一種臺虎鉗可升降式六邊形鉗工工作臺設(shè)計

劉樹勝 梁永艷 石南輝 劉浩宇

摘要： 為了更好的進(jìn)行鉗工作業(yè)及操作現(xiàn)場的整潔，對原有的鉗工工作臺進(jìn)行了改造，設(shè)計一種臺虎鉗可升降式六邊形鉗工工作臺，該鉗工臺采用六邊形設(shè)計，六邊形平臺沿邊下面對應(yīng)有三層抽屜，可以收納工量具，平臺上面中間位置用梯形檔板，檔板中間加有一層隔板，用來擺放量具，實現(xiàn)工量具分開擺放，同時六邊形鉗工工作臺共有六個工位，相對于一般的長方形鉗工工作臺，每個工作臺增加了兩個工位，更好的滿足需求。臺虎鉗采用剪刀式升降機(jī)構(gòu)，可滿足不同身高人的需求。

Abstract： In order to make full use of the space， ensure the normal operation of the fitter and the tidiness of the training site， the original fitter table was reformed， and a new type of fitter table with hexagonal shape and adjustable height was designed， the bench adopts a hexagonal design. Three drawers are arranged on the bottom edge of the hexagonal platform to accommodate measuring tools. A vertical baffle plate is arranged in the middle of the platform， and a partition plate is added in the middle of the baffle plate for placing measuring tools， at the same time， the hexagon fitter training table has six workstations. Compared with the rectangular fitter training table， the hexagon fitter training table has two workstations each， which can better meet the needs of training and teaching. Table Vice adopts scissors type lifting mechanism to meet the needs of different students. The new fitter training table can be used in schools with fitter training programs.

關(guān)鍵詞： 六邊形鉗工臺;剪刀式升降機(jī)構(gòu);靜力分析

Key words： hexagon bench;lifting vise;static analysis

中圖分類號：TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）19-0066-02

0? 引言

目前，盡管科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，各種機(jī)械設(shè)備不斷更新，機(jī)械加工范圍不斷擴(kuò)展，但是一些基礎(chǔ)工作還是要通過鉗工操作來完成?？梢钥吹?，一些采用機(jī)械方法不適宜或不能解決的加工，都可由鉗工來完成[1]。傳統(tǒng)的鉗工工作臺，大多都是固定在一個位置，且工作臺臺面比較小，另外臺虎鉗的高度都是固定的，不能根據(jù)操作者的身高進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，為滿足不同身高操作者的使用需求，設(shè)計一種臺虎鉗可升降式的六邊形鉗工工作臺，既可以用于企業(yè)生產(chǎn)操作，也可以用在學(xué)校的實訓(xùn)教學(xué)。

1? 總體設(shè)計

六邊形鉗工工作臺，以六組三層抽屜為底座，六組三層抽屜呈六邊形分布，與地面接觸面積大，穩(wěn)定性好，六組抽屜上面是六邊形工作臺，抽屜與六邊形工作臺底部的邊沿一一對應(yīng)放置，六邊形工作臺中間用六塊通過電焊焊接在一起的梯形檔板來作為隔檔，頂部同樣蓋有一層六邊形蓋板，蓋板下面裝有日光燈，中間加有一層六邊形隔板，用來擺放量具。六邊形工作平臺上面裝有剪刀式升降機(jī)構(gòu)，剪刀式升降機(jī)構(gòu)支撐平臺上固定有臺虎鉗。六邊形工作臺下面的抽屜分為三層，可以分將工具、量具和其他物品進(jìn)行分別存放。六邊形臺虎鉗可升降式鉗工工作臺，如圖1所示。

1.1 三層抽屜設(shè)計的工量具收納柜? 在六邊形鉗工工作臺底部是六組三層收納抽屜，外部可做好標(biāo)識，第一層放量具，第二層放工具，其他物品放在第三層抽屜，抽屜內(nèi)部也規(guī)定好各個工量具的具體存放位置并做好標(biāo)識工作。每次實訓(xùn)結(jié)束后，為了保證實訓(xùn)環(huán)境整潔有序，養(yǎng)成良好的工程習(xí)慣和素養(yǎng)，指導(dǎo)教師需強(qiáng)調(diào)學(xué)生按6S管理規(guī)范要求，將工具、量具等統(tǒng)一收納到三層抽屜中的相應(yīng)位置擺放。

1.2 放置量具的中間隔板? 在六邊形鉗工工作臺擋板中間加有一層隔板，主要用來擺放操作過程中使用的量具等，避免工量具擺放在一起比較混亂，特別是一些精度比較高的量具，跟工具擺在一起，容易損壞，影響量具精度，將量具放在隔板上，工具放在工作臺臺面上，實現(xiàn)工量具分開擺放，避免了工量具混在一起擺放的情況。

