“多功能、快定位、速換式”新型鉗口研制初探

朱治國

在模具鉗工或數(shù)控銑削實(shí)習(xí)教學(xué)中，工件形狀千變?nèi)f化，平口鉗難以很好地滿足裝夾要求。普通平口鉗的功能比較單一，裝夾工件受到制約，普通鉗口對工件的定位也不太方便，費(fèi)時(shí)、費(fèi)神、費(fèi)力，效率低?；趯ζ胀ㄣQ口的改良設(shè)計(jì)，改變其鉗口形狀、拓展其裝夾功能、改善其定位方式，優(yōu)化其裝配結(jié)構(gòu)。一款“多功能、快定位、速換型、新型鉗口”應(yīng)運(yùn)而生。它能實(shí)現(xiàn)方形、圓形、斜面、棒料等多種工件的裝夾，而且定位快速準(zhǔn)確，鉗口更換迅速方便。較好地解決了普通鉗口功能單一、定位不準(zhǔn)的問題。

一、項(xiàng)目研究的背景

中職學(xué)校的專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)是重頭戲，在模具鉗工或數(shù)控銑削等實(shí)習(xí)教學(xué)中，實(shí)習(xí)工件形狀千變?nèi)f化。在學(xué)校實(shí)習(xí)工廠，不管是模具鉗工還是數(shù)控銑工，常用夾具一般都是“平口鉗”。教學(xué)使用中發(fā)現(xiàn)：通用夾具“平口鉗難以很好滿足裝夾和工作要求。主要表現(xiàn)在以下方面：

首先，它的功能比較單一，裝夾工件受到制約，通常只能裝夾方形工件，碰到圓形工件、球形工件、斜（錐）面工件、棒料工件時(shí)，就不能或不便裝夾。即使勉強(qiáng)能裝夾，也裝夾不牢固、定位不準(zhǔn)確、存在安全隱患。

其次，平口鉗即便是裝夾方形工件，普通鉗口對工件的定位也不太方便，高度方向需要另加平行墊鐵，左右方向無法準(zhǔn)確定位，需要現(xiàn)場調(diào)整，每更換一個(gè)工件，都要重新調(diào)整。技術(shù)難度高、工作效率低、勞動強(qiáng)度大、重復(fù)勞動多。特別是在大批量生產(chǎn)時(shí)，如能快速裝夾并準(zhǔn)確定位，就能大大提高生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度，減少重復(fù)勞動。

再次，平口鉗的鉗口，通常采用內(nèi)六角沉頭螺栓穿過鉗口的螺栓孔與鉗身連接，在需要拆卸、清洗、調(diào)整或更換鉗口時(shí)，需要將兩顆螺栓全部旋出，才能拆下鉗口來，很耗時(shí)間，影響工作效率。

總之，普通鉗口功能單一、定位不準(zhǔn)、拆卸麻煩，操作費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)神。于是，筆者萌發(fā)了對鉗口改造的念頭，希望設(shè)計(jì)一款多功能快定位速換型新鉗口。

二、項(xiàng)目研究的思路及制作過程

1.增設(shè)平行臺階鉗口及定位銷釘，解決方形工件裝夾及定位問題

針對平口鉗夾持方形工件時(shí)，通常采用兩塊平行墊鐵支承工件，以對工件實(shí)現(xiàn)高度方向定位的原理，并力求克服兩平行墊鐵高度不一致，使用及保管不方便等問題。筆者將平口鉗的兩塊鉗口（長方體）均銑削一個(gè)6mm×6mm的小臺階，有效解決了高度方向定位問題，由于省去了平行墊鐵，所以，也解決了平行墊鐵使用及保管不方便的問題。

針對平口鉗夾持方形工件時(shí)，左右方向無法定位，調(diào)整費(fèi)時(shí)費(fèi)神效率低的問題，在一側(cè)鉗口6mm×6mm小臺階上適當(dāng)位置鉆孔，并壓入一根Φ4 mm的淬硬銷釘，以實(shí)現(xiàn)對工件左右方向的定位（如圖1）。特別是在大批大量生產(chǎn)時(shí)，只需要將第一件的位置調(diào)整好，后續(xù)工件無需再調(diào)整，或?yàn)榱吮ｋU(xiǎn)起見，每隔10件或更多檢驗(yàn)及微調(diào)一次。這樣，就大大提高了效率，減少了重復(fù)勞動。

