台虎钳夹紧机构的改进设计

覃佳照

【摘 要】台虎钳在我国是一种最为常见的夹持工件的夹具，在我国拥有一定的发展历史，其发展程度也较为成熟，但台虎钳的发展仍然存夹紧工件易损害等问题，为此对台虎钳夹紧结构进行改进设计。用圆杆来取代现有台虎钳中的丝杆传动夹紧结构，以弹簧卡头为核心零部件，提高台虎钳的效率和安全性，为我国机械行业的发展提供理论依据。

【关键词】台虎钳夹紧机构;改进;设计

中图分类号： TG75 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）12-0033-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.12.015

【Abstract】Taiwan vise is one of the most common clamps for clamping workpieces in China.It has a certain development history in China，and its development degree is relatively mature.However，the development of bench vise still has problems such as damage to the clamping workpiece.The design of the clamping structure of the vise is improved.The round rod is used to replace the screw drive clamping structure in the existing bench vise，and the spring chuck is used as the core component to improve the efficiency and safety of the bench vice，and provide a theoretical basis for the development of China's machinery industry.

【Key words】Clamping mechanism of bench vice;Improvement;Design

0 引言

机械加工精确度和效率的高低与夹具结构有着密切关系。在我国机械行业中最为常见的夹紧装置就是台虎钳，台虎钳在暖气安装、修理行业和机械加工等方面有着十分广泛的应用，在机械行业中是一种不可或缺的加工工具，对于钳工车间来说更是必不可少的工具。当前我国使用的台虎钳大多是根据螺纹自锁原理加工的，用这种原理加工的台虎钳的组成部分有螺母、扳手、底座、活动和固定钳体、丝杆等等[1]，在这类台虎钳工作时需要通过手动转动丝杆来带动钳体的前后移动，丝杆的旋转才能够调动工件的放松与夹紧。这种台虎钳存在劳动者劳动量大、效率低、钳口调节速度较慢等缺点。因此，针对台虎钳的这些问题提出台虎钳夹紧结构的改进设计，为我国台虎钳的改进和发展提供先进的视角，为台虎钳的改进提供切实可行的方案，并为提高我国机械行业的效率提供理论依据。

1 台虎钳夹紧结构改造设计

1.1 改造后台虎钳夹紧结构

改造后的台虎钳特点在于台钳开口度不需要用扳手来控制，可以直接通过手动来带动活动钳身的改变，从而调节活动钳身与固定钳身之间的开口度。改造后的台虎钳在进行夹紧作业时，通过手动来推动活动钳身，靠近工件，再运用圆杆之间的特殊装置使台虎钳进行夹紧工作，改造后的台虎钳夹紧结构如图1所示。

将传统台虎钳夹紧装置内部的导向螺母改造为固定底座，并在固定底座上增加一个锥形套和弹簧卡头。将传统台虎钳的螺纹杆改为圆杆，并在改造后的圆杆上开一条凹槽，为了与圆柱销相配合，从而实现空程时弹簧卡头的快速移动[2]。改造后的圆杆不论在哪个位置进行旋转都能够带动弹簧卡头的旋转。另外，在改造的台虎钳中设计了一个锥形套，将其固定在底座上，与弹簧卡头配合。在改造后的台虎钳的各零部件的作用为以下方面：①固定底座。这一部分在台虎钳中起支撑其他零件作用，底座上带有螺纹，和弹簧卡头相互配合，实现弹簧卡头的运动。②弹簧卡头。弹簧卡头的螺纹端和固定底座的螺纹相互配合，从而实现弹簧卡头的张合，与圆杆不同状态相配合，这一零件是改造后台虎钳的核心部件。③锥形套。锥形套的左端与弹簧卡头配合，当弹簧卡头实现张合时，锥形套会卡紧卡头的三个卡爪，从而对圆杆起到导向作用。④圆柱销。圆柱销的主要作用是定位，圆柱销固定在卡头上，與圆杆上面的槽间隙配合，从而实现当圆杆旋转时弹簧卡头的旋转[3]。⑤圆杆。圆杆可以帮助活动钳口实现快速移动和弹簧卡头的旋转，实现夹紧工件。