1.3 保證工作臺光線度的照明燈? 鉗工操作過程中需要經(jīng)常對工件的質(zhì)量進(jìn)行檢查，在測量過程中需要良好的光線度，比如在檢查平面度過程中，刀口尺檢測銼削平面的平面是否符合要求，就需要觀察刀口尺與銼削平面間的透光是否均勻。六邊形鉗工工作臺每一個工位頂部都安裝有一個日光燈，可提高工作區(qū)域的光亮度，特別是在光線比較昏暗的時候進(jìn)行鉗工作業(yè)時，比較好地保證鉗工操作區(qū)域的光線亮度，有助于操作者更好的操作及測量。

2? 剪刀式升降機(jī)構(gòu)的使用

傳統(tǒng)的鉗工工作平臺，臺虎鉗都是固定在鉗工工作臺臺面上，臺虎鉗只能旋轉(zhuǎn)不能根據(jù)使用者的身高進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，剪刀式升降機(jī)構(gòu)不僅能為臺虎鉗提供支撐，同時也能利用剪刀式升降機(jī)構(gòu)原理在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)臺虎鉗的高度調(diào)節(jié)，在臺虎鉗支撐平臺底部設(shè)有加強(qiáng)筋，可更好的滿足使用要求。剪刀式升降機(jī)構(gòu)底座通過螺栓連接固定在鉗工工作臺臺面上，剪刀式升降機(jī)構(gòu)支撐平臺與臺虎鉗底座用螺栓固定連接，剪刀式升降機(jī)構(gòu)底座與支撐平臺之間靠支架支撐鏈接，支架兩端分別是與升降機(jī)構(gòu)支撐平臺和升降機(jī)構(gòu)底座鉸接連接和在升降機(jī)構(gòu)底座滑動槽內(nèi)移動，兩組支架鉸接在一起為支撐平臺提供支撐和升降，支架底部連接桿中間位置裝有一根絲杠，通過手動旋轉(zhuǎn)絲杠來實現(xiàn)支架移動，從而帶動升降機(jī)構(gòu)支撐平臺上下移動，實現(xiàn)位置高度的調(diào)節(jié)。剪刀式升降機(jī)構(gòu)通過改變剪刀叉角度來實現(xiàn)支撐平臺的上升和下降[2]，在升降機(jī)構(gòu)底座和支撐平臺兩邊分別有兩個緊固螺母，當(dāng)臺虎鉗高度調(diào)節(jié)到合適位置后，將升降機(jī)構(gòu)底座和支撐平臺兩邊的各兩個緊固螺母擰緊，起到固定位置作用，從而提高升降機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性。剪刀式升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖，如圖2所示。

3? 靜力分析

3.1 三維模型的建立及網(wǎng)格劃分? 剪刀式升降機(jī)構(gòu)是該鉗工平臺的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，它的承載能力直接關(guān)系到臺虎鉗的使用，因此有必要對其進(jìn)行受力分析。剪刀式升降機(jī)構(gòu)三維模型通過UG建立，如圖3所示，導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)行分析，為了減少計算量提高精確性，選取剪刀式升降機(jī)構(gòu)中的剪刀架導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)行靜力分析，模型如圖4所示。剪刀式升降機(jī)構(gòu)中，剪刀架材料是Q235鋼，材料的力學(xué)參數(shù)如下：彈性模量E=200GPa;泊松比μ=0.3;密度ρ=7850kg/m3;屈服強(qiáng)度δs=235MPa;利用上述參數(shù)對剪刀架進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，劃分結(jié)果如圖5所示。

3.2 施加約束和載荷? 剪刀架的強(qiáng)度直接影響剪刀升降機(jī)構(gòu)的整體質(zhì)量，通過用有限元軟件對剪刀架的受力情況進(jìn)行模擬仿真分析，進(jìn)而校核其強(qiáng)度[3]。結(jié)合剪刀升降機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)受力情況，對剪刀架進(jìn)行約束和施加載荷，并對結(jié)果進(jìn)行分析。

剪刀架的變形云圖，如圖6所示，從圖中可以看到，剪刀架的最大變形量發(fā)生在剪刀支架與支撐臺虎鉗平臺連接處，最大變形量為5.39×10-3mm。剪刀架的應(yīng)力云圖，如圖7所示，從圖中可以看到，剪刀架最大應(yīng)力發(fā)生在兩個剪刀架的鉸接連接處，最大應(yīng)力值為14.274MPa，剪刀架的最大應(yīng)力小于材料的屈服極限，滿足強(qiáng)度要求。

4? 結(jié)語

臺虎鉗可升降式六邊形鉗工工作臺的設(shè)計，確定了升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和需要滿足的尺寸，利用UG建立三維模型以及進(jìn)行了靜力分析，驗證了機(jī)構(gòu)的安全性和合理性[4]。本設(shè)計為不同身高的鉗工操作人員提供了參考性，也為臺虎鉗可升降式鉗工工作平臺提供了一種較為可行的設(shè)計方案。

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