楊益梅 劉建民

摘要：為了保證機(jī)械加工的工件精度和加工制的工作效率，夾具發(fā)揮了重要的作用，機(jī)用臺(tái)虎鉗在鉗工的加工制造中經(jīng)常被用來(lái)夾緊工件，但是傳統(tǒng)的機(jī)用臺(tái)虎鉗多采用螺桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，傳動(dòng)效率低下，并且針對(duì)斜面角度的孔型加工沒(méi)有一個(gè)合適的夾具裝置，臺(tái)虎鉗的鉗口一般是一對(duì)精密淬硬的鉗口，對(duì)于加工不同材質(zhì)的被加工件需要經(jīng)常更換鉗口，消耗時(shí)間長(zhǎng)，效率低，很難滿足現(xiàn)代化加工的需求。根據(jù)以上出現(xiàn)的情況，本文提出一種快速裝夾、鉗口快速調(diào)換等功能的新型快速裝夾平口鉗，可提高應(yīng)用和加工范圍，大大提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：永磁吸盤(pán);鉗口;旋轉(zhuǎn)鉗身;

中圖分類號(hào)：TG75文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

與現(xiàn)代出現(xiàn)的高精尖技術(shù)相比，有一門(mén)古老又傳統(tǒng)的技術(shù)一直保留著，那就是鉗工中經(jīng)常用到的臺(tái)虎鉗，其用途非常廣泛，經(jīng)常用于機(jī)床上對(duì)各種待加工件進(jìn)行夾緊。例如在刨床、銑床、鉆床上加工零件時(shí)就經(jīng)常使用臺(tái)虎鉗來(lái)夾緊被加工的零件，在鉗工實(shí)訓(xùn)的操作中是必不可少的輔助工具。鉗工中經(jīng)常用到的還有一種固定在鉗工工作臺(tái)上的虎鉗，在加工制造工件的時(shí)候，需要調(diào)整工件的角度繼續(xù)加工，并且在加工過(guò)程中如果欲加工的表面為非水平面，則需要精準(zhǔn)調(diào)整工件的角度固定，才可使工件的加工角度滿足要求，這對(duì)操作人員的技藝水平提出了較高的要求，需要操作者有多年的操作經(jīng)驗(yàn)和技法，才能滿足工藝要求。并且此類虎鉗比較笨重和厚重，在加工薄壁或精細(xì)零件時(shí)不便于操作，鑒于此，為了克服傳統(tǒng)虎鉗在操作上的弊端，為了使在操作上加工零件更加便利和快捷，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種能夠快速裝夾、更換鉗口的新型快速裝夾平口鉗，這種平口鉗的使用提高了工作效率。

一、項(xiàng)目制作構(gòu)思的由來(lái)

鉗工是一門(mén)傳統(tǒng)又古老的技術(shù)行業(yè)，現(xiàn)階段仍以使用手動(dòng)工具為主對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行加工制造的工種，任何機(jī)械設(shè)備的裝配、調(diào)試、維修維護(hù)都離不開(kāi)鉗工技術(shù)人員的辛勤勞動(dòng)付出。在機(jī)械制造業(yè)數(shù)控自動(dòng)加工、智能制造技術(shù)飛速發(fā)展的今天，鉗工仍然占有重要的一席之地。

我院機(jī)械系鉗工實(shí)訓(xùn)室擔(dān)負(fù)著學(xué)院工科類多專業(yè)的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，按照工科機(jī)械制造類專業(yè)課程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，鉗工實(shí)訓(xùn)是其入門(mén)必修課，也是同學(xué)們鍛煉動(dòng)手能力提升職業(yè)綜合素質(zhì)的理想平臺(tái)，更是部分職校畢業(yè)生未來(lái)就業(yè)入職的基礎(chǔ)課，實(shí)訓(xùn)意義重大。

在鉗工操作技術(shù)中，在鉆床上對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行各種孔型加工是鉗工的重要技能本領(lǐng)，例如鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔等，過(guò)去社會(huì)上流行這樣的順口溜：車工怕車桿（細(xì)長(zhǎng)桿），銑工、刨工怕薄板，鉗工怕打眼（鉆孔），為什么鉗工怕打孔呢？這是因?yàn)橛械募庸げ牧锨邢餍阅懿?，很難加工（又硬且韌），還有就是加工的孔型超大、微小、深孔、錐形孔、階梯孔、交叉孔、傾斜帶角度的孔、孔徑精度高、孔距要求嚴(yán)等情況下孔的加工是很有難度的，而且這還是工廠企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際脫離不開(kāi)的工作內(nèi)容，這也是鉗工怕打孔的“怕”字的原因所在，所以在鉆床上加工各種孔型的訓(xùn)練是鉗工基本功，也是實(shí)訓(xùn)教學(xué)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

