普通虎鉗多功能研究

摘要：虎鉗是一種可用于多設(shè)備的定位夾緊工具。普通虎鉗定位方式固定、單一，無(wú)法滿足現(xiàn)在產(chǎn)品的多樣化需求，在使用中存在較多的缺陷。針對(duì)普通虎鉗的缺點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行一定的改進(jìn)，使其能夠滿足多場(chǎng)合、多產(chǎn)品的使用。改進(jìn)后虎鉗主要的工作原理為齒輪嚙合。為了能夠滿足兩個(gè)活動(dòng)鉗口同時(shí)做相向或背向運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到運(yùn)動(dòng)過程中兩活動(dòng)鉗口之間自動(dòng)定心，就需要通過旋轉(zhuǎn)小錐齒輪帶動(dòng)大錐齒輪旋轉(zhuǎn)。另外，加裝一定的定位裝置，對(duì)減少工作量提高效率與保證產(chǎn)品質(zhì)量有非常大的幫助。

關(guān)鍵詞：虎鉗；定位；提高效率

中圖分類號(hào)：TG93? 收稿日期：2023-04-02

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.05.020

1 前言

虎鉗是一種常用在鉗工車間、機(jī)械加工車間的夾具，一般與設(shè)備工作臺(tái)配合使用。它主要由固定鉗口、活動(dòng)鉗口、絲桿、底座、定位夾緊槽、手柄等構(gòu)成?；Q主要起對(duì)工件的定位與夾緊的作用，適用于平板類零件、異性類零件等，但是局限性較大，夾持對(duì)象一般是形狀相對(duì)規(guī)整的毛坯，同時(shí)還存在長(zhǎng)時(shí)間使用夾緊力下降的現(xiàn)象[1]。

2 傳統(tǒng)虎鉗

傳統(tǒng)虎鉗有一個(gè)固定鉗口和一個(gè)活動(dòng)鉗口，即只有一個(gè)鉗口可以活動(dòng)。在裝夾過程中，將工件置于兩鉗口中間，通過手柄帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)活動(dòng)鉗口開合滿足工件的裝夾要求。同時(shí)，由于零件的外形不同、大小各異，需要經(jīng)常開合活動(dòng)鉗口。因?yàn)榇蟛糠植捎脝尉€螺桿傳動(dòng)，夾持費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度高，而且效率低下；同時(shí)，對(duì)于操作人員來(lái)說(shuō)要求也較高，因?yàn)槭鞘謩?dòng)對(duì)刀，沒有一定的技術(shù)功底容易增加廢品率。圖1所示為傳統(tǒng)虎鉗簡(jiǎn)構(gòu)[2]。

對(duì)于需要進(jìn)行重復(fù)定位的加工產(chǎn)品，傳統(tǒng)虎鉗不能更好地設(shè)置固定的定位點(diǎn)。現(xiàn)在大部分解決方式是依靠外部定位，每次使用都需要尋找合適的定位裝置并反復(fù)調(diào)試，直到效果最佳，這就增加了調(diào)試時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率。因此，迫切需要設(shè)置側(cè)面的定位裝置以解決側(cè)定位問題。

在日常使用中還有一個(gè)問題會(huì)經(jīng)常困擾大家，傳統(tǒng)虎鉗基本都為開放式，加工過程中的切屑會(huì)進(jìn)入到絲桿中，有時(shí)切屑會(huì)阻礙絲桿正常的傳動(dòng)，甚至?xí)涌旖z桿的磨損程度，使虎鉗的使用壽命有所縮短。

針對(duì)以上問題，擬對(duì)普通虎鉗進(jìn)行改裝，讓虎鉗的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，使安裝與拆卸更加方便，從而提高工件的裝夾速度，也能保證在批量加工中減少重新對(duì)刀的次數(shù)，提高整體生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。針對(duì)以上問題擬做如下主要改動(dòng)：鉗口自定心，且都為活動(dòng)鉗口，并在鉗口處留V形槽；增加定位裝置[3]。

3 改進(jìn)后的虎鉗

如圖2所示，改進(jìn)后的虎鉗包含以下構(gòu)件：編號(hào)為13和16的活動(dòng)鉗口一和二，編號(hào)為11的底座，編號(hào)為12、14、15的定位裝置。其中底座還包含上下端蓋和大小錐齒輪，在下端蓋上設(shè)置固定的大錐齒輪，通過緊固螺栓使上下兩端蓋固定連接，在上端蓋的側(cè)面開設(shè)一通孔用來(lái)安裝小錐齒輪，并且保證與大錐齒輪完好的配合，改進(jìn)后虎鉗主要的工作原理為齒輪嚙合。