當(dāng)方形工件較大、較重時(shí)，6mm×6mm小臺階無法保證裝夾牢固性，不能保證安全時(shí)，可用鉗口6mm×6mm小臺階下部的寬大平面夾持，繼續(xù)保持原鉗口的基本功能不受影響。

2.增設(shè)縱向V形臺階鉗口，解決圓盤形工件裝夾及定位問題

在普通平口鉗上夾持圓盤類工件時(shí)，通常要配合V型塊，但如果夾持部分比較短，V型塊會歪斜，夾持不牢固、定位不準(zhǔn)確、存在安全隱患。為了使平口鉗的功能得以拓展，實(shí)現(xiàn)對圓盤形工件的裝夾及定位，筆者在鉗口上方銑削出50mm×90°×6mm的V形臺階鉗口，以實(shí)現(xiàn)對圓盤類零件的平穩(wěn)夾持和準(zhǔn)確定位（如圖2）。為了滿足直徑不同的工件需要，可根據(jù)鉗口的長度，設(shè)置不同大小的V形鉗口（如圖3）。

3.增設(shè)橫向V形通槽及定位銷釘，解決圓形長棒料工件裝夾問題

當(dāng)工件是圓形長棒料，需要水平裝夾時(shí)，可在鉗口的一側(cè)，銑削一條開口適度的90°水平V形通槽，以適應(yīng)圓形長棒料零件的裝夾和定位（如圖4）。為了適應(yīng)不同直徑的棒料，防止銳口夾傷工件，可將V形通槽開口處倒圓角，為了實(shí)現(xiàn)軸向定位，可在V形通槽的適當(dāng)位置，鉆橫向小孔，并壓入一根Φ4mm的淬硬銷釘，以實(shí)現(xiàn)對工件軸向定位。

4.增設(shè)球面凹形鉗口，解決球形工件裝夾及定位問題

在平口鉗上裝夾球形工件時(shí)，通常要配合專用球面夾具，或加木板支承，雖能勉強(qiáng)裝夾，但定位極不方便，操作起來比較麻煩。為了進(jìn)一步拓展平口鉗的功能，實(shí)現(xiàn)對球面工件的裝夾，可在鉗口的側(cè)面銑削出球面形凹坑（如圖5），以實(shí)現(xiàn)對球面工件的夾持和準(zhǔn)確定位。為了適應(yīng)不同直徑的球面工件，在鉗口側(cè)面合適位置加工出幾個(gè)不同直徑的球面凹坑。為了防止夾傷工件，可將球面凹坑的四周倒圓角，以適應(yīng)一定范圍內(nèi)的不同直徑球面工件的裝夾。由于各球面凹坑的位置固定，所以球面工件的定位非常準(zhǔn)確方便。

5.增設(shè)平底圓背鑲條，解決斜（錐）面工件裝夾問題

在平口鉗上裝夾斜面或錐形工件，一般是比較麻煩的，通常是尋找合適的斜鍥墊塊，以墊平工件再用平口鉗夾持。為了解決這一問題，2007年筆者指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)的萬能角度組合鉗口（如圖6，曾獲廣東省青少年科技創(chuàng)新二等獎），原理是可行的，但作品粗糙笨重，不太好用?，F(xiàn)將原作品改造微縮成平面圓背鑲條——圓柱體銑出一個(gè)軸向平面（如圖7），配合新型鉗口上的V形槽，可實(shí)現(xiàn)斜面工件的裝夾。由于鑲條的圓弧形凸背可在V形槽內(nèi)自由擺動角度，所以，可以適應(yīng)不同斜度的斜面工件，或不同錐度的錐形工件。

