覃佳照

【摘 要】臺(tái)虎鉗在我國(guó)是一種最為常見(jiàn)的夾持工件的夾具，在我國(guó)擁有一定的發(fā)展歷史，其發(fā)展程度也較為成熟，但臺(tái)虎鉗的發(fā)展仍然存夾緊工件易損害等問(wèn)題，為此對(duì)臺(tái)虎鉗夾緊結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。用圓桿來(lái)取代現(xiàn)有臺(tái)虎鉗中的絲桿傳動(dòng)夾緊結(jié)構(gòu)，以彈簧卡頭為核心零部件，提高臺(tái)虎鉗的效率和安全性，為我國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展提供理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】臺(tái)虎鉗夾緊機(jī)構(gòu);改進(jìn);設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)： TG75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）12-0033-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.12.015

【Abstract】Taiwan vise is one of the most common clamps for clamping workpieces in China.It has a certain development history in China，and its development degree is relatively mature.However，the development of bench vise still has problems such as damage to the clamping workpiece.The design of the clamping structure of the vise is improved.The round rod is used to replace the screw drive clamping structure in the existing bench vise，and the spring chuck is used as the core component to improve the efficiency and safety of the bench vice，and provide a theoretical basis for the development of China's machinery industry.

【Key words】Clamping mechanism of bench vice;Improvement;Design

0 引言

機(jī)械加工精確度和效率的高低與夾具結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。在我國(guó)機(jī)械行業(yè)中最為常見(jiàn)的夾緊裝置就是臺(tái)虎鉗，臺(tái)虎鉗在暖氣安裝、修理行業(yè)和機(jī)械加工等方面有著十分廣泛的應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)中是一種不可或缺的加工工具，對(duì)于鉗工車(chē)間來(lái)說(shuō)更是必不可少的工具。當(dāng)前我國(guó)使用的臺(tái)虎鉗大多是根據(jù)螺紋自鎖原理加工的，用這種原理加工的臺(tái)虎鉗的組成部分有螺母、扳手、底座、活動(dòng)和固定鉗體、絲桿等等[1]，在這類(lèi)臺(tái)虎鉗工作時(shí)需要通過(guò)手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿來(lái)帶動(dòng)鉗體的前后移動(dòng)，絲桿的旋轉(zhuǎn)才能夠調(diào)動(dòng)工件的放松與夾緊。這種臺(tái)虎鉗存在勞動(dòng)者勞動(dòng)量大、效率低、鉗口調(diào)節(jié)速度較慢等缺點(diǎn)。因此，針對(duì)臺(tái)虎鉗的這些問(wèn)題提出臺(tái)虎鉗夾緊結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，為我國(guó)臺(tái)虎鉗的改進(jìn)和發(fā)展提供先進(jìn)的視角，為臺(tái)虎鉗的改進(jìn)提供切實(shí)可行的方案，并為提高我國(guó)機(jī)械行業(yè)的效率提供理論依據(jù)。

1 臺(tái)虎鉗夾緊結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)

1.1 改造后臺(tái)虎鉗夾緊結(jié)構(gòu)

改造后的臺(tái)虎鉗特點(diǎn)在于臺(tái)鉗開(kāi)口度不需要用扳手來(lái)控制，可以直接通過(guò)手動(dòng)來(lái)帶動(dòng)活動(dòng)鉗身的改變，從而調(diào)節(jié)活動(dòng)鉗身與固定鉗身之間的開(kāi)口度。改造后的臺(tái)虎鉗在進(jìn)行夾緊作業(yè)時(shí)，通過(guò)手動(dòng)來(lái)推動(dòng)活動(dòng)鉗身，靠近工件，再運(yùn)用圓桿之間的特殊裝置使臺(tái)虎鉗進(jìn)行夾緊工作，改造后的臺(tái)虎鉗夾緊結(jié)構(gòu)如圖1所示。

