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?xún)纱筇攸c(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(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)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。