基于发明原理的新型弓形夹结构设计

蒋利强，李正峰

（1.朝阳师范高等专科学校，辽宁朝阳 122000；2.无锡商业职业技术学院，江苏无锡 214153）

基于发明原理的新型弓形夹结构设计

蒋利强1，李正峰2

（1.朝阳师范高等专科学校，辽宁朝阳 122000；2.无锡商业职业技术学院，江苏无锡 214153）

针对普通弓形夹结构简单、功能单一的问题，运用TRIZ理论的发明原理设计了多种新型弓形夹结构。这些新型弓形夹结构扩大了应用范围，满足了用户多样化需求，可望根据弓形夹的国家标准，形成标准化、系列化产品。

发明原理；弓形夹；创新设计；TRIZ

目前市场上销售的弓形夹是一种用于夹紧工件的夹持工具，有大小不同的规格，其工作原理是将工件放入夹头和夹体之间，然后转动手杆，螺杆通过螺纹副向前移动，利用其端部的夹头夹紧工件，其结构见图1。有时为了提高生产率，要组合起来使用，或者根据工作需要，将弓形夹固定于工作台上，这样就需要弓形夹有多种结构形式。为此，笔者应用TRIZ理论的相关发明原理设计了几种新型弓形夹结构，以满足用户的多样化需求。

一、TRIZ理论和相关发明原理

TRIZ一词是发明问题解决理论(Theory of Inventive Problem Solving,TIPS)的俄文缩写。TRIZ理论由前苏联发明家根里奇·阿奇舒勒于20世纪40年代末期提出。阿奇舒勒和他的团队在研究了世界各国约250万件发明专利后,认识到这些独立的专利中存在着解决技术问题的通用模式，他们将这些模式进行提炼和归纳，从而总结出了TRIZ的基本原理和方法[1]。TRIZ理论由40条发明原理、九屏图、八大进化法则、资源分析、功能分析、技术矛盾、物理矛盾、物-场模型分析、76个标准解法、发明问题标准算法、科学效应库等工具组成[2]。特别是40条发明原理，为设计者解决技术问题指明了思路和方向。表1介绍了本文要用到的几条发明原理。

图1 基本型弓形夹

表1 选用的发明原理[3]

二、新型弓形夹结构介绍

（一）左右组合弓形夹

利用组合原理设计的左右组合弓形夹如图2所示。为了便于同时夹持两个工件，将两个弓形夹组合起来使用，共用一个夹体，携带方便，两侧同时受力，弯矩相互抵消，改善了夹体的受力状态[4]。

（二）上下组合弓形夹

利用组合原理设计的上下组合弓形夹如图3所示。为了便于将弓形夹固定在工作台板上，上下组合弓形夹相当于将两个弓形夹上下反向组合在一起，中间设置隔板，将隔板置于台板上，通过转动下面手杆驱使下螺杆上移，将隔板与工作台板夹紧，而转动上面手杆则可用于夹紧工件[5]。

图2 左右组合弓形夹

图3 上下组合弓形夹

（三）可转位弓形夹

利用维数变化原理设计的可转位弓形夹如图4所示。在弓形夹夹体侧面设有连接孔，连接孔周边设有凸起环状锯齿，安装板上也设有连接孔，连接孔周边也设有对应的凸起环状锯齿，根据需要的角度，将两面环状锯齿相互啮合在一起，然后再用螺钉紧固在安装板上。这种可转位弓形夹调节范围达到360°，而且连接可靠，操作容易[6]。

（四）环状组合弓形夹

利用维数变化原理和组合原理设计的环状组合弓形夹如图5所示。这种环状组合弓形夹，将四个弓形夹夹体的中间部位加工出连接孔，分别与环状支架外圆周上均布的螺纹孔相对，并用螺钉紧固。这样可同时夹持四件工件，把环状支架安装到回转工作台上，便于顺次加工，节省时间，提高工作效率[7]。

图4 可转位弓形夹

图5 环状组合弓形夹

（五）双向调节弓形夹

利用中介物原理和组合原理设计的双向调节弓形夹如图6所示。这种双向调节弓形夹，是将左右两个弓形夹连接起来，与弓形夹相连的两个连接杆设有反向外螺纹，套筒内孔设有反向内螺纹，连接杆与套筒螺纹连接。转动套筒就可调节长度，然后同时夹紧左右两个工件[8]。

图6 双向调节弓形夹

本文运用TRIZ理论发明原理设计的几种新型弓形夹结构，扩大了应用范围，满足了用户的多样化需求，并可望根据弓形夹的国家标准，制造系列产品投放市场。

[1]张卫国,张国全,何海,等.运用TRIZ理论解决复杂机电产品的创新设计问题[J].机械设计与研究,2005（6）：15-18.

[2]刘训涛,刘秀莲,王爱芳.基于TRIZ理论的带式输送机调偏装置的研究[J].煤炭技术,2013（9）：18-19.

[3]蒯苏苏，马履中.TRIZ理论机械创新设计工程训练教程[M].北京：北京大学出版社,2011：107-171.

[4]蒋利强.一种组装弓形夹：CN201320087430.2[P].2013-10-30.

[5]黄淑琴.一种双向弓形夹：CN201120497032.9[P].2012-07-25.

[6]黄淑琴.一种可转位弓形夹：CN201220663772[P].2013-07-31.

[7]李正峰.环状组合C形夹：CN201220526285.9[P].2013-03-27.

[8]李正峰，徐伊岑.一种双向调节弓形夹：CN201320661146.1 [P].2014-04-02.

（编辑：林钢）

The Structure Design of a New Cramp Frame Based on the Inventive Principle

JIANG Li-qiang1,LI Zheng-feng2
(1.Chaoyang Teachers College,Chaoyang 122000,China;2.Wuxi Vocational Institute of Commerce,Wuxi 214153, China)

To get rid of the defects of the conventional cramp frames in terms of simplicity in structure and singleness in function,a number of new cramp frames are designed based on the inventive theory embodied in TRIZ theory.These cramp frames possess a wider application range and can satisfy the clients’multiple needs.Accordingly,they may be further developed into a series of standardized products in accordance to the national standards concerned.

sinventive principle;cramp frame;innovative design;TRIZ

TG 751

A

1671-4806（2016）06-0090-03

2016-09-10

江苏省高校科研成果产业化推进项目（JHZD2012-24）；无锡市精品课程资助项目

蒋利强（1961—），男，辽宁朝阳人，副教授，研究方向为机构创新设计；李正峰（1960—），男，辽宁朝阳人，教授，研究方向为机械设计与制造。