封钢球、钢垫，最后通过手工向底座上装入油缸（螺纹旋入1～圈即可），经过前面初步组装的底座及油缸组件被传递进入上缸机工位，并被限位于上缸机工作台。
经过初装的油缸底座、油缸组件进入上缸机工位后，操纵上缸机主轴升降杆，让夹具体整体下降并接近油缸，油缸通过衬套盖板内孔锥面初次导向及心轴前端锥面的次导向进入夹具体中，然后起动上缸机主轴旋转按钮，之后，随着主轴旋转及夹具体内壁对滚柱产生的摩擦旋转带动衬套产生相对于夹具体的旋转，滚柱渐渐靠近所处装配位置较小的空间区域，即调节孔的小间隙部位（见图9、图11），小间隙部位靠近正圆弧面，受夹具体偏心圆弧部位的挤压，开始对油缸外壁实施夹紧，油缸随主轴夹具体旋转（顺时针或逆时针），开始上紧于底座上或与已装配的底座分离。当工作台产生的转矩达到预定值后，主轴旋转开关即自动关闭，主轴停止旋转，工作台及底座、油缸组件绕工作台轴线反向回弹，产生相对于夹具体的一个角度回转，由于上缸机主轴设计设定转速不高，回弹后夹具体、滚柱基本处于无受力状态，操纵主轴上升，就能实现夹具体总成与底座、油缸总成的分离。如图1所示。
油缸从底座上拆卸时与上油缸略有区别，卸油缸时只需把油缸从底座联接螺纹上松动即可（松动后手工旋转取出油缸），松动的一瞬间所需外力（含夹紧力）很大，松动后所需外力矩很小，所以卸油缸时，看到夹具体带动油缸相对底座刚刚产生旋转时即可停车，受工作台反向回弹（即反向旋转）作用，滚柱松开对油缸外壁的夹紧，随滚柱限位衬套一起转到夹具体偏心圆弧较大空间位置（见图10）。此时可将夹具体从油缸内取出。
图1 上缸夹具工作时效果
1.联轴节 .销轴 3.夹具体 4、8.内六角圆柱头螺钉
5.心轴 6.滚柱
7.衬套 9.衬套盖板 10.油缸 11.垫圈 1.底座
３结语该夹具可快速实现油缸入装底座，消除了油缸外壁变形的隐患。构思独特、简洁，使用方便，轻巧灵活。该夹具可实现油缸的高质量的快速装入底座，还可实现油缸从油缸底座上的快速拆卸，而且装、卸后油缸内孔、端部螺纹无变形，可再次使用。
每一种规格上缸夹具对应唯一型号的立式油压千斤顶油缸、底座装配，设计时，结构不变，仅更改夹具部件的相关公称尺寸。
文章投稿：tougao.mw.cn
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