基于变胞机构理论的新型气压钳制器的设计与研究

摘要

当今社会生产效率和加工精度日益提高的背景下，滚动直线导轨副以其承载能力强、高精耐磨等优势，在生产中的应用越来越广泛。在提高加工效率的同时，如何保证工作台能够在高速的运行中迅速而稳定地制动成为需要解决的新问题。制动时间和距离会对加工精度有所影响，在固定工位加工的过程中，保证工作台不会沿导轨发生偏移更决定了加工质量。为了解决滚动直线导轨副制动方面的问题，近年来日本、德国等发达国家采用与滑块并列安装附加的钳制器作为制动部件这一方法，使其制动效率和稳定性有了显著的提高。而国内相关的研究仍处于起步阶段，相关产品主要依赖进口，因此对钳制器的结构进行研究和探索是至关重要的。
　　目前市场上的钳制器种类多样，以不提供动力时的开闭为标准，分常开型和常闭型。本文通过对常开常闭型钳制器结构和功能上的共同点和区别进行分析，提出研究一种新型的可切换常开常闭模式的气压钳制器的必要性，并对其结构进行设计和分析。运用TRIZ理论分析问题，用矛盾矩阵中的发明原理改善创新设计中恶化的参数。通过对常用增力机构及其特点的分析，选择新的增力机构对钳制器的部分性能进行改善。结合变胞机构理论对钳制器模式切换过程进行设计和分析，实现在两种模式下都可以稳定工作，切换过程简单快速。
　　根据需要钳制器提供的保持力对增力机构、加载弹簧和加载活塞等重要部件进行参数设计，并校验是否能够达到预期的目标。通过ADAMS对钳制器进行动力学分析，校验保持力和响应时间等主要参数。