機(jī)用平口鉗性能改進(jìn)方案

本方案對(duì)原有機(jī)用平口鉗結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，從綜合性能、性?xún)r(jià)比、加工裝配、維護(hù)使用等諸多因素綜合考慮，解決機(jī)用平口鉗使用時(shí)工件“上翹”缺陷。力爭(zhēng)在保證總體結(jié)構(gòu)原理變化不大、產(chǎn)品成本增加很少的情況下，實(shí)現(xiàn)平口鉗性能更穩(wěn)定、精度提高、使用維護(hù)更安全、方便。機(jī)用平口鉗原理改進(jìn)方案活動(dòng)鉗口機(jī)用平口鉗夾具，是機(jī)械加工過(guò)程中不可缺少的附件之一，是一種應(yīng)用范圍廣、定位精度較高、成本低、操作簡(jiǎn)便的通用夾具。平口鉗主要包括底座，底座上有能夠相對(duì)于底座轉(zhuǎn)動(dòng)的鉗體，鉗體上有與鉗體相配合并能夠左右移動(dòng)的滑板，滑板的右端固連有鉗口，滑板內(nèi)有與鉗體固連的螺母，螺母內(nèi)有與之相配合并能夠驅(qū)動(dòng)滑板往復(fù)移動(dòng)的絲杠，在與鉗口相對(duì)應(yīng)的位置上有與鉗體活動(dòng)連接不同形狀的鉗口臺(tái)。可在銑、刨、鏜、鉆、磨等機(jī)床上直接裝夾不同形狀的工件。

實(shí)際生產(chǎn)加工過(guò)程中，采用現(xiàn)有機(jī)用平口鉗裝夾工件時(shí)，在平口鉗活動(dòng)鉗口側(cè)工件“上翹”，需反復(fù)敲打，這樣工件裝夾時(shí)效率低、可靠性差，也無(wú)法保證加工面與基準(zhǔn)面的平行度、尺寸等加工精度，影響加工質(zhì)量。所以決定對(duì)現(xiàn)有的機(jī)用平口鉗進(jìn)行性能改造，解決機(jī)用平口鉗使用時(shí)工件“上翹”缺陷。如果改變平口鉗的這一缺陷，對(duì)保證零件的加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益等都有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、“上翹”產(chǎn)生原因分析

1.原因分析

研發(fā)初期的缺陷原因分析，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，只有得出正確的分析結(jié)論，才有合理的解決方法和解決方案及配套的相關(guān)實(shí)施手段和措施。通過(guò)對(duì)工件“上翹”（在活動(dòng)鉗口側(cè)）現(xiàn)象分析，產(chǎn)生原因可能為如下幾種情況：

（1）操作不當(dāng)（工件沒(méi)有放平）；（2）鉗口松動(dòng)；（3）滑板與底座導(dǎo)軌產(chǎn)生間隙過(guò)大（緊固螺釘松動(dòng)或磨損產(chǎn)生）；（4）絲杠、螺母產(chǎn)生間隙；（5）結(jié)構(gòu)原理不合理等。

2.平口鉗裝夾工件力學(xué)模型分析

從下圖力學(xué)模型上分析，在夾緊工件時(shí)，平口鉗底座固定，夾緊力的作用會(huì)產(chǎn)生使滑板順時(shí)針?lè)D(zhuǎn)力矩，鉗口“上翹”，通過(guò)鉗口與工件間產(chǎn)生的向上摩擦力，是工件“上翹”主要原因。

二、改進(jìn)方案

1.解決方法。通過(guò)對(duì)上述因素進(jìn)行初步改進(jìn)，即將工件放平、將松動(dòng)螺釘擰緊，工件仍無(wú)法夾平。將滑板與底座導(dǎo)軌間的間隙調(diào)整好后，工件的裝夾效果大大改善。絲杠、螺母間產(chǎn)生的間隙調(diào)整卻很困難。但工件“上翹”現(xiàn)象仍存在，無(wú)法保證完全夾平。應(yīng)采取具體結(jié)構(gòu)原理、組成部件、裝配方式、操作方法等多項(xiàng)切實(shí)可行的合理方案，才能解決平口鉗存在的上述缺陷，達(dá)到平口鉗性能提高的目的。