6.改進(jìn)鉗口連接方式，解決鉗口快速拆裝問題

平口鉗的鉗口與鉗身的鏈接，通常是采用內(nèi)六角沉頭螺栓穿過鉗口通孔與鉗身進(jìn)行螺紋連接，當(dāng)鉗口不需要經(jīng)常拆卸或更換時(shí)，是可取的，并無大礙。但我們改造后的新型鉗口，左右兩側(cè)均有專用鉗口。所以，在使用中必須經(jīng)常拆卸和調(diào)換位置，若采用原有的螺栓穿孔連接方式，拆卸時(shí)必須將兩根螺栓全部旋出，才能拆下鉗口，這樣很費(fèi)時(shí)間，效率很低，而且，螺栓頻繁的擰轉(zhuǎn)，會加速內(nèi)外螺紋的磨損，容易使螺紋失效。為了解決這一問題，受開口墊圈的啟發(fā)，筆者將鉗口上用于穿螺栓的孔改為通槽（如圖8）。這樣，在需要拆卸和調(diào)換鉗口時(shí)，只需要將螺栓松開幾圈，就可以將整個(gè)新型鉗口拿下來，調(diào)轉(zhuǎn)180°后插入，再將螺栓擰緊即可。拆卸或更換非常方便，節(jié)省了不少時(shí)間，提高了工作效率。

三、項(xiàng)目應(yīng)用的方法和原理

1.工件的六點(diǎn)定位原理。

2.銷釘定位原理。

3.平行墊鐵等高定位原理。

4.V型塊對圓形工件的對中定位原理。

5.球面凹坑對球形工件的對中定位原理。

6.平面圓背鑲條對斜面工件的擺動定位原理。

7.開口通槽容易拆裝的原理。

四、項(xiàng)目的主要貢獻(xiàn)

1.設(shè)置平行臺階及定位銷釘，解決了方形工件的快速裝夾和準(zhǔn)確定位問題。

2.設(shè)置縱向V形臺階鉗口，解決了圓盤形工件快速裝夾和準(zhǔn)確定位問題。

3.設(shè)置橫向V形通槽及定位銷釘，解決了圓形長棒料快速裝夾和準(zhǔn)確定位問題。

4.設(shè)置球面凹形鉗口，解決了球形工件快速裝夾和準(zhǔn)確定位問題。

5.設(shè)置平底圓背鑲條，配合V形通槽解決了斜面工件的快速裝夾和擺動定位問題。

6.設(shè)置開口通槽，解決了鉗口與鉗身之間的快速拆裝和更換問題。

五、他人同類研究的情況調(diào)查

通過查閱文獻(xiàn)資料、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)搜索、走訪工廠企業(yè)、咨詢行業(yè)專家等途徑，詳細(xì)了解該項(xiàng)的同類研究概況。企業(yè)通常使用平行墊鐵對工件進(jìn)行高度方向定位；V型塊是企業(yè)應(yīng)用很普遍的對中定位工具；定位銷也是企業(yè)很成熟的定位元件；球面凹形夾具很少發(fā)現(xiàn)。開口墊圈在企業(yè)也有較多運(yùn)用。但是，目前將上述各種特形鉗口及開口通槽等結(jié)構(gòu)，優(yōu)化集成到同一夾具上，并形成“多功能、快定位、速換型新鉗口”，本項(xiàng)目尚述首例。

六、項(xiàng)目使用情況和進(jìn)一步完善的設(shè)想

該項(xiàng)目試制成功后，在我校機(jī)械工廠推廣試用，經(jīng)鉗工和數(shù)控銑工實(shí)訓(xùn)室等師生使用，普遍反映非常好，裝夾速度快、定位較準(zhǔn)、拆裝方便。大家認(rèn)為是一款很實(shí)用的新型夾具，不僅具備普通平口鉗的基本功能，還拓展開發(fā)了許多新功能，且綜合使用性能較好。但是，由于沒有進(jìn)行必要的熱處理，所以，硬度和強(qiáng)度不夠、磨損較快，制作較粗糙，精度較低。

針對該夾具硬度和強(qiáng)度不夠，磨損較快、精度較低的問題。以后要選取硬度、耐磨性更好的材料，還要進(jìn)行必要的熱處理。

責(zé)任編輯 何麗華