在鉆床上對(duì)實(shí)訓(xùn)工件進(jìn)行各種孔型的練習(xí)加工，工件的裝夾、找正、緊固是首要解決的技術(shù)問(wèn)題，目前工廠企業(yè)生產(chǎn)一線使用最多的是通用類夾具——機(jī)用平口鉗，多為金屬材料制造利用螺旋機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工件夾持，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉、適于粗加工特點(diǎn)，但對(duì)于形狀復(fù)雜、尺寸、材質(zhì)變化較大、精度要求高的孔型加工就難以從容應(yīng)對(duì)了，特別是鉗身和工件的定位夾緊是用螺桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，其效率低、操作麻煩是其機(jī)構(gòu)的一大缺憾。對(duì)于平口鉗在使用中存在的問(wèn)題，結(jié)合當(dāng)前國(guó)家提倡的科技雙創(chuàng)發(fā)展戰(zhàn)略，我們開(kāi)動(dòng)腦筋利用掌握的專業(yè)知識(shí)技能進(jìn)行了改進(jìn)創(chuàng)新實(shí)踐。下圖是我們制作新型平口鉗的示意圖：

二、新型平口鉗的結(jié)構(gòu)和工作原理介紹

新型平口鉗由以下部分組成：

①鉗身 ??②固定鉗口 ??③活動(dòng)鉗口 ?④快換多用鉗口 ?⑤鉗身底座永磁體 ?⑥鉗身旋轉(zhuǎn)支撐座 ?⑦永磁轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) ?⑧偏心夾緊扳手

1.鉗身固定采用永磁吸盤(pán)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)平口鉗的固定是由鉗身底盤(pán)與鉆床工作臺(tái)T型槽中螺栓或壓板完成的。一般操作步驟是先將工件在鉗口找正夾緊進(jìn)行試鉆，孔位試鉆找正后擰緊螺栓固定鉗身進(jìn)行鉆孔工作，這樣每鉆一個(gè)孔就要松緊螺栓找正一次，特別是在加工一些孔徑較小、孔數(shù)較多的情況下費(fèi)時(shí)費(fèi)力相當(dāng)麻煩，目前在工廠企業(yè)中的師傅們，一般都是手扶鉗子直接就操作了，可這對(duì)于剛接觸鉆孔操作的職校學(xué)生新手來(lái)說(shuō)，如果不固定平口鉗將存在著極大的人身安全隱患，也容易發(fā)生鉗子跑位、鉆孔偏斜、工件報(bào)廢的事故，為了避免上述情況的發(fā)生，我們借鑒了永磁吸盤(pán)技術(shù)，在鉗身底座部分設(shè)計(jì)安裝了永磁吸盤(pán)機(jī)構(gòu)，只要試鉆找正了孔位，旋轉(zhuǎn)一下磁性開(kāi)關(guān)即固定了鉗身，鉆完孔后再旋轉(zhuǎn)一下磁性開(kāi)關(guān)鉗子就可以輕松移動(dòng)了，再進(jìn)行下一個(gè)孔位的鉆削加工。采用了永磁吸盤(pán)機(jī)構(gòu)，使得鉗子的固定方便快捷，既提高了操作安全可靠性又提高了鉆孔的效率和加工的質(zhì)量。

2、活動(dòng)鉗口夾緊移動(dòng)采用鋸齒形離合器機(jī)構(gòu)

目前使用的平口鉗鉗口開(kāi)合多采用螺桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，當(dāng)夾持的工件尺寸變化較大時(shí)需螺桿旋轉(zhuǎn)很多圈才能旋轉(zhuǎn)到位，夾持效率低下，在無(wú)形中浪費(fèi)了很多時(shí)間并且做了很多無(wú)用功，為了實(shí)現(xiàn)靈活快速定位夾持工件，我們將原來(lái)的螺桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成了鋸齒形離合器機(jī)構(gòu)，使鉗口的移動(dòng)輕松推拉就可完成，為了實(shí)現(xiàn)鉗口的精準(zhǔn)定位采用了精密細(xì)齒形式，設(shè)定齒距為1mm，保證了自鎖偏心夾緊機(jī)構(gòu)的功能可以可靠實(shí)現(xiàn)。在保證工件夾緊力和零件機(jī)構(gòu)強(qiáng)度耐用可靠的情況下，我們參照機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)機(jī)構(gòu)整體進(jìn)行了強(qiáng)度校核計(jì)算。

