基于臺虎鉗的創(chuàng)新設(shè)計

馬國棟 魯超奇 陳華 柴成杰 查敏超

摘要：本文主要是介紹一種針對普通臺虎鉗的不足進行改進與創(chuàng)新的設(shè)計。引進水平轉(zhuǎn)盤和豎直轉(zhuǎn)盤以實現(xiàn)對不同位置的工件的夾持;同時引進半螺母，利用其方便移動、快速開合的優(yōu)點，配以螺絲傳動作用，以實現(xiàn)對不同尺寸的工件的快速夾持。本設(shè)計所創(chuàng)新出的臺虎鉗具有高效、多功能、低成本的優(yōu)勢，為機械加工夾具的大規(guī)模普及提供了可能性。

關(guān)鍵詞：快速;螺絲傳動;半螺母;臺虎鉗

1.前言

臺虎鉗是一種機械加工制造過程常用的簡單夾具，用以夾穩(wěn)加工工件，來完成鋸，銼，鏨，以及零件的裝配和拆卸等基本操作。目前國內(nèi)外通用的臺虎鉗只是可以實現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)，進行不同尺寸的工件的轉(zhuǎn)換時通過旋轉(zhuǎn)手柄完成，一旦先后所要測的工件尺寸相差較大時，就需要旋轉(zhuǎn)手柄很多圈，大大地降低了加工效率，所以在稍微復雜的加工過程中就體現(xiàn)出了臺虎鉗的功能上的缺陷。針對這些缺陷，要設(shè)計創(chuàng)新出一種新型的高效、多功能臺虎鉗對提高裝夾效率、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)計的臺虎鉗是在普通的臺虎鉗的基礎(chǔ)上進行改造，使其能夠在水平和豎直兩個方向上穩(wěn)定、方便的轉(zhuǎn)動，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、快速開合的優(yōu)點，實現(xiàn)活動鉗身的快速移動，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、減輕工人的勞動強度，并且擴大機床的工藝范圍。

2.創(chuàng)新設(shè)計關(guān)鍵

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

2.1多方位旋轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)分為2部分，第一部分實現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)，第二部分實現(xiàn)豎直旋轉(zhuǎn)。

水平旋轉(zhuǎn)部分介紹：沿用普通臺虎鉗的部分結(jié)構(gòu)，底盤中心設(shè)計一個凸起的軸心，用以此部分的旋轉(zhuǎn)軸;并且在底盤和水平旋轉(zhuǎn)部分都刻上均勻的刻度，用以實現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)角度的精確定位。水平旋轉(zhuǎn)時考慮到要盡可能減少阻力，因此在加工兩部分接觸面時提高加工精度;固定時用水平旋轉(zhuǎn)緊固螺釘?shù)募泳o實現(xiàn)。

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

2.2快速加緊機構(gòu)設(shè)計

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

原理：臺虎鉗使用時，當被夾持的工件要進行轉(zhuǎn)換時，順時針旋轉(zhuǎn)“十”字架，通過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，當裝夾塊接觸到工件時，逆時針旋轉(zhuǎn)“十”字架，半螺母向下移動，與絲桿的螺紋卡住，進而通過旋轉(zhuǎn)搖手柄加緊工件。

分析對比：

通常情況下，工人在夾緊工件時要對手柄旋轉(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了很多不便，加重了工人的工作負擔。而造成這個問題是因為閉合螺母與絲桿無法分離，因此我們利用半螺母方便移動、快速開合的優(yōu)點，將閉合螺母替換為半螺母，利用螺絲傳動作用，實現(xiàn)了工件快速轉(zhuǎn)換的目的。

3.應(yīng)用前景

（1）臺虎鉗在機械行業(yè)的普及性、通用性，說明了對它進行創(chuàng)新設(shè)計改進有著很大的必要性。

（2）針對普通臺虎鉗的問題：功能單一，耗時低效。所設(shè)計改造的臺虎鉗兼具多功能性和高效性兩大特點，提高了方位的精確度，大大節(jié)省了時間，使機床能加工更為復雜的工件。

（3）本次設(shè)計是在原有的普通臺虎鉗上做部分改動，且原理簡單、成本低，實用性強，有取代傳統(tǒng)的臺虎鉗達到普及的可能。

參考文獻：

[1]濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計（第八版），高等教育出版社，2005.

[2]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理（第七版），高等教育出版社，2005.

[3]朱龍根.簡明機械零件設(shè)計手冊（第二版），機械工業(yè)出版社，2005.

[4]葉修梓，陳超祥.ProE基礎(chǔ)教程：零件與裝配體，機械工業(yè)出版社，2007.

[5]于駿，鄒青.機械制造基礎(chǔ)（第二版），機械工業(yè)出版社，2005.

[6]王先逵.機械制造工藝學（第二版），機械工業(yè)出版社，2007.

[7]何銘新，錢可強，徐祖茂.機械制圖（第六版），高等教育出版社，2010.

作者簡介：

馬國棟（1993—），男，山東濟南人，中國礦業(yè)大學機電工程學院2012級學生，專業(yè)：機械工程及其自動化。

魯超奇（1991—），男，湖北仙桃人，中國礦業(yè)大學機電工程學院2012級學生，專業(yè)：機械工程及其自動化。

陳華（1993—），男，重慶人，中國礦業(yè)大學機電工程學院2012級學生，專業(yè)：機械工程及其自動化。

柴成杰（1992—），男，山東濟南人，江蘇省徐州市中國礦業(yè)大學機電工程學院2012級學生，大學本科學歷，研究方向：機械工程及其自動化。

查敏超（1992—），男，江蘇常州人，江蘇省徐州市中國礦業(yè)大學機電工程學院2012級學生，大學本科學歷，研究方向：機械工程及其自動化。