為了能夠滿足兩個(gè)活動(dòng)鉗口同時(shí)做相向或背向運(yùn)動(dòng)從而達(dá)到運(yùn)動(dòng)過程中兩活動(dòng)鉗口之間自動(dòng)定心，需要通過旋轉(zhuǎn)小錐齒輪帶動(dòng)大錐齒輪旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，為了提高裝夾效率與保證整體產(chǎn)品加工效率，加裝了一定的定位裝置。

4 改進(jìn)后虎鉗更好功能的優(yōu)化

a.實(shí)現(xiàn)兩活動(dòng)鉗口之間自動(dòng)定心功能。有效地借助齒輪嚙合原理，大錐齒輪與小錐齒輪上設(shè)置有相互配合的直齒，使用時(shí)用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)小錐齒輪，通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)大錐齒輪旋轉(zhuǎn)，這樣就帶動(dòng)兩個(gè)活動(dòng)鉗口同時(shí)閉合或同時(shí)松開[4]。

詳細(xì)工作說(shuō)明如下：在下端蓋上固定的大錐齒輪上加工有端面螺紋，齒牙均布于大錐齒輪外圈。上端蓋的側(cè)面開有通孔，安裝小錐齒輪，小錐齒輪與大錐齒輪能夠配合。上下兩端蓋的連接采用絕大多數(shù)卡盤的連接方法即緊固螺栓。在上端蓋的兩側(cè)加工有對(duì)稱與中心的起導(dǎo)向作用的T形槽，而兩個(gè)活動(dòng)鉗口能夠更好地滑動(dòng)并貼合在上端蓋上，正是取決于此T形槽，在兩個(gè)鉗口的下方設(shè)置有一導(dǎo)向凸臺(tái)，大錐齒輪上端導(dǎo)軌與導(dǎo)向凸臺(tái)相配合，這樣大大提高了自動(dòng)定心的可靠性[4]。

b.實(shí)現(xiàn)在虎鉗上裝夾圓柱件并且保證圓心位置固定。將V形槽開設(shè)在兩個(gè)活動(dòng)鉗口的夾持面上，這樣在對(duì)于圓柱狀零件裝夾時(shí)保證圓心在同一位置會(huì)更加便捷、高效。

c.實(shí)現(xiàn)側(cè)面定位功能，可以應(yīng)對(duì)多種尺寸的毛坯定位問題。有兩種方式：①側(cè)面定位裝置一為L(zhǎng)形螺桿定位器，包括夾板、L形螺桿，其中在夾板內(nèi)設(shè)螺紋孔，L形螺桿在長(zhǎng)邊方向加工與夾板螺紋孔配合的外螺紋，夾板與鉗口上螺栓相連接，用螺母將夾板與L形螺桿固定連接（圖3側(cè)面定位裝置一）；②側(cè)面定位裝置二為側(cè)邊連桿定位器，其中包括活動(dòng)螺桿、兩個(gè)連桿、基座。基座與上端蓋通過T形槽配合插接，在基座上加工螺釘孔并安裝合適內(nèi)頂絲便于固定在上端蓋上。而連桿一與基座、連桿一與連桿二的連接，從便于調(diào)整的角度來(lái)考慮，均采用連接軸連接，最后用螺釘固定?；顒?dòng)螺桿通過螺紋與連桿二連接，并且為了避免劃傷工件，活動(dòng)螺桿的端面采用球面結(jié)構(gòu)（圖4側(cè)面定位裝置二）。

d.為了減少鐵屑進(jìn)入虎鉗，活動(dòng)鉗身采用探頭式，盡可能避免切屑進(jìn)入絲桿安裝處，減少磨損。

5 改進(jìn)后虎鉗的應(yīng)用案例

5.1 實(shí)施案例一

用活動(dòng)鉗口上V形口對(duì)圓柱形零件使進(jìn)行裝夾，不同直徑不影響圓心位置。將零件放在兩活動(dòng)鉗口中間，使用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)小錐齒輪19至工件夾緊為止。