將傳統(tǒng)臺(tái)虎鉗夾緊裝置內(nèi)部的導(dǎo)向螺母改造為固定底座，并在固定底座上增加一個(gè)錐形套和彈簧卡頭。將傳統(tǒng)臺(tái)虎鉗的螺紋桿改為圓桿，并在改造后的圓桿上開(kāi)一條凹槽，為了與圓柱銷(xiāo)相配合，從而實(shí)現(xiàn)空程時(shí)彈簧卡頭的快速移動(dòng)[2]。改造后的圓桿不論在哪個(gè)位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)都能夠帶動(dòng)彈簧卡頭的旋轉(zhuǎn)。另外，在改造的臺(tái)虎鉗中設(shè)計(jì)了一個(gè)錐形套，將其固定在底座上，與彈簧卡頭配合。在改造后的臺(tái)虎鉗的各零部件的作用為以下方面：①固定底座。這一部分在臺(tái)虎鉗中起支撐其他零件作用，底座上帶有螺紋，和彈簧卡頭相互配合，實(shí)現(xiàn)彈簧卡頭的運(yùn)動(dòng)。②彈簧卡頭。彈簧卡頭的螺紋端和固定底座的螺紋相互配合，從而實(shí)現(xiàn)彈簧卡頭的張合，與圓桿不同狀態(tài)相配合，這一零件是改造后臺(tái)虎鉗的核心部件。③錐形套。錐形套的左端與彈簧卡頭配合，當(dāng)彈簧卡頭實(shí)現(xiàn)張合時(shí)，錐形套會(huì)卡緊卡頭的三個(gè)卡爪，從而對(duì)圓桿起到導(dǎo)向作用。④圓柱銷(xiāo)。圓柱銷(xiāo)的主要作用是定位，圓柱銷(xiāo)固定在卡頭上，與圓桿上面的槽間隙配合，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)圓桿旋轉(zhuǎn)時(shí)彈簧卡頭的旋轉(zhuǎn)[3]。⑤圓桿。圓桿可以幫助活動(dòng)鉗口實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)和彈簧卡頭的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)夾緊工件。

1.2 改造后臺(tái)虎鉗工作原理

改造后的臺(tái)虎鉗的工作原理主要是通過(guò)彈簧卡頭來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊工作的，通過(guò)在固定底座上嵌入一個(gè)錐形套和彈簧卡頭配合。這一改造的原理是，在進(jìn)行空程移動(dòng)時(shí)，圓桿可以帶動(dòng)活動(dòng)鉗口實(shí)現(xiàn)快速地移動(dòng);當(dāng)鉗口與工件靠近后，都可以手動(dòng)旋轉(zhuǎn)不論在哪個(gè)位置的圓桿來(lái)帶動(dòng)彈簧卡頭的旋轉(zhuǎn)。固定底座與彈簧卡頭二者之間通過(guò)螺紋相互配合，卡頭的選裝又可以帶動(dòng)固定底座的軸向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)彈簧卡頭向錐形套開(kāi)始套近時(shí)，卡頭另一端的三個(gè)卡爪會(huì)進(jìn)入卡套，同時(shí)閉合，這時(shí)圓桿會(huì)被夾緊，同一時(shí)間工件也完成了夾緊的工作。在進(jìn)行拆缺工作時(shí)，可以將圓桿進(jìn)行反向旋轉(zhuǎn)從而旋轉(zhuǎn)卡頭，這時(shí)進(jìn)入錐形套的三個(gè)卡爪與錐形套脫離。松開(kāi)圓桿，圓桿可以實(shí)現(xiàn)快速地移動(dòng)，這樣就完成了工件的拆卸。改造后的臺(tái)虎鉗在進(jìn)行夾緊工作時(shí)速度變得更快、夾緊程度更加緊固、操作更加方便。并且這一改造對(duì)于傳統(tǒng)臺(tái)虎鉗的改造也較為方便，只需把傳統(tǒng)臺(tái)虎鉗的絲桿和導(dǎo)向螺母卸下并將固定底座安裝在鉗口內(nèi)，把圓桿固定在活動(dòng)鉗口上，按照絲桿的安裝方式即可。在使用改造后的臺(tái)虎鉗時(shí)，進(jìn)行空程作業(yè)時(shí)只需手推稍加轉(zhuǎn)動(dòng)即可[4]。

在對(duì)改進(jìn)后的臺(tái)虎鉗進(jìn)行極限位置計(jì)算較以前有不同的方法。在改進(jìn)后臺(tái)虎鉗中，如果螺距之間的距離為3毫米，線(xiàn)數(shù)使用為1的單頭螺母，并且在進(jìn)行夾緊工件時(shí)，正好在螺桿和螺母的極限位置時(shí)，則夾緊工作無(wú)法正常進(jìn)行。那么為了解決這一問(wèn)題，即提高螺紋之間的合牙率，可以在臺(tái)虎鉗中安裝雙頭螺桿，并且在圓桿上同時(shí)安裝數(shù)個(gè)螺母，最少兩個(gè)以上，用于來(lái)保證在進(jìn)行夾緊工作時(shí)工件能夠被夾緊。改造后臺(tái)虎鉗的夾緊結(jié)構(gòu)所采用的螺距是3毫米，線(xiàn)數(shù)為2的雙頭螺桿從而實(shí)現(xiàn)鉗身的快速移動(dòng)，那么導(dǎo)程S用一下的公式計(jì)算：

