臺虎鉗夾緊機構的改進設計

覃佳照

【摘 要】臺虎鉗在我國是一種最為常見的夾持工件的夾具，在我國擁有一定的發展歷史，其發展程度也較為成熟，但臺虎鉗的發展仍然存夾緊工件易損害等問題，為此對臺虎鉗夾緊結構進行改進設計。用圓桿來取代現有臺虎鉗中的絲桿傳動夾緊結構，以彈簧卡頭為核心零部件，提高臺虎鉗的效率和安全性，為我國機械行業的發展提供理論依據。

【關鍵詞】臺虎鉗夾緊機構;改進;設計

中圖分類號： TG75 文獻標識碼： A 文章編號： 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

機械加工精確度和效率的高低與夾具結構有著密切關系。在我國機械行業中最為常見的夾緊裝置就是臺虎鉗，臺虎鉗在暖氣安裝、修理行業和機械加工等方面有著十分廣泛的應用，在機械行業中是一種不可或缺的加工工具，對于鉗工車間來說更是必不可少的工具。當前我國使用的臺虎鉗大多是根據螺紋自鎖原理加工的，用這種原理加工的臺虎鉗的組成部分有螺母、扳手、底座、活動和固定鉗體、絲桿等等[1]，在這類臺虎鉗工作時需要通過手動轉動絲桿來帶動鉗體的前后移動，絲桿的旋轉才能夠調動工件的放松與夾緊。這種臺虎鉗存在勞動者勞動量大、效率低、鉗口調節速度較慢等缺點。因此，針對臺虎鉗的這些問題提出臺虎鉗夾緊結構的改進設計，為我國臺虎鉗的改進和發展提供先進的視角，為臺虎鉗的改進提供切實可行的方案，并為提高我國機械行業的效率提供理論依據。

1 臺虎鉗夾緊結構改造設計

1.1 改造后臺虎鉗夾緊結構

改造后的臺虎鉗特點在于臺鉗開口度不需要用扳手來控制，可以直接通過手動來帶動活動鉗身的改變，從而調節活動鉗身與固定鉗身之間的開口度。改造后的臺虎鉗在進行夾緊作業時，通過手動來推動活動鉗身，靠近工件，再運用圓桿之間的特殊裝置使臺虎鉗進行夾緊工作，改造后的臺虎鉗夾緊結構如圖1所示。

將傳統臺虎鉗夾緊裝置內部的導向螺母改造為固定底座，并在固定底座上增加一個錐形套和彈簧卡頭。將傳統臺虎鉗的螺紋桿改為圓桿，并在改造后的圓桿上開一條凹槽，為了與圓柱銷相配合，從而實現空程時彈簧卡頭的快速移動[2]。改造后的圓桿不論在哪個位置進行旋轉都能夠帶動彈簧卡頭的旋轉。另外，在改造的臺虎鉗中設計了一個錐形套，將其固定在底座上，與彈簧卡頭配合。在改造后的臺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，實現彈簧卡頭的運動。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，從而實現彈簧卡頭的張合，與圓桿不同狀態相配合，這一零件是改造后臺虎鉗的核心部件。③錐形套。錐形套的左端與彈簧卡頭配合，當彈簧卡頭實現張合時，錐形套會卡緊卡頭的三個卡爪，從而對圓桿起到導向作用。④圓柱銷。圓柱銷的主要作用是定位，圓柱銷固定在卡頭上，與圓桿上面的槽間隙配合，從而實現當圓桿旋轉時彈簧卡頭的旋轉[3]。⑤圓桿。圓桿可以幫助活動鉗口實現快速移動和彈簧卡頭的旋轉，實現夾緊工件。

1.2 改造后臺虎鉗工作原理

改造后的臺虎鉗的工作原理主要是通過彈簧卡頭來實現夾緊工作的，通過在固定底座上嵌入一個錐形套和彈簧卡頭配合。這一改造的原理是，在進行空程移動時，圓桿可以帶動活動鉗口實現快速地移動;當鉗口與工件靠近后，都可以手動旋轉不論在哪個位置的圓桿來帶動彈簧卡頭的旋轉。固定底座與彈簧卡頭二者之間通過螺紋相互配合，卡頭的選裝又可以帶動固定底座的軸向運動。當彈簧卡頭向錐形套開始套近時，卡頭另一端的三個卡爪會進入卡套，同時閉合，這時圓桿會被夾緊，同一時間工件也完成了夾緊的工作。在進行拆缺工作時，可以將圓桿進行反向旋轉從而旋轉卡頭，這時進入錐形套的三個卡爪與錐形套脫離。松開圓桿，圓桿可以實現快速地移動，這樣就完成了工件的拆卸。改造后的臺虎鉗在進行夾緊工作時速度變得更快、夾緊程度更加緊固、操作更加方便。并且這一改造對于傳統臺虎鉗的改造也較為方便，只需把傳統臺虎鉗的絲桿和導向螺母卸下并將固定底座安裝在鉗口內，把圓桿固定在活動鉗口上，按照絲桿的安裝方式即可。在使用改造后的臺虎鉗時，進行空程作業時只需手推稍加轉動即可[4]。