3、活動(dòng)鉗口的緊固采用了偏心機(jī)構(gòu)

在機(jī)床夾具中偏心機(jī)構(gòu)應(yīng)用較廣，主要特點(diǎn)是機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，操作方便快捷，適用一些切削力和夾緊行程較小場(chǎng)合，我們?cè)O(shè)計(jì)的新型快速裝夾平口鉗在活動(dòng)鉗身內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)偏心機(jī)構(gòu)，保證了在裝夾工件時(shí)活動(dòng)鉗身能快速地裝夾到位，節(jié)省了時(shí)間，提高了工作效率，通過(guò)查閱相關(guān)技術(shù)手冊(cè)資料，根據(jù)平口鉗尺寸規(guī)格在保證自鎖的前提下確定了偏心輪的直徑和偏心距及其他尺寸參數(shù)。

4、快換多功能鉗口的應(yīng)用

一般在使用過(guò)程中，平口鉗自身會(huì)配備一對(duì)精密淬硬的鉗口，但是在日常使用中，經(jīng)常會(huì)遇到不同材質(zhì)的被加工件需要加工，被加工件的硬度如果過(guò)低就會(huì)造成夾持的工件表面有所損傷，雖然采用傳統(tǒng)的方法，在夾持工件外用銅片進(jìn)行保護(hù)，但是還是解決不了根本問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，傳統(tǒng)的方法是針對(duì)各種不同材質(zhì)、不同粗精表面、不同尺寸形狀的工件，加工件的定位夾緊往往由操作師傅配做各式專用鉗口或裝置完成，這就限制了平口鉗的應(yīng)用范圍和裝夾效率，為了從根本上解決夾持工件問(wèn)題，通過(guò)查閱相關(guān)機(jī)械切削手冊(cè)，根據(jù)常用工件的形狀種類、材質(zhì)軟硬、加工精度高低等需求的不同，制作了幾組不同材質(zhì)、形狀、粗精的備用鉗口，例如用于尺寸精度高的精密淬硬鉗口;夾持圓柱類的V型鉗口;保護(hù)精密光潔表面的鋁、銅、尼龍材質(zhì)的軟鉗口;夾持粗糙無(wú)基準(zhǔn)表面的可調(diào)浮動(dòng)鉗口;組合鉗口等。而且鉗口的拆、裝設(shè)計(jì)了卡扣，只要一按卡扣鉗口就可以輕松拆下，安裝便捷靈活，極大地方便了操作者使用。

5、可旋轉(zhuǎn)鉗身的設(shè)計(jì)

在加工操作中，有些加工件的表面并不是平面，而是帶有一定角度的斜面，這種工件在加工時(shí)給操作者帶來(lái)了一定的難度，因?yàn)楸砻媸切泵妫瑒t加工出來(lái)的孔可能也會(huì)導(dǎo)致傾斜，嚴(yán)重影響了加工精度和加工孔的質(zhì)量，為了解決這一難題，方便鉆削傾斜帶角度的孔型，在鉗身與底座之間安裝設(shè)計(jì)了支架銷軸，這樣就可以保證活動(dòng)鉗身繞鉗體旋轉(zhuǎn)一定的角度，活動(dòng)鉗身可以在0～75?之間旋轉(zhuǎn)，保證了多角度孔型的加工，增加了平口鉗又一應(yīng)用功能。

三、使用效果和功能評(píng)估

產(chǎn)品革新改進(jìn)的目的是好用、耐用、安全高效，本著這一設(shè)計(jì)理念，在平口鉗的設(shè)計(jì)制造中，我們參考借鑒了一些傳統(tǒng)成熟的機(jī)構(gòu)與加工制造技術(shù)，并把它們優(yōu)化組合在一起，起到了優(yōu)點(diǎn)放大效益增倍的效果。

