油缸力量的计算及相关知识

一、基础知识：

1、定义：油缸也叫液压缸，是将液压能转变为机械能的、做直线运动（或摆动运动）的液压执行元件。

2、分类：

（1）夹具中常用的油缸有哪些：直线油缸、杠杆油缸、转角油缸、拉杆油缸、支撑缸、涨紧下拉缸、定位油缸、随行夹紧器。

（2）各类油缸发挥的功能：

①直线油缸：活塞杆直线运动，分双动和单动，可以用来推动产品，也可以增加配件后用来夹紧。

②杠杆油缸：活塞杆直线运动，分双动和单动，可以用来夹紧产品。

③转角油缸：活塞杆旋转运动，分双动和单动，可以用来夹紧产品。

④支撑缸：用来支撑产品，来增强产品的刚性。

涨紧下拉缸：即在夹紧产品的同时提供一个径向力。

⑤定位油缸：夹具中用来定位的油缸。

⑥随行夹紧器：即零点定位装置。

3、叫法定义：

常把产品直接压紧在固定定位面上且提供主要压紧力的叫主压；

常把产品直接压紧在固定定位面上且不提供主要压紧力的叫侧压/侧顶；

常把产品直接压紧在支撑缸上的叫辅压；

4、油缸的应用场合：

（1）复动直线油缸用作侧顶

（2）复动直线油缸用作主压

（3）复动直线油缸用作驱动（下图的分中机构）

（4）单动缸用作辅压

（5）单动缸用作侧顶

（6）杠杆缸用作侧压

（7）杠杆缸用作辅压

（8）杠杆缸用作主压

（9）转角缸用作主压

（10）转角缸用作双臂

（11）转角缸用作双臂

（12）拉缸油缸用作主压

（13）拉缸油缸用作驱动

4、关于支撑缸

（1）为什么选用支撑缸？

3-2-1六点定位工件基本需要三个点来确定工件定位面。加工时，工件需要三点以上的定位支撑缸，选用浮动定支撑缸则是一个简单的解决方法。支撑缸可用在任何可用“螺旋千斤顶”的场所。它迅速，不变形，不依靠操作人员的“感觉”。支撑缸支架可调，可支撑易碎的电路板也能支撑大型飞机的加强杆，而不会变形。撑缸自动可调，可重复锁定，结果可预见，消除“忘记”夹紧的风险，及节省了手动调节时间。

（2）什么情况下需要使用支撑缸？

支撑缸可用于工件变形、颤抖、嗡鸣或表面加工粗劣的应用中。这些问题都是由于加工过程中工件移动造成的，使用支撑缸能够很有效地解决这些问题。你只要使用、提供插入支撑缸的空间，并提供油压和配管。它们可以很棒地工作，提高工件质量，减少废料和返工。活塞推进去后，液压力将衬套“冻结”抵住活塞，紧紧“锁死”工件。然后它就变成支撑工件的固定支撑，支撑力大小见相应图标。

