多功用車床扳手的設(shè)計與制作--車床刀架扳手和卡盤扳手的優(yōu)化組合
2020-2-3 來源：中山市第一中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 作者：趙榮歡，孫天煥，羅 健
1、 產(chǎn)生背景
在普通車床和數(shù)控車床的實際操作過程中，拆裝工件和刀具是非常頻繁發(fā)生的工作程序，所以卡盤扳手和刀架扳手使用頻率非常高，在使用過程中容易出現(xiàn)亂拿亂放、錯拿錯放的情況，影響生產(chǎn)效率和車間管理，并存在一定的安全隱患，具體情況如下:
1) 一個產(chǎn)品在加工過程中需要經(jīng)過多次工件、刀具的拆裝，由于機床配備的卡盤扳手和刀架扳手的基本尺寸是一樣的，外形結(jié)構(gòu)相似，唯一的區(qū)別就是端部一凸一凹。因此實際工作中很容易拿錯，如果每次都花多幾秒找工具，積累下來，勢必對生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效率產(chǎn)生一定程度的影響。
2) 裝夾工件時憑卡盤扳手的力量往往不能夾緊工件，需要與加力桿配合使用，由于手柄強度不夠，容易造成手柄彎曲變形，具有安全隱患。如圖1 所示。
圖 1 彎曲變形的卡盤扳手
圖 2 兩扳手使用過程雜亂
3) 卡盤扳手和刀架扳手配件較多( 四個零部件)，如圖 2 所示。從車間 7S 管理的角度看，有精簡、整合的必要。
俗話說:“三分技術(shù)七分工具”，好的工具用起來得心應(yīng)手，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)效率也高。針對以上問題，可否把卡盤扳手和刀架扳手合二為一，研發(fā)一個便捷、質(zhì)優(yōu)、一體，便于管理和使用的工具來改變這種現(xiàn)狀呢? 帶著這個想法，經(jīng)過反復(fù)論證、設(shè)計，多次改進(jìn)，終于完成了多功用車床扳手(刀卡組合扳手) 的制作。本文就該產(chǎn)品的工作原理、結(jié)構(gòu)、功能及創(chuàng)新性等方面做簡單介紹。
2 、工作原理
該多功能組合扳手主要由扳手主體和手柄兩個部件組成，如圖 3 所示。使用起來手感更好，轉(zhuǎn)換便捷，很好的解決了原來卡盤扳手和刀架扳手配件較多、區(qū)分難，配合加力桿裝夾時手柄容易彎曲變形、強度不夠和管理亂的問題，大大的提高了生產(chǎn)效率。
圖 3 組裝示意圖
其工作原理如下:首先在卡盤扳手方軸處套入大彈簧，卡盤扳手體與刀架體扳手相配合;然后銷套入小彈簧穿過刀架扳手體和卡盤扳手體，與螺母連接，銷和螺母與兩扳手體之間有一定的軸向間隙，用于保證滑移過程靈活;最后把手柄裝入卡盤扳手體的孔中，組裝完成。當(dāng)手推刀架扳手體時帶動彈簧插銷機構(gòu)滑移，滑移到銷孔位置時小彈簧的彈力讓螺母牢固的卡在銷孔，卡盤四方軸工作面露出，可以正常裝夾工件，如圖 4(a)所示;要切換刀架扳手時，手按銷頭，讓螺母與銷孔分離，大彈簧的彈力把刀架扳手體自動彈回原位，方孔露出并可以進(jìn)行刀具裝夾，如圖 4(b) 所示。在機構(gòu)設(shè)計時，一定要保證滿足兩種工作狀態(tài)下工作面的有效尺寸。
圖 4 卡盤與刀架之間的切換
3 、主要零部件( 或機構(gòu)) 的設(shè)計：
3． 1 可相互配合的刀架板手體和卡盤扳手體。如圖 5 和圖 6 所示，首先把卡盤扳手設(shè)計做成剛性好的板手體，在尺寸上卡盤扳手體的外圓、方軸與刀架扳手體的內(nèi)孔、方孔相配合，并保證存在小量的間隙，然后卡盤扳手體左端圓孔? 15 位置設(shè)計要合理，不能影響卡盤扳手體和刀架扳手體之前的滑動，右端四方軸要配合刀架扳手體來設(shè)計，而且要尺寸準(zhǔn)確，做到夾緊工件時能伸出適當(dāng)?shù)拈L度，當(dāng)要夾緊刀具的時候回縮到里面，讓刀架扳手體的四方孔有合理的工作深度。
圖 5 相互配合的卡盤扳手體的設(shè)計
圖 6 相互配合的刀架扳體的設(shè)計
3． 2 彈簧插銷機構(gòu)。在卡盤扳手和刀具扳手工作時，工作面有沒有固定機構(gòu)是影響工作效率的重要因素，當(dāng)沒有固定，在裝夾工件時用力壓卡盤扳手體，雖然能防止卡盤扳手插在卡盤上，起到保護(hù)作用，但裝夾一直要有壓力，并且還要對準(zhǔn)卡盤扳手口，這樣不利于操作;當(dāng)使用螺釘緊固方式時，頻繁松緊螺釘，大大影響拆裝工件與刀具的效率。為了達(dá)到便捷、快速的切換，我們在兩扳手體的連接部位加入彈簧插銷機構(gòu)，設(shè)計如圖 7 所示。兩扳手體配合能靈活運動后就設(shè)計和加工彈簧插銷機構(gòu)部位，由于卡盤扳手體要在刀架扳手體內(nèi)自由的滑動，所以在卡盤扳手體精確的位置設(shè)計出行程孔，并把插銷孔 Φ10 做好，這兩孔意義重大，如何保證裝夾時的工作深度就靠這個尺寸的設(shè)計，同時刀架扳手體也要針對卡盤扳手體在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)計出銷和螺母孔的位置。銷和螺母，如圖 8 所示，加入彈簧進(jìn)行組裝，通過一推一按就能獲得卡盤與刀架扳手的切換，推上去就是卡盤扳手，按下去則轉(zhuǎn)換為刀架扳手。做到一推一按兩扳手相對滑動，構(gòu)件動作靈活、反應(yīng)訊速。
圖 7 兩扳手體彈簧插銷部位的設(shè)計
圖 8 銷和螺母設(shè)計
3． 3 手柄。設(shè)計出合理的手柄，與卡盤扳手體的孔相配，手柄長度要合適，不能在卡盤夾緊或松開過程中撞到床頭箱，提高裝夾過程中操作的靈活性并且手柄做到盡量的大，提高其強度。
在材料選用上，因為卡盤扳手體、刀架扳手體、銷、螺母和手柄要具有良好的工作性能和切削性能，并有較高的強度，基于種種我們選用了常用的45#鋼材。兩個彈簧標(biāo)準(zhǔn)件，完成材料的采購。
4 、使用效果
經(jīng)過一個學(xué)期高強度的使用驗證，多功用車床扳手(刀卡組合扳手)完全達(dá)到設(shè)計的預(yù)期的效果，其使用性能和工作性能完全符合要求，并且課堂上同學(xué)不用再因兩扳手不好用而東奔西跑了，也不會經(jīng)常拿錯扳手而浪費時間了，生產(chǎn)的效率得到了最大的優(yōu)化，并且減輕車間 7S 管理的壓力，大大的提高了我們操作的規(guī)范性和職業(yè)素養(yǎng)。刀卡組合扳手以新奇的功能和效果在學(xué)校里大受歡迎。使用示意圖如圖 9 所示。
圖 9 應(yīng)用示意圖
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