油缸力量的計算及相關知識

一、基礎知識：

1、定義：油缸也叫液壓缸，是将液壓能轉變爲機械能的、做直線運動（或擺動運動）的液壓執行元件。

2、分類：

（1）夾具中常用的油缸有哪些：直線油缸、杠杆油缸、轉角油缸、拉杆油缸、支撐缸、漲緊下拉缸、定位油缸、随行夾緊器。

（2）各類油缸發揮的功能：

①直線油缸：活塞杆直線運動，分雙動和單動，可以用來推動産品，也可以增加配件後用來夾緊。

②杠杆油缸：活塞杆直線運動，分雙動和單動，可以用來夾緊産品。

③轉角油缸：活塞杆旋轉運動，分雙動和單動，可以用來夾緊産品。

④支撐缸：用來支撐産品，來增強産品的剛性。

漲緊下拉缸：即在夾緊産品的同時提供一個徑向力。

⑤定位油缸：夾具中用來定位的油缸。

⑥随行夾緊器：即零點定位裝置。

3、叫法定義：

常把産品直接壓緊在固定定位面上且提供主要壓緊力的叫主壓；

常把産品直接壓緊在固定定位面上且不提供主要壓緊力的叫側壓/側頂；

常把産品直接壓緊在支撐缸上的叫輔壓；

4、油缸的應用場合：

（1）複動直線油缸用作側頂

（2）複動直線油缸用作主壓

（3）複動直線油缸用作驅動（下圖的分中機構）

（4）單動缸用作輔壓

（5）單動缸用作側頂

（6）杠杆缸用作側壓

（7）杠杆缸用作輔壓

（8）杠杆缸用作主壓

（9）轉角缸用作主壓

（10）轉角缸用作雙臂

（11）轉角缸用作雙臂

（12）拉缸油缸用作主壓

（13）拉缸油缸用作驅動

4、關于支撐缸

（1）爲什麽選用支撐缸？

3-2-1六點定位工件基本需要三個點來确定工件定位面。加工時，工件需要三點以上的定位支撐缸，選用浮動定支撐缸則是一個簡單的解決方法。支撐缸可用在任何可用“螺旋千斤頂”的場所。它迅速，不變形，不依靠操作人員的“感覺”。支撐缸支架可調，可支撐易碎的電路闆也能支撐大型飛機的加強杆，而不會變形。撐缸自動可調，可重複鎖定，結果可預見，消除“忘記”夾緊的風險，及節省了手動調節時間。

（2）什麽情況下需要使用支撐缸？

支撐缸可用于工件變形、顫抖、嗡鳴或表面加工粗劣的應用中。這些問題都是由于加工過程中工件移動造成的，使用支撐缸能夠很有效地解決這些問題。你隻要使用、提供插入支撐缸的空間，并提供油壓和配管。它們可以很棒地工作，提高工件質量，減少廢料和返工。活塞推進去後，液壓力将襯套“凍結”抵住活塞，緊緊“鎖死”工件。然後它就變成支撐工件的固定支撐，支撐力大小見相應圖标。