（3）支撑缸使用场景

（4）支撑缸种类：

（5）支撑缸的原理：

（6）使用注意事项：

①确认规格

●使用前请确认各产品的规格。

●对向使用支撑缸和夹紧缸时，所使用的支撑缸支撑力应是夹紧缸夹紧力的1.5倍以上。

②设计油压回路时的注意事项

●在设计油压回路时，请认真阅读“油缸的速度控制回路和注意事项”，设计适当的油压回路。回路设计的错误会导致机械设备误动作、破损等事故。

③根据需要设置工件的临时固定装置。

●对轻型工件使用多个支撑缸时，柱塞弹簧力可能会超过工件重量，将工件顶起。

④柱塞上必须安装接触螺栓。

●必须在安装有接触螺栓的状态下方可投入使用。无固定柱塞弹簧的部件，柱塞就无法上升。

●接触螺栓上必须安装O形密封圈。否则，冷却液等异物就会侵入到缸体内部，导致动作不良等故障。

⑤在焊接夹具上使用时，请注意保护柱塞的表面。

●若喷溅溶液溅落在柱塞上，会导致柱塞的滑动不良等故障，从而无法获得正常的支撑功能。

⑥通过调整供油量调整柱塞的动作时间。

●标准：全行程动作时间为0.5～1秒左右。

●与单动缸一样，请考虑释放时的速度会有所下降，请使用带有单向阀的流量调整阀（进油节流）。

●如果柱塞的上升速度过快，会造成柱塞接触工件时出现反弹的现象，并可能在柱塞与工件之间产生间隙的状态下实施抱紧动作。

●请使用启开压力为0.1MPa以下的带单向阀的流量调整阀，如果阀的启开压力过高，释放时柱塞就无法复位。

⑦请正确设置呼吸口。

●支撑缸与单动油缸一样需要进行呼吸。应充分注意使用环境，避免冷却液或异物等侵入缸体内部。

●如果不设置呼吸口，支撑缸有可能不能发挥其正常功能。请将呼吸口设置在不受切屑和冷却液影响的地方。

●S：配管型上的换气阀仅适用于干式切削加工等不存在冷却液的环境下使用。冷却液侵入缸体内部，有可能导致支撑缸不能正常动作。

⑧请注意防止承受偏心荷重或分力的作用。

●如下图所示的使用方式，会导致变位量的增加。再有，荷重过大时，有可能导致内部零部件的损坏。

⑨在设计制作接触螺栓时，请注意其重量。

●接触螺栓的重量应在柱塞弹簧力的30％以下。

●例）高士美LC0402-L型时，柱塞回弹力为4.7～7.8N。因此，接触螺栓的最大重量＝4.7×0.3／9.807＝0.14kg。但是，会因柱塞的滑动阻力、弹簧的特性等因素而产生偏差，所以推荐尽可能降低接触螺栓的重量。

●接触螺栓的螺纹尺寸，应符合各产品专页所记载的接触螺栓设计尺寸。

●因其还用于柱塞弹簧的固定，所以螺纹部尺寸的变化会引发弹簧力变化及零部件破损，导致动作不良等故障。

⑩无活塞杆中空型的注意事项

●请不要在未安装活塞杆的状态下供给油压。筒夹变形，会导致释放动作不良。

●常时，请在安装有柱塞状态下放置或使用。中空状态的放置及动作会导置异物或切削液的内部侵入而引起油缸动作不良。

⑪LD/TNC支撑缸(外螺纹型）安装施工方面的注意事项

●安装LD/TNC时必须使支撑缸的底面与安装孔底面保持水平密接，并且使底面承受载荷。如果采取下图所示安装方法，底面并未承受载荷，会导致变位量的增加及设备的破损。

5、定位油缸的应用

6、涨紧下拉缸：

7、随行夹紧器

二、计算方法：

目前市面上有的选型材料的各类油缸、气缸、其他功能缸的夹持力选型手册上面已经非常清晰的罗列出来，我们仅需要根据不同的需求，选择不同的型号的油、气缸来满足要求即可，下面我们以帕斯卡油缸选型手册为例，来计算一下油缸的夹紧力。

1、下图为帕斯卡的低压形连杆夹紧器，也就是杠杆油缸。

根据下图中的规格表，我们可以清晰了解油缸在其特定的系统压力下能提供的压紧力，以及一些油缸的相关参数。

2、如果初步核算油缸的夹紧力，我们只需要看表中第二行【夹紧力】表中显示的单位是KN，为了好理解其具体的数值，我们可以大致转换成我们常见的公斤力。

（1）单位转换公式

1公斤是质量单位，而KN是重量单位。他们之间有公式G=mg相联系。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、核算油缸的夹紧力

（1）如下图所示：夹紧力的计算可以通过公式来进行计算，每一家品牌的计算方式大同小异，其输出力也是作为我们日常夹具中使用的最重要的参考依据。

（2）如果你中意曲线，那么可以通过曲线的方式查看。

（3）如果你中意列表形式，也可以通过列表的形式进行读取

以上为帕斯卡杠杆油缸的力量计算/估算方法，其他品牌的计算方法大同小异，基本都可以通过选型页面就行查看。当然，国产油缸在这块做的欠缺了一些，

如台湾嘉刚，台湾嘉刚计算方式如下：

（嘉刚系的油缸都可以参考此公式）

丰州油缸的：

最后：再次说明，油缸的型号非常多，功能却千差万别，使用时一定要搞明白油缸的具体原理、功能、使用限制、注意事项。不要因为一个小的疏忽导致结构功能异常，最终设计出现问题，费时、费力、费心思去解决，自己心里也不好受！