基于台虎钳的创新设计

马国栋 鲁超奇 陈华 柴成杰 查敏超

摘要：本文主要是介绍一种针对普通台虎钳的不足进行改进与创新的设计。引进水平转盘和竖直转盘以实现对不同位置的工件的夹持;同时引进半螺母，利用其方便移动、快速开合的优点，配以螺丝传动作用，以实现对不同尺寸的工件的快速夹持。本设计所创新出的台虎钳具有高效、多功能、低成本的优势，为机械加工夹具的大规模普及提供了可能性。

关键词：快速;螺丝传动;半螺母;台虎钳

1.前言

台虎钳是一种机械加工制造过程常用的简单夹具，用以夹稳加工工件，来完成锯，锉，錾，以及零件的装配和拆卸等基本操作。目前国内外通用的台虎钳只是可以实现水平旋转，进行不同尺寸的工件的转换时通过旋转手柄完成，一旦先后所要测的工件尺寸相差较大时，就需要旋转手柄很多圈，大大地降低了加工效率，所以在稍微复杂的加工过程中就体现出了台虎钳的功能上的缺陷。针对这些缺陷，要设计创新出一种新型的高效、多功能台虎钳对提高装夹效率、适应不同规格及结构的零件的加工具有重要意义。

所设计的台虎钳是在普通的台虎钳的基础上进行改造，使其能够在水平和竖直两个方向上稳定、方便的转动，以适应不同结构零件的铣削加工;并且采用半螺母，利用其方便移动、快速开合的优点，实现活动钳身的快速移动，以快速适应工件装夹尺寸的变化，从而提高工件装夹效率、减轻工人的劳动强度，并且扩大机床的工艺范围。

2.创新设计关键

创新设计关键主要包括多方位旋转机构设计、以及快速加紧机构设计。

2.1多方位旋转机构设计

旋转机构分为2部分，第一部分实现水平旋转，第二部分实现竖直旋转。

水平旋转部分介绍：沿用普通台虎钳的部分结构，底盘中心设计一个凸起的轴心，用以此部分的旋转轴;并且在底盘和水平旋转部分都刻上均匀的刻度，用以实现水平旋转角度的精确定位。水平旋转时考虑到要尽可能减少阻力，因此在加工两部分接触面时提高加工精度;固定时用水平旋转紧固螺钉的加紧实现。

竖直旋转部分介绍：此部分采用滑动副，在水平旋转部分设计成沟槽形状，用以实现竖直部分的旋转和方位的固定（防止侧向滑动）;并且在两部分的接触面刻以相应的刻度，用以实现竖直旋转角度的精确定位;固定时用竖直旋转紧固螺钉的加紧实现。竖直旋转时考虑到要尽可能的减少阻力，因此在加工两部分接触面时提高加工精度。

2.2快速加紧机构设计

组成：如图所示，此部分设计由半螺母、旋转螺栓（一头是螺纹、另一头设计成“十”字架形状）组成。

原理：台虎钳使用时，当被夹持的工件要进行转换时，顺时针旋转“十”字架，通过螺纹作用使半螺母上升，从而使半螺母与丝杆分离。然后一只手握紧摇手柄向前或向后推拉，当装夹块接触到工件时，逆时针旋转“十”字架，半螺母向下移动，与丝杆的螺纹卡住，进而通过旋转摇手柄加紧工件。

分析对比：

通常情况下，工人在夹紧工件时要对手柄旋转很多圈，这不仅减慢了工件的加工速度，更为工人的工作带来了很多不便，加重了工人的工作负担。而造成这个问题是因為闭合螺母与丝杆无法分离，因此我们利用半螺母方便移动、快速开合的优点，将闭合螺母替换为半螺母，利用螺丝传动作用，实现了工件快速转换的目的。

3.应用前景

（1）台虎钳在机械行业的普及性、通用性，说明了对它进行创新设计改进有着很大的必要性。

（2）针对普通台虎钳的问题：功能单一，耗时低效。所设计改造的台虎钳兼具多功能性和高效性两大特点，提高了方位的精确度，大大节省了时间，使机床能加工更为复杂的工件。

（3）本次设计是在原有的普通台虎钳上做部分改动，且原理简单、成本低，实用性强，有取代传统的台虎钳达到普及的可能。

参考文献：

[1]濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版），高等教育出版社，2005.

[2]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第七版），高等教育出版社，2005.

[3]朱龙根.简明机械零件设计手册（第二版），机械工业出版社，2005.

[4]叶修梓，陈超祥.ProE基础教程：零件与装配体，机械工业出版社，2007.

[5]于骏，邹青.机械制造基础（第二版），机械工业出版社，2005.

[6]王先逵.机械制造工艺学（第二版），机械工业出版社，2007.

[7]何铭新，钱可强，徐祖茂.机械制图（第六版），高等教育出版社，2010.

作者简介：

马国栋（1993—），男，山东济南人，中国矿业大学机电工程学院2012级学生，专业：机械工程及其自动化。

鲁超奇（1991—），男，湖北仙桃人，中国矿业大学机电工程学院2012级学生，专业：机械工程及其自动化。

陈华（1993—），男，重庆人，中国矿业大学机电工程学院2012级学生，专业：机械工程及其自动化。

柴成杰（1992—），男，山东济南人，江苏省徐州市中国矿业大学机电工程学院2012级学生，大学本科学历，研究方向：机械工程及其自动化。

查敏超（1992—），男，江苏常州人，江苏省徐州市中国矿业大学机电工程学院2012级学生，大学本科学历，研究方向：机械工程及其自动化。