其中S為導(dǎo)程，P指的是螺距，n為螺紋的線(xiàn)數(shù)。在一個(gè)螺母進(jìn)行配置時(shí)，螺桿和螺母的極限位置的距離為0.5mm。當(dāng)有兩個(gè)螺母進(jìn)行配置時(shí)，這兩個(gè)螺母的位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)一半，圓桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的距離應(yīng)為1mm。這樣就可以保證，螺桿和螺母在極限位置時(shí)，工件也可以被夾緊。

1.3 改造后臺(tái)虎鉗應(yīng)用效果

根據(jù)傳統(tǒng)臺(tái)虎鉗存在的缺點(diǎn)與問(wèn)題，對(duì)臺(tái)虎鉗進(jìn)行了改造，并對(duì)改造后的臺(tái)虎鉗進(jìn)行了應(yīng)用和測(cè)試。改造后的臺(tái)虎鉗的反應(yīng)效果良好，夾緊工作速度快，在很大程度上提高了機(jī)械工作的效率，在進(jìn)行夾緊工作時(shí)每次工作只需5秒即可完成。與傳統(tǒng)的臺(tái)虎鉗相比，每次裝夾工作的時(shí)間減少了近20秒[5]，也就是說(shuō)，改造后的臺(tái)虎鉗比傳統(tǒng)的臺(tái)虎鉗節(jié)省了近五倍的時(shí)間，對(duì)于工廠的工作者來(lái)說(shuō)節(jié)省的時(shí)間和效率更是不可估量的。改造后的臺(tái)虎鉗的夾緊結(jié)構(gòu)在進(jìn)行夾緊工作時(shí)的空程作業(yè)速度提高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件的快速運(yùn)輸作業(yè)，在很大程度上提高了機(jī)械行業(yè)的工作效率。改造后臺(tái)虎鉗的夾緊結(jié)構(gòu)構(gòu)造較以前簡(jiǎn)單、便捷、省時(shí)省力，在進(jìn)行夾緊作業(yè)時(shí)工序簡(jiǎn)單，且工件夾緊牢固，可以保證工作的可靠性。因此改造后臺(tái)虎鉗的夾緊結(jié)構(gòu)在機(jī)械行業(yè)中有較高的使用價(jià)值，大大地提高了夾緊工作的工作效率，降低了工作的成本，能夠廣泛地應(yīng)用于臺(tái)虎鉗的改造工作中。通過(guò)實(shí)踐表明，改造后的臺(tái)虎鉗夾緊結(jié)構(gòu)的操作更為便利，制造方法簡(jiǎn)便，在實(shí)際工作中可以運(yùn)用到的行業(yè)廣泛，可在修理行業(yè)、水電安裝和機(jī)械加工等行業(yè)使用，是一種較為方便的夾緊工具，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)臺(tái)虎鉗夾緊結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，增加臺(tái)虎鉗的使用效率和安全性，為臺(tái)虎鉗的改造提供了可行的方案和新的理論視角，為我國(guó)機(jī)械行業(yè)效率的提高提供了理論依據(jù)，對(duì)我國(guó)的發(fā)展具有促進(jìn)作用。但本文對(duì)于臺(tái)虎鉗的改造論述還不夠詳細(xì)，需要進(jìn)一步的深化。因此，在今后的研究中將繼續(xù)針對(duì)這一問(wèn)題為臺(tái)虎鉗的改造提供更為詳細(xì)、全面的實(shí)施方案，為我國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李峰平，張正亞，周斯加.修邊機(jī)器人的夾緊機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析[J].中國(guó)機(jī)械工程，2016，27（3）：387-390.

[2]魯芬，歐藝文.圓筒狀鍍件的夾緊機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電鍍與環(huán)保，2016，36（5）：46-48.

[3]符朗，尹作升，字立敏，等.大型交換工作臺(tái)定位夾緊機(jī)構(gòu)改進(jìn)及應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓，2017，45（16）：14-16.

[4]李坤，孫薇，徐建平，等.多工作臺(tái)交換定位夾緊機(jī)構(gòu)改進(jìn)與應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓，2017，45（8）：36-38.

[5]王國(guó)志，李想，鄧斌，等.一種新型爬纜機(jī)器人的越障能力及夾緊機(jī)構(gòu)分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2016（6）：30-33.※基金項(xiàng)目：2017年度廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“微課程在《鉗工實(shí)訓(xùn)》課程教學(xué)中的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究”（GXZZJG2017B149）。