如圖5所示，下端蓋21上固定的大錐齒輪20上具有螺紋導(dǎo)軌18，大錐齒輪20外圈具有齒牙。上端蓋22的側(cè)面開有通孔，安裝小錐齒輪19，小錐齒輪19與大錐齒輪20能夠配合。上下兩端蓋的連接采用絕大多數(shù)卡盤的連接方法即緊固螺栓。在上端蓋22的兩側(cè)加工有對(duì)稱于中心的起導(dǎo)向作用的T形槽，而兩個(gè)活動(dòng)鉗口13、16能夠更好地滑動(dòng)并貼合在上端蓋22上，這取決于此T形槽，在兩個(gè)鉗口的下方設(shè)置有一導(dǎo)向凸臺(tái)16.1，大錐齒輪上端導(dǎo)軌18與導(dǎo)向凸臺(tái)16.1相配合。大大提高了自動(dòng)定心的可靠性。工作時(shí)將扳手插入小錐齒輪19上方孔并轉(zhuǎn)動(dòng)小錐齒輪19即可達(dá)到活動(dòng)鉗口13與16松開或夾緊的效果。開設(shè)有V形槽15的活動(dòng)鉗口一13、活動(dòng)鉗口二16起到固定圓柱形零件的作用。圖5在使用時(shí)需將安裝在兩活動(dòng)鉗口上護(hù)口板拆卸。

5.2 實(shí)施案例二

對(duì)于一些工件長(zhǎng)度大于鉗口長(zhǎng)度的情況夾，其裝夾的重復(fù)定位精度借助于活動(dòng)鉗口13上方固定的L形螺桿定位器12來(lái)保證。需要使用時(shí)用螺釘固定夾板12.1與活動(dòng)鉗口12的組合體，將L形螺桿12.2帶有外螺紋的一端擰入夾板12.1上的螺紋孔，根據(jù)工件的大小來(lái)調(diào)整伸出的長(zhǎng)度，最終使短邊接觸零件表面，此時(shí)使用固定螺母鎖緊位置，然后使用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)小錐齒輪19至工件夾緊為止[5]。

如圖6所示，虎鉗零部件13、16、16.1、18～22等的表述均與案例一相同，這里不再贅述。L形螺桿定位器12包含兩個(gè)部件分別是夾板12.1、L形螺桿12.2，夾板12.1內(nèi)含螺紋孔。L形螺桿12.2與夾板12.1通過內(nèi)外螺紋配合連接，用螺栓將夾板12.1連接在鉗口13上， L形螺桿12.2與夾板12.1的固定用螺母[6]。此圖例實(shí)施時(shí)需將護(hù)口板17用螺釘緊固在V形活動(dòng)鉗口13和16。

5.3 實(shí)施案例三

對(duì)于一些形狀比較復(fù)雜而且尺寸較小的零件的定位，我們使用側(cè)邊連桿定位器14來(lái)輔助。使用時(shí)先根據(jù)零件的規(guī)格初步調(diào)整側(cè)邊連桿定位器14與上端蓋22的配合位置，然后插入T形槽并移至該位置，再放置零件與兩活動(dòng)鉗口之間，接著調(diào)整側(cè)邊連桿定位器14至合適位置，將內(nèi)頂絲擰緊固定位置。把活動(dòng)螺桿14.4旋入連桿二13.3上的螺紋孔，使活動(dòng)螺桿14.4帶有球面的端面與零件表面接觸。此時(shí)擰緊螺釘使連桿一14.2與連桿二14.3位置固定，使用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)小錐齒輪19將工件夾緊。

如圖7所示，結(jié)合圖6，將基座14插接在上端蓋22的T形槽中，兩者用螺釘固定連接。用連接軸分別把連桿一14.2與基座14、連桿二14.3與連桿一14.2連接，并用螺釘固定，便于調(diào)整位置。活動(dòng)螺桿14.4通過螺紋與連桿二14.3連接，活動(dòng)螺桿14.4端面采用球面表面劃傷接觸平面。此圖例實(shí)施時(shí)需要結(jié)合所裝夾零件形狀是否為圓柱形狀而決定是否將護(hù)口板17進(jìn)行安裝或拆卸?；Q其余工作方式同實(shí)施例1、2，在此不再贅述。

6 結(jié)語(yǔ)

改進(jìn)后的虎鉗較原來(lái)普通虎鉗在功能上有了較大的提高，可以實(shí)現(xiàn)更多形狀毛坯的裝夾，同時(shí)大大地提升了定位的精度，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量。另外對(duì)操作者來(lái)說(shuō)，不需要在工件的定位上花費(fèi)大量的精力，對(duì)于提升整體生產(chǎn)效率有很大的幫助。

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作者簡(jiǎn)介：

劉居康，男，1986年生，講師，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造。