基于臺(tái)虎鉗的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

馬國(guó)棟 魯超奇 陳華 柴成杰 查敏超

摘要：本文主要是介紹一種針對(duì)普通臺(tái)虎鉗的不足進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。引進(jìn)水平轉(zhuǎn)盤(pán)和豎直轉(zhuǎn)盤(pán)以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同位置的工件的夾持;同時(shí)引進(jìn)半螺母，利用其方便移動(dòng)、快速開(kāi)合的優(yōu)點(diǎn)，配以螺絲傳動(dòng)作用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同尺寸的工件的快速夾持。本設(shè)計(jì)所創(chuàng)新出的臺(tái)虎鉗具有高效、多功能、低成本的優(yōu)勢(shì)，為機(jī)械加工夾具的大規(guī)模普及提供了可能性。

關(guān)鍵詞：快速;螺絲傳動(dòng);半螺母;臺(tái)虎鉗

1.前言

臺(tái)虎鉗是一種機(jī)械加工制造過(guò)程常用的簡(jiǎn)單夾具，用以?shī)A穩(wěn)加工工件，來(lái)完成鋸，銼，鏨，以及零件的裝配和拆卸等基本操作。目前國(guó)內(nèi)外通用的臺(tái)虎鉗只是可以實(shí)現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行不同尺寸的工件的轉(zhuǎn)換時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)手柄完成，一旦先后所要測(cè)的工件尺寸相差較大時(shí)，就需要旋轉(zhuǎn)手柄很多圈，大大地降低了加工效率，所以在稍微復(fù)雜的加工過(guò)程中就體現(xiàn)出了臺(tái)虎鉗的功能上的缺陷。針對(duì)這些缺陷，要設(shè)計(jì)創(chuàng)新出一種新型的高效、多功能臺(tái)虎鉗對(duì)提高裝夾效率、適應(yīng)不同規(guī)格及結(jié)構(gòu)的零件的加工具有重要意義。

所設(shè)計(jì)的臺(tái)虎鉗是在普通的臺(tái)虎鉗的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，使其能夠在水平和豎直兩個(gè)方向上穩(wěn)定、方便的轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)零件的銑削加工;并且采用半螺母，利用其方便移動(dòng)、快速開(kāi)合的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)鉗身的快速移動(dòng)，以快速適應(yīng)工件裝夾尺寸的變化，從而提高工件裝夾效率、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。

2.創(chuàng)新設(shè)計(jì)關(guān)鍵

創(chuàng)新設(shè)計(jì)關(guān)鍵主要包括多方位旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、以及快速加緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.1多方位旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)分為2部分，第一部分實(shí)現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)，第二部分實(shí)現(xiàn)豎直旋轉(zhuǎn)。

水平旋轉(zhuǎn)部分介紹：沿用普通臺(tái)虎鉗的部分結(jié)構(gòu)，底盤(pán)中心設(shè)計(jì)一個(gè)凸起的軸心，用以此部分的旋轉(zhuǎn)軸;并且在底盤(pán)和水平旋轉(zhuǎn)部分都刻上均勻的刻度，用以實(shí)現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)角度的精確定位。水平旋轉(zhuǎn)時(shí)考慮到要盡可能減少阻力，因此在加工兩部分接觸面時(shí)提高加工精度;固定時(shí)用水平旋轉(zhuǎn)緊固螺釘?shù)募泳o實(shí)現(xiàn)。

豎直旋轉(zhuǎn)部分介紹：此部分采用滑動(dòng)副，在水平旋轉(zhuǎn)部分設(shè)計(jì)成溝槽形狀，用以實(shí)現(xiàn)豎直部分的旋轉(zhuǎn)和方位的固定（防止側(cè)向滑動(dòng)）;并且在兩部分的接觸面刻以相應(yīng)的刻度，用以實(shí)現(xiàn)豎直旋轉(zhuǎn)角度的精確定位;固定時(shí)用豎直旋轉(zhuǎn)緊固螺釘?shù)募泳o實(shí)現(xiàn)。豎直旋轉(zhuǎn)時(shí)考慮到要盡可能的減少阻力，因此在加工兩部分接觸面時(shí)提高加工精度。

2.2快速加緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

組成：如圖所示，此部分設(shè)計(jì)由半螺母、旋轉(zhuǎn)螺栓（一頭是螺紋、另一頭設(shè)計(jì)成“十”字架形狀）組成。

原理：臺(tái)虎鉗使用時(shí)，當(dāng)被夾持的工件要進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)“十”字架，通過(guò)螺紋作用使半螺母上升，從而使半螺母與絲桿分離。然后一只手握緊搖手柄向前或向后推拉，當(dāng)裝夾塊接觸到工件時(shí)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)“十”字架，半螺母向下移動(dòng)，與絲桿的螺紋卡住，進(jìn)而通過(guò)旋轉(zhuǎn)搖手柄加緊工件。

分析對(duì)比：

通常情況下，工人在夾緊工件時(shí)要對(duì)手柄旋轉(zhuǎn)很多圈，這不僅減慢了工件的加工速度，更為工人的工作帶來(lái)了很多不便，加重了工人的工作負(fù)擔(dān)。而造成這個(gè)問(wèn)題是因?yàn)殚]合螺母與絲桿無(wú)法分離，因此我們利用半螺母方便移動(dòng)、快速開(kāi)合的優(yōu)點(diǎn)，將閉合螺母替換為半螺母，利用螺絲傳動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)了工件快速轉(zhuǎn)換的目的。

3.應(yīng)用前景

（1）臺(tái)虎鉗在機(jī)械行業(yè)的普及性、通用性，說(shuō)明了對(duì)它進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)改進(jìn)有著很大的必要性。

（2）針對(duì)普通臺(tái)虎鉗的問(wèn)題：功能單一，耗時(shí)低效。所設(shè)計(jì)改造的臺(tái)虎鉗兼具多功能性和高效性兩大特點(diǎn)，提高了方位的精確度，大大節(jié)省了時(shí)間，使機(jī)床能加工更為復(fù)雜的工件。

（3）本次設(shè)計(jì)是在原有的普通臺(tái)虎鉗上做部分改動(dòng)，且原理簡(jiǎn)單、成本低，實(shí)用性強(qiáng)，有取代傳統(tǒng)的臺(tái)虎鉗達(dá)到普及的可能。

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作者簡(jiǎn)介：

馬國(guó)棟（1993—），男，山東濟(jì)南人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2012級(jí)學(xué)生，專業(yè)：機(jī)械工程及其自動(dòng)化。

魯超奇（1991—），男，湖北仙桃人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2012級(jí)學(xué)生，專業(yè)：機(jī)械工程及其自動(dòng)化。

陳華（1993—），男，重慶人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2012級(jí)學(xué)生，專業(yè)：機(jī)械工程及其自動(dòng)化。

柴成杰（1992—），男，山東濟(jì)南人，江蘇省徐州市中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2012級(jí)學(xué)生，大學(xué)本科學(xué)歷，研究方向：機(jī)械工程及其自動(dòng)化。

查敏超（1992—），男，江蘇常州人，江蘇省徐州市中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2012級(jí)學(xué)生，大學(xué)本科學(xué)歷，研究方向：機(jī)械工程及其自動(dòng)化。