2.改進(jìn)方案及力學(xué)模型。將滑板上的鉗口做成活動(dòng)鉗口，鉗口與滑板以圖示斜面（燕尾槽）接觸。在夾緊工件時(shí)，雖然，滑板“上翹”，但活動(dòng)鉗口因斜面作用會(huì)下移，通過(guò)摩擦力，帶動(dòng)工件下移，解決了工件”上翹”的問(wèn)題，同時(shí)，使活動(dòng)鉗體的壓板受力減小，磨損減小，使用性能提高。三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

基于上述初衷，盡量保持其基本組成部件變化不大，仍由6大基本部件構(gòu)成，即“鉗體、固定鉗體、固定鉗口、活動(dòng)鉗體、活動(dòng)鉗口、絲杠螺母機(jī)構(gòu)”等。我們?cè)诔浞址治觥⒔梃b國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)在平口鉗結(jié)構(gòu)布局、工作原理、組成部件和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行了研究。

1.結(jié)構(gòu)原理。從綜合性能、性?xún)r(jià)比、加工裝配、調(diào)試檢測(cè)、維護(hù)使用等諸多因素綜合考慮，最終確定以常用的手動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)為方向，采用絲杠下位式“活動(dòng)鉗口斜面結(jié)構(gòu)布局”。改進(jìn)后的實(shí)際結(jié)構(gòu)原理如圖所示：

2.零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)上述功能的關(guān)鍵，特別是活動(dòng)鉗口的材料選擇、傾斜角度計(jì)算、活動(dòng)鉗口與活動(dòng)鉗體的連接方式、組成結(jié)構(gòu)是整套裝置的關(guān)鍵。

（1）斜鉗口傾斜角度。斜鉗口傾斜角度的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，直接影響平口鉗的綜合性能，通過(guò)分析計(jì)算、優(yōu)化選擇，最終確定其傾斜角度為45°，經(jīng)驗(yàn)證，可確保平口鉗操作自如、穩(wěn)定可靠。

（2）活動(dòng)鉗口恢復(fù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。因?yàn)榛顒?dòng)鉗口結(jié)構(gòu)不規(guī)范、尺寸比較小、恢復(fù)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理的可選擇范圍是有限的，既要有足夠的抵抗切削力、自重及摩擦的性能，但不能過(guò)大，否則工件裝夾阻力很大，很難實(shí)現(xiàn)夾具的基本功能，可以采用螺旋彈簧，也可以采用板彈簧，但考慮其綜合性能，以螺旋彈簧為優(yōu)選。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)改進(jìn)后的機(jī)用平口鉗，完全解決了平口鉗裝夾時(shí)工件“上翹”的缺陷，從綜合效益上講，首先，裝夾工件時(shí)，可靠性好，保證不“上翹”；其次，裝夾工件效率高；其三，機(jī)用平口鉗的成本增加不大，增幅在20%左右具有巨大的市場(chǎng)推廣空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃凱兵.平口鉗的改進(jìn)[J].機(jī)械制造，1999，（02）.

[2]舒愛(ài)環(huán).快速夾緊平口鉗[J].現(xiàn)代制造工程，2004，（03）.

[3]王徐生.平口鉗鉗口的改進(jìn)[J].機(jī)械工人·冷加工，1996，（10）.

[4]葛震.普通平口鉗改造為自定心平口鉗的方法[J].職業(yè)，2010，（32）.

本文系2010年度吉林省教育廳“十一五”科學(xué)技術(shù)研究課題《多功能機(jī)用平口鉗性能改造》的研究成果之一。

課題合同號(hào)：吉教科合字[200]第538號(hào)。