压装过程中气液增力缸油压与工件过盈量关系的研究

　　0 引言

　　压力装配在现代工业中的应用越来越广,气液增力缸因其自身的特点在压力装配市场中占有一定的份额,它只需2×10⁵~6×10⁵Pa压缩空气驱动,即可产生2~2000KN的冲压力[1],而且可靠性较高,因此在一定范围内可替代传统油压机设备。

　　1 气液增力缸的特性

　　气液增力缸工作时,控制系统如同普通的气缸控制系统一样,如图1所示。气液增力缸主要由缸体、工作活塞、增力活塞、压差阀等组成。通过工作活塞和增力活塞将缸体分成独立封闭的气腔和油腔,这就是气液增力缸跟普通气缸最大的不同之处。气液增力缸的工作循环可分为三个行程段:

　　a)快进行程:当气液增力缸工作时,1腔进入压缩空气,工作活塞在压缩空气的作用下,工作杆快速而小力地接触工件,而不产生增力,这一行程可以确保接触工件时先/软到位0[2];

　　b)力行程:如图2所示,在总行程范围内的任一位置,工作杆一旦接触工件,由于工作活塞受到接触反力的作用,1腔气压升高。当1腔气压升高到某一给定值时,气液增力缸上的压差阀B换向,压缩空气便进入2腔,推动增力活塞前进,将储油腔3、4隔离封闭,工作油腔3压力升高从而使工作活塞产生增力,进行工件压装,这一行程可以在总行程的任一位置产生,无需其它控制即可进行“增力自适应”;

　　c)气动返回行程:完成压装后三位五通阀A换向,快速返回,进入下一循环。

　　2 压装过程中气液增力缸工作腔油压与工件过盈量的关系

　　在压入装配过程中,若直接测量压装力则必须在力传递环节加装测力传感器,这样会使其结构复杂,因此一般采用测工作腔油压的方法间接测出压装力。所以市面上卖的气液增力缸大多数都提供油压腔接口和油压表,以便PLC采集工作油腔油压值P,并以此数值作为主阀A换向、工作杆前进或后退判据。

　　下面讨论一下油压表的设定对压装工艺的影响:

　　假设油压P达到油压表设定的最大压力Pmax而工件未压装到位,说明工件过盈量过大,需要修配后再进行压装;假设压力P未达到油压表设定的最小压力Pmin而工件压装到位,说明工件过盈量过小,压装后满足不了工艺要求。

　　假如设定的最大压力Pcmax> Pmax,则压力P达到Pmax而工件未压装到位时,气液增力缸会继续增加压力压装工件,直到P达到Pcmax,这样可能会导致工件报废,情况严重时还会损坏设备甚至发生人身伤亡事故;如果设定最大压力Pdmax< Pmax,则压力P达到Pdmax而工件未压装到位时,主阀A换向,工作杆回撤,这种情况无疑会导致修配任务的增加。同样最小压力Pmin设定的过大会导致把合格品当成废品,使废品率增加,Pmin设定的过小又会导致把成废品当成合格品。由以上分析可以看出油压表最大、最小值的设定非常重要。