1.2 改造后台虎钳工作原理

改造后的台虎钳的工作原理主要是通过弹簧卡头来实现夹紧工作的，通过在固定底座上嵌入一个锥形套和弹簧卡头配合。这一改造的原理是，在进行空程移动时，圆杆可以带动活动钳口实现快速地移动;当钳口与工件靠近后，都可以手动旋转不论在哪个位置的圆杆来带动弹簧卡头的旋转。固定底座与弹簧卡头二者之间通过螺纹相互配合，卡头的选装又可以带动固定底座的轴向运动。当弹簧卡头向锥形套开始套近时，卡头另一端的三个卡爪会进入卡套，同时闭合，这时圆杆会被夹紧，同一时间工件也完成了夹紧的工作。在进行拆缺工作时，可以将圆杆进行反向旋转从而旋转卡头，这时进入锥形套的三个卡爪与锥形套脱离。松开圆杆，圆杆可以实现快速地移动，这样就完成了工件的拆卸。改造后的台虎钳在进行夹紧工作时速度变得更快、夹紧程度更加紧固、操作更加方便。并且这一改造对于传统台虎钳的改造也较为方便，只需把传统台虎钳的丝杆和导向螺母卸下并将固定底座安装在钳口内，把圆杆固定在活动钳口上，按照丝杆的安装方式即可。在使用改造后的台虎钳时，进行空程作业时只需手推稍加转动即可[4]。

在对改进后的台虎钳进行极限位置计算较以前有不同的方法。在改进后台虎钳中，如果螺距之间的距离为3毫米，线数使用为1的单头螺母，并且在进行夹紧工件时，正好在螺杆和螺母的极限位置时，则夹紧工作无法正常进行。那么为了解决这一问题，即提高螺纹之间的合牙率，可以在台虎钳中安装双头螺杆，并且在圆杆上同时安装数个螺母，最少两个以上，用于来保证在进行夹紧工作时工件能够被夹紧。改造后台虎钳的夹紧结构所采用的螺距是3毫米，线数为2的双头螺杆从而实现钳身的快速移动，那么导程S用一下的公式计算：

其中S为导程，P指的是螺距，n为螺纹的线数。在一个螺母进行配置时，螺杆和螺母的极限位置的距离为0.5mm。当有两个螺母进行配置时，这两个螺母的位置应错开一半，圆杆转动一圈的距离应为1mm。这样就可以保证，螺杆和螺母在极限位置时，工件也可以被夹紧。

1.3 改造后台虎钳应用效果

根据传统台虎钳存在的缺点与问题，对台虎钳进行了改造，并对改造后的台虎钳进行了应用和测试。改造后的台虎钳的反应效果良好，夹紧工作速度快，在很大程度上提高了机械工作的效率，在进行夹紧工作时每次工作只需5秒即可完成。与传统的台虎钳相比，每次装夹工作的时间减少了近20秒[5]，也就是说，改造后的台虎钳比传统的台虎钳节省了近五倍的时间，对于工厂的工作者来说节省的时间和效率更是不可估量的。改造后的台虎钳的夹紧结构在进行夹紧工作时的空程作业速度提高，实现了对工件的快速运输作业，在很大程度上提高了機械行业的工作效率。改造后台虎钳的夹紧结构构造较以前简单、便捷、省时省力，在进行夹紧作业时工序简单，且工件夹紧牢固，可以保证工作的可靠性。因此改造后台虎钳的夹紧结构在机械行业中有较高的使用价值，大大地提高了夹紧工作的工作效率，降低了工作的成本，能够广泛地应用于台虎钳的改造工作中。通过实践表明，改造后的台虎钳夹紧结构的操作更为便利，制造方法简便，在实际工作中可以运用到的行业广泛，可在修理行业、水电安装和机械加工等行业使用，是一种较为方便的夹紧工具，具有较高的应用价值和推广价值。

2 结束语

本文对台虎钳夹紧结构的改进设计进行了详细的分析，增加台虎钳的使用效率和安全性，为台虎钳的改造提供了可行的方案和新的理论视角，为我国机械行业效率的提高提供了理论依据，对我国的发展具有促进作用。但本文对于台虎钳的改造论述还不够详细，需要进一步的深化。因此，在今后的研究中将继续针对这一问题为台虎钳的改造提供更为详细、全面的实施方案，为我国机械行业的发展做出更大的贡献。

【参考文献】

[1]李峰平，张正亚，周斯加.修边机器人的夹紧机构优化设计及运动分析[J].中国机械工程，2016，27（3）：387-390.

[2]鲁芬，欧艺文.圆筒状镀件的夹紧机构和驱动机构设计[J].电镀与环保，2016，36（5）：46-48.

[3]符朗，尹作升，字立敏，等.大型交换工作台定位夹紧机构改进及应用[J].机床与液压，2017，45（16）：14-16.

[4]李坤，孙薇，徐建平，等.多工作台交换定位夹紧机构改进与应用[J].机床与液压，2017，45（8）：36-38.

[5]王国志，李想，邓斌，等.一种新型爬缆机器人的越障能力及夹紧机构分析[J].机械设计与制造，2016（6）：30-33.※基金项目：2017年度广西职业教育教学改革研究项目“微课程在《钳工实训》课程教学中的开发与应用研究”（GXZZJG2017B149）。