省力锋利刃口技术的研究
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摘 要：塑料柄裁缝剪剪刃不够锋利，在多层布或厚布剪切时，剪刃尾部剪切力度不足，难以与铸钢裁缝剪的剪切力度比美。本研究通过修改剪刀尾部刃口的圆弧，增大剪切咬合角度，使剪刀剪切力度增大，达到剪切省力的目的。
近年来，我国剪刀制造业飞速发展，越来越多的民用剪、厨房剪、园林剪、裁缝剪等中、高档剪刀远销海内外，其中裁缝剪的市场需求不断增加。因此如何使裁缝剪既物美价廉，又省力耐用，已成为一个迫切需要解决的难题。
笔者所在学校通过校企合作，研制出省力锋利刃口裁缝剪。通过修改剪刀尾部刃口的圆弧，加大剪切咬合角度，使剪刀剪切力度增大，达到剪切省力的目的。
一、改进裁缝剪剪切效果的研究过程
笔者所在学校与校企合作企业阳江永光刀剪集团生产的塑料柄裁缝剪由于价格低廉、实用性强而得到了广泛应用，深受国内外客户的喜爱。但是美中不足的是，客户普遍反映塑料柄裁缝剪不够锋利，在多层布或厚布剪切时，剪尾力度不足，难以和铸钢裁缝剪比美。
针对此问题，学校成立了课题研发小组，通过研究提出以下多种改进方案。
1.选用进口钢材
考虑到剪刀刃口不锋利的原因主要是由于刃口选用的钢材较差或因热处理工艺缺陷造成的，因此试图选用进口钢材，但由于成本较高这一方案被否决。
2.改变刃磨剪刀的大斜面
这一方案由于工艺复杂，效果不显著，也被否定。
3.修改剪刀刃口角度
经过反复查阅资料、修改设计方案，进行多次实验，我们终于发现了另一个重要原因，即剪刀刃口角度设计不当，尾部刃口弧度太直，造成咬合角度较小，导致剪刀剪切所需杠杆力较大。
实验结果显示，第三种方案的设计是切实可行的。
二、改进裁缝剪增大剪切力的设计原理
剪刀的结构一般分为手柄和刀刃两大部分，所使用的材料根据两部分功能的不同，材料的硬度也不同。
剪刀在剪切材料时，需要让手部所用的力量全部传递到剪刀手柄上，并且手部不能与手柄产生滑动，以减轻手的疲劳。按照人机工程学的原理，一般是调整塑料手柄与手接触的位置，以增加舒适度，同时也便于更好地用力。而本设计是通过修改剪刀尾部刃口圆弧，以增大剪切咬合角度，从而增大剪刀的剪切力度，达到顺利剪切多层布料的目的。
图1为剪刀开合角度及刃口夹角图，图中虚线位置为原剪刀的形状，刃口由一段圆弧组成，并且刃口太直。图中实线位置为修改后的剪刀形状，主要由两段圆弧组成。
图1 剪刀开合角度及刃口夹角
原剪刀刃口的夹角b1随着剪刀的开合角度变小而逐渐减小，特别是剪尾位置（剪刀开合角度小于8度时），原刃口夹角b1变小至小于17度时，剪尖位置甚至只有15度，所以越到剪尾，剪切越难。经过多次进行样品实验及力学分析，我们发现适当增大刃口夹角就能够达到剪切省力的目的。图中实线位置为修改后的剪刀形状，其剪尾位置的形状变高，主要由两段圆弧组成，一段是R500mm圆弧，另一段剪尾处是R150mm圆弧。经改进后，刃口角度在剪尾处逐渐增大。剪刀开合角度与刃口角度关系见下表。
表 剪刀开合角度与刃口夹角关系 单位：度
剪刀开合角度a 45 40 35 30 25 20 15 12 10 8 6 4 2
刃口
夹角b 47 42 38 33 29 24 20 19 18 18 20 21 23
原刃口夹角b1 48 43 39 34 30 25 21 20 19 18 17 16 15
在图2中，裁缝剪在剪切布料时，在固定的位置时受布料阻力f是一定的。根据力矩平衡分析，f×l=F×L。主作用力臂L是一定的，而阻力力臂l和剪刀刃口的角度有关，（不考虑滑移的情况）角度越大阻力力臂的长度的就越短，阻力力矩就越小，此时主作用力就越小，即越省力。
图2 受力分析
本设计通过修改剪刀尾部刃口的圆弧以达到增大剪切时咬合角度的目的，使剪刀剪切力度增大，达到顺利完成多层布料剪切的目的。在改进前，剪刀剪切四层布料仍很吃力，而现在可以轻松剪切8～10层花布，甚至剪切16层时也不成问题，因此改进后的效果非常明显，如图3、图4所示。
图3 多层布剪切
图4 改进前后剪切对比
三、省力锋利刃口裁缝剪的应用情况
省力锋利刃口技术在实际生产应用中成效显著，在省力的同时，耐用性也大大提高。该成果分别在永光刀剪集团有限公司旗下十几家工厂生产。十几款中高档裁缝剪、厨房剪都应用了该项技术，产品销量已达到上百万。应用此项技术，使更多新款物美价廉的中、高档剪刀不断涌现，客户好评如潮。
四、省力锋利刃口裁缝剪研制成果的推广价值
本成果利用力学原理，从剪刀剪切角度入手，从根本上解决了薄料裁缝剪难以剪切厚料或多层料的问题。本成果结构简单，制造成本低，仅需简单改进剪刀剪口的五金模，即可使成效显著。本设计成果得到工厂领导和客户的一致好评，适合在中、高档剪刀中大批量推广使用，具有很好的社会推广价值。它不仅在阳江地区产生很大影响，而且也将会在省内、外，甚至国外产生一定的影响。
参考文献：
[1]刘鸿文.材料力学（上、下册）（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2003.
[2]程守洙、江之永.普通物理学（上册）[M].北京：高等教育出版社，2006.
（作者单位：茂名市第二高级技工学校）