机用平口钳改进研究

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[摘要]本研究对原有机用平口钳结构进行了优化设计，解决了平口钳在加工时，工件的定位精度问题，即平口钳使用时工件“上翘”缺陷。本文从“上翘”原因、方案确定、效果评价、结构设计及工艺流程的制定等方面对平口钳改进研究进行了论述。

[关键词]机用平口钳 改进方案 效果评价 结构设计

[中图分类号]TH [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2013）12-0090-01

平口钳属于通用可调卡具，同时也可以作为组合夹具的一种“组合件”，配合机床工作台使用，对加工过程中的工件起固定、夹紧、定位作用。它是铣床、钻床、磨床的随机附件，在现代制造业中，已经广泛应用在数控铣床、数控加工中心上。但其在卡紧长方形工件或圆形工件时，常常因夹紧时使工件向上拱起，需反复敲打，这样，在工件装卡时效率太低，增加了辅助时间，也无法保证加工面与基准面的平行度、尺寸等加工精度，影响加工质量。因此产生了对现有的机用平口钳进行性能改造，解决机用平口钳使用时工件“上翘”的想法。

一、确定研究改进方案

（一）分析机用平口钳使用时存的缺陷，找出工件“上翘”的原因

分析产生缺陷原因是解决问题的关键，只有得出正确的结论，才能确定合理的解决方案及配套的相关实施措施。通过调查研究、资料检索及个案研究，我们分析了机用平口钳的工作原理及使用时存的缺陷，找出夹紧时工件“上翘”的原因，并对平口钳装卡工件进行力学模型分析，从理论上进行了验证。

（二）初步确定改进方案

主要是从平口钳的结构原理、组成部件、装配方式、操作方法等多方面考虑；初步拟定了设计方案如下：方案一：如果在夹紧工件过程中，在工件上表面施加下压力，将工件压实，就不会产生工件“上翘”现象。此方案需增设相应的下压机构才能实现。方案二：通过夹紧力使滑板产生逆时针力矩，就不会产生工件“上翘”现象。此方案可以通过将平口钳的主要部件的结构改变，即：将滑板丝杠螺母机构上移一定距离即可实现。方案三：是将滑板上的钳口做成活动钳口，钳口与滑板以斜面（燕尾槽）接触。在夹紧工件时，虽然滑板“上翘”，但活动钳口因斜面作用会下移，通过摩擦力，带动工件下移，即解决了工件“上翘”的问题。

（三）方案效果评价

1.可操作性评价。方案一：按上述方案改进后，装夹工件时，应先用下压机构将工件压实，然后再夹紧钳口，操作相对复杂。方案二：按其原理改进后，工件装夹操作与常规平口钳完全一致，操作简便。方案三：按其原理改进后，工件装卸操作简便，稳定性好。

2.可靠性评价。方案一：在工件夹紧后，如果将下压机构撤下，工件仍“上翘”，装夹不可靠，更无法保证工件性能。方案二：在工件夹紧后，加工的工件完全符合性能要求，基本符合方案设想，装夹可靠，只是滑板较高。方案三：在工件夹紧后，基本符合方案设想，工件装夹可靠。

3.成本评价。根据平口钳规格的不同，采用各不同方案，方案一是材料成本增加，方案三是加工成本增加，增幅在20%左右，其他无影响。

4.性能指标评价。按方案二、方案三改进的平口钳，其综合性能完全可以达到使用要求，操作简便，性能稳定可靠。

（四）确定最终改进方案

通过对方案实施后的可操作性、可靠性、成本、性能指标等方面的综合比较论证，按方案二、方案三改进的平口钳，其综合性能完全可以达到平口钳使用要求、工件定位精度提高，操作简便，性能稳定可靠。最终采用方案二、方案三。

二、结构设计

此平口钳研发的目的是解决通用平口钳使用时，工件“上翘”的缺陷，力争在保证总体结构原理变化不大的情况下，实现平口钳性能更稳定，精度提高，使用维护更安全、方便。

平口钳的结构原理很多，但从综合性能、性价比、加工装配、调试检测、维护使用等诸多因素综合考虑最终确定以常用的手动机械结构为方向。机械式平口钳的丝杠上位式采用“降低活动钳口的相对高度布局”；丝杠下位式采用“活动钳口斜面结构布局”，其基本技术参数仍参照现有机用平口钳的基本参数。在“活动钳口斜面结构布局”中，将滑板上的钳口做成活动钳口，斜钳口倾斜角度的设计至关重要，直接影响平口钳的综合性能，最终确定其倾斜角度为45°。

三、制定相关零件加工工艺流程，完成零件加工及产品安装调试、检测

（一）零件加工工艺流程的制定

零件加工工艺流程的制定，主要是根据零件的材质、加工、精度、性能要求，合理选择设备、夹具、刀具、量具，工艺路线，工艺流程，切削用量等。从而确保丝杠螺母机构传动性能稳定、可靠；钳体与活动钳体导向、承载性能可靠；活动钳口下移到位、恢复自如；组成部件装配关系可靠连接； 工件定位精度准确无误。总之，保证了平口钳的生产质量，装配、调试质量以及产品综合性能。

（二）产品安装调试、检测

零件加工完成后，对产品进行了初步安装调试，分析了检测结果，课题组成员、学院科研处部分人员、企业相关技术人员参加了产品装配调试验收。检测组听取了课题组的汇报，进行了现场实际操作演示经实际使用验证取得预期效果，达到平口钳的性能要求。

四、结束语

改进后的机用平口钳，解决了平口钳在加工时工件的定位精度问题。此平口钳增加成本较小，但是装夹工件时不用敲打工件，操作简便，提高了生产效率，降低劳动强度，保证了零件的加工精度，具有广阔的市场推广空间。