在對改進后的臺虎鉗進行極限位置計算較以前有不同的方法。在改進后臺虎鉗中，如果螺距之間的距離為3毫米，線數使用為1的單頭螺母，并且在進行夾緊工件時，正好在螺桿和螺母的極限位置時，則夾緊工作無法正常進行。那么為了解決這一問題，即提高螺紋之間的合牙率，可以在臺虎鉗中安裝雙頭螺桿，并且在圓桿上同時安裝數個螺母，最少兩個以上，用于來保證在進行夾緊工作時工件能夠被夾緊。改造后臺虎鉗的夾緊結構所采用的螺距是3毫米，線數為2的雙頭螺桿從而實現鉗身的快速移動，那么導程S用一下的公式計算：

其中S為導程，P指的是螺距，n為螺紋的線數。在一個螺母進行配置時，螺桿和螺母的極限位置的距離為0.5mm。當有兩個螺母進行配置時，這兩個螺母的位置應錯開一半，圓桿轉動一圈的距離應為1mm。這樣就可以保證，螺桿和螺母在極限位置時，工件也可以被夾緊。

1.3 改造后臺虎鉗應用效果

根據傳統臺虎鉗存在的缺點與問題，對臺虎鉗進行了改造，并對改造后的臺虎鉗進行了應用和測試。改造后的臺虎鉗的反應效果良好，夾緊工作速度快，在很大程度上提高了機械工作的效率，在進行夾緊工作時每次工作只需5秒即可完成。與傳統的臺虎鉗相比，每次裝夾工作的時間減少了近20秒[5]，也就是說，改造后的臺虎鉗比傳統的臺虎鉗節省了近五倍的時間，對于工廠的工作者來說節省的時間和效率更是不可估量的。改造后的臺虎鉗的夾緊結構在進行夾緊工作時的空程作業速度提高，實現了對工件的快速運輸作業，在很大程度上提高了機械行業的工作效率。改造后臺虎鉗的夾緊結構構造較以前簡單、便捷、省時省力，在進行夾緊作業時工序簡單，且工件夾緊牢固，可以保證工作的可靠性。因此改造后臺虎鉗的夾緊結構在機械行業中有較高的使用價值，大大地提高了夾緊工作的工作效率，降低了工作的成本，能夠廣泛地應用于臺虎鉗的改造工作中。通過實踐表明，改造后的臺虎鉗夾緊結構的操作更為便利，制造方法簡便，在實際工作中可以運用到的行業廣泛，可在修理行業、水電安裝和機械加工等行業使用，是一種較為方便的夾緊工具，具有較高的應用價值和推廣價值。

2 結束語

本文對臺虎鉗夾緊結構的改進設計進行了詳細的分析，增加臺虎鉗的使用效率和安全性，為臺虎鉗的改造提供了可行的方案和新的理論視角，為我國機械行業效率的提高提供了理論依據，對我國的發展具有促進作用。但本文對于臺虎鉗的改造論述還不夠詳細，需要進一步的深化。因此，在今后的研究中將繼續針對這一問題為臺虎鉗的改造提供更為詳細、全面的實施方案，為我國機械行業的發展做出更大的貢獻。

【參考文獻】

[1]李峰平，張正亞，周斯加.修邊機器人的夾緊機構優化設計及運動分析[J].中國機械工程，2016，27（3）：387-390.

[2]魯芬，歐藝文.圓筒狀鍍件的夾緊機構和驅動機構設計[J].電鍍與環保，2016，36（5）：46-48.

[3]符朗，尹作升，字立敏，等.大型交換工作臺定位夾緊機構改進及應用[J].機床與液壓，2017，45（16）：14-16.

[4]李坤，孫薇，徐建平，等.多工作臺交換定位夾緊機構改進與應用[J].機床與液壓，2017，45（8）：36-38.

[5]王國志，李想，鄧斌，等.一種新型爬纜機器人的越障能力及夾緊機構分析[J].機械設計與制造，2016（6）：30-33.※基金項目：2017年度廣西職業教育教學改革研究項目“微課程在《鉗工實訓》課程教學中的開發與應用研究”（GXZZJG2017B149）。