（3）支撐缸使用場景

（4）支撐缸種類：

（5）支撐缸的原理：

（6）使用注意事項：

①确認規格

●使用前請确認各産品的規格。

●對向使用支撐缸和夾緊缸時，所使用的支撐缸支撐力應是夾緊缸夾緊力的1.5倍以上。

②設計油壓回路時的注意事項

●在設計油壓回路時，請認真閱讀“油缸的速度控制回路和注意事項”，設計适當的油壓回路。回路設計的錯誤會導緻機械設備誤動作、破損等事故。

③根據需要設置工件的臨時固定裝置。

●對輕型工件使用多個支撐缸時，柱塞彈簧力可能會超過工件重量，将工件頂起。

④柱塞上必須安裝接觸螺栓。

●必須在安裝有接觸螺栓的狀态下方可投入使用。無固定柱塞彈簧的部件，柱塞就無法上升。

●接觸螺栓上必須安裝O形密封圈。否則，冷卻液等異物就會侵入到缸體内部，導緻動作不良等故障。

⑤在焊接夾具上使用時，請注意保護柱塞的表面。

●若噴濺溶液濺落在柱塞上，會導緻柱塞的滑動不良等故障，從而無法獲得正常的支撐功能。

⑥通過調整供油量調整柱塞的動作時間。

●标準：全行程動作時間爲0.5～1秒左右。

●與單動缸一樣，請考慮釋放時的速度會有所下降，請使用帶有單向閥的流量調整閥（進油節流）。

●如果柱塞的上升速度過快，會造成柱塞接觸工件時出現反彈的現象，并可能在柱塞與工件之間産生間隙的狀态下實施抱緊動作。

●請使用啓開壓力爲0.1MPa以下的帶單向閥的流量調整閥，如果閥的啓開壓力過高，釋放時柱塞就無法複位。

⑦請正确設置呼吸口。

●支撐缸與單動油缸一樣需要進行呼吸。應充分注意使用環境，避免冷卻液或異物等侵入缸體内部。

●如果不設置呼吸口，支撐缸有可能不能發揮其正常功能。請将呼吸口設置在不受切屑和冷卻液影響的地方。

●S：配管型上的換氣閥僅适用于幹式切削加工等不存在冷卻液的環境下使用。冷卻液侵入缸體内部，有可能導緻支撐缸不能正常動作。

⑧請注意防止承受偏心荷重或分力的作用。

●如下圖所示的使用方式，會導緻變位量的增加。再有，荷重過大時，有可能導緻内部零部件的損壞。

⑨在設計制作接觸螺栓時，請注意其重量。

●接觸螺栓的重量應在柱塞彈簧力的30％以下。

●例）高士美LC0402-L型時，柱塞回彈力爲4.7～7.8N。因此，接觸螺栓的最大重量＝4.7×0.3／9.807＝0.14kg。但是，會因柱塞的滑動阻力、彈簧的特性等因素而産生偏差，所以推薦盡可能降低接觸螺栓的重量。

●接觸螺栓的螺紋尺寸，應符合各産品專頁所記載的接觸螺栓設計尺寸。

●因其還用于柱塞彈簧的固定，所以螺紋部尺寸的變化會引發彈簧力變化及零部件破損，導緻動作不良等故障。

⑩無活塞杆中空型的注意事項

●請不要在未安裝活塞杆的狀态下供給油壓。筒夾變形，會導緻釋放動作不良。

●常時，請在安裝有柱塞狀态下放置或使用。中空狀态的放置及動作會導置異物或切削液的内部侵入而引起油缸動作不良。

⑪LD/TNC支撐缸(外螺紋型）安裝施工方面的注意事項

●安裝LD/TNC時必須使支撐缸的底面與安裝孔底面保持水平密接，并且使底面承受載荷。如果采取下圖所示安裝方法，底面并未承受載荷，會導緻變位量的增加及設備的破損。

5、定位油缸的應用

6、漲緊下拉缸：

7、随行夾緊器

二、計算方法：

目前市面上有的選型材料的各類油缸、氣缸、其他功能缸的夾持力選型手冊上面已經非常清晰的羅列出來，我們僅需要根據不同的需求，選擇不同的型号的油、氣缸來滿足要求即可，下面我們以帕斯卡油缸選型手冊爲例，來計算一下油缸的夾緊力。

1、下圖爲帕斯卡的低壓形連杆夾緊器，也就是杠杆油缸。

根據下圖中的規格表，我們可以清晰了解油缸在其特定的系統壓力下能提供的壓緊力，以及一些油缸的相關參數。

2、如果初步核算油缸的夾緊力，我們隻需要看表中第二行【夾緊力】表中顯示的單位是KN，爲了好理解其具體的數值，我們可以大緻轉換成我們常見的公斤力。

（1）單位轉換公式

1公斤是質量單位，而KN是重量單位。他們之間有公式G=mg相聯系。1公斤=1Kg,g=9.8N/Kg.其中g代表重力加速度，所以1KN=1000/9.8=102.04kg=102.04公斤。如：2.6KN≈265公斤。

3、核算油缸的夾緊力

（1）如下圖所示：夾緊力的計算可以通過公式來進行計算，每一家品牌的計算方式大同小異，其輸出力也是作爲我們日常夾具中使用的最重要的參考依據。

（2）如果你中意曲線，那麽可以通過曲線的方式查看。

（3）如果你中意列表形式，也可以通過列表的形式進行讀取

以上爲帕斯卡杠杆油缸的力量計算/估算方法，其他品牌的計算方法大同小異，基本都可以通過選型頁面就行查看。當然，國産油缸在這塊做的欠缺了一些，

如台灣嘉剛，台灣嘉剛計算方式如下：

（嘉剛系的油缸都可以參考此公式）

豐州油缸的：

最後：再次說明，油缸的型号非常多，功能卻千差萬别，使用時一定要搞明白油缸的具體原理、功能、使用限制、注意事項。不要因爲一個小的疏忽導緻結構功能異常，最終設計出現問題，費時、費力、費心思去解決，自己心裏也不好受！