此類新型快速平口鉗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單、合理，并且在加工制造過(guò)程中很容易實(shí)現(xiàn)， 對(duì)加工件的操作流程比較簡(jiǎn)單，在夾緊工件過(guò)程中夾緊力比較均勻和牢固，并且起到了省時(shí)省力的效果，能夠保證平口鉗在工作時(shí)的可靠性，因此這種新型快速平口鉗在生產(chǎn)實(shí)踐中具有非常高的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值，特別是可以大大縮短裝夾工件的時(shí)間，提高工件的生產(chǎn)效率，可以降低成本，推廣使用后可以廣泛應(yīng)用在機(jī)械領(lǐng)域中的鉗工工作臺(tái)和各種機(jī)床上進(jìn)行加工工件。在鉗工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中經(jīng)過(guò)指導(dǎo)教師的講解示范，對(duì)第一次接觸鉆孔操作訓(xùn)練的入門(mén)新手來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便很快就可以掌握要領(lǐng)，而且操作安全，取得了良好的應(yīng)用效果。

四、平口鉗的優(yōu)化措施及展望

隨著電子科技產(chǎn)品的不斷發(fā)展，對(duì)知識(shí)和技能的追求永遠(yuǎn)不會(huì)止步。新型快速裝夾平口鉗雖然解決了之前存在的問(wèn)題，但是還有很多需要完善和改進(jìn)的地方。目前的平口鉗存在的問(wèn)題是夾持力不可控，隨機(jī)性大，而且不能顯示夾緊力的大小，對(duì)于一些小型件、精密件加工時(shí)容易產(chǎn)生變形，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢，當(dāng)夾持力過(guò)大時(shí)，容易引起表面損傷，對(duì)于同一產(chǎn)品不同操作人員加工時(shí)力量不同，重復(fù)性差。目前機(jī)械加工廠和相關(guān)專業(yè)學(xué)校使用的平口鉗大多以加工金屬件為主，在加工塑料和有色金屬材料時(shí)，操作緊固力不當(dāng)導(dǎo)致工件變形或損壞，造成不應(yīng)有的損失。在當(dāng)前科技發(fā)展日新月異的時(shí)代，機(jī)械傳動(dòng)智能化、數(shù)字化是發(fā)展的趨勢(shì)，而數(shù)字化精密平口鉗的研發(fā)將會(huì)打破這一僵局。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，特別是自動(dòng)化系統(tǒng)、人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的行業(yè)可以和智能化的專業(yè)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出更加便捷和智能化的產(chǎn)品，在了解了各類傳感器的特性、工作原理之外，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)手段，利用電路連接、數(shù)據(jù)融合等方式制作成一個(gè)單獨(dú)的傳感器測(cè)量力值大小的模塊，能將使用的產(chǎn)品變得更加的柔性，便于后期加工制作。例如，可以設(shè)計(jì)在新型快速裝夾平口鉗的鉗口部分安裝一個(gè)可以測(cè)量力大小的傳感器，傳感器和液晶顯示屏連接，在液晶顯示屏上可以顯示出當(dāng)前夾緊力的數(shù)值大小，這樣在裝夾工件時(shí)可以根據(jù)材質(zhì)的不同來(lái)調(diào)整夾緊力的大小，提高了加工效率，使待加工工件更加人性化，更貼合實(shí)際。

科技進(jìn)步，技術(shù)革新只有起點(diǎn)沒(méi)有終點(diǎn)，保持永久的學(xué)習(xí)能力、不斷給自身充電是一個(gè)人社會(huì)價(jià)值的核心所在，培養(yǎng)學(xué)生的核心能力就是培養(yǎng)他們對(duì)事物的創(chuàng)新能力。天津市舉辦的“挑戰(zhàn)杯”——彩虹人生天津市職業(yè)學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)效創(chuàng)業(yè)大賽的進(jìn)行，發(fā)揮大家的集體智慧，新型快速裝夾平口鉗應(yīng)運(yùn)而生了，通過(guò)學(xué)校的雙創(chuàng)比賽的指引，在傳承傳統(tǒng)技能的基礎(chǔ)上，優(yōu)化平口鉗的結(jié)構(gòu)和功能，使這種新型快速裝夾平口鉗的價(jià)值發(fā)揮到最大。設(shè)計(jì)制作的新型快速裝夾平口鉗已經(jīng)在實(shí)際加工中采用，取得了良好的效果，發(fā)揮了重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，為下一步繼續(xù)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)，為更多人的使用帶來(lái)了無(wú)限的潛力，我們將在實(shí)踐中逐步改進(jìn)完善機(jī)構(gòu)，期待有更加優(yōu)質(zhì)先進(jìn)的產(chǎn)品誕生。

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