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多（duō）功用車床扳（bān）手的設計與製作--車床刀架扳手和卡盤扳手（shǒu）的優化組合

2020-2-3 來源：中山市第一中（zhōng）等職業技術學校作者：趙榮（róng）歡，孫天（tiān）煥，羅健

1、產生背景

在普（pǔ）通車床（chuáng）和數（shù）控車床的實際操作過程中，拆裝工件（jiàn）和刀具是非常頻繁發生的工作程序，所（suǒ）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亂拿亂放、錯拿錯放的（de）情況，影響生產效率和車間（jiān）管（guǎn）理，並存在一定的安全隱患，具體（tǐ）情況如下:

1) 一個產品在加工過程中需要經（jīng）過多次工件、刀具的拆裝，由於（yú）機床配備的卡盤扳手和刀架扳手的基本尺（chǐ）寸是（shì）一樣的，外形（xíng）結構相似，唯一的區（qū）別就是端部一凸一凹。因此實（shí）際工作中很（hěn）容易拿錯（cuò），如果每次都花多幾秒找工具，積累下來，勢必對生產效（xiào）率和經濟效率產生一定程度的影響。

2) 裝夾工件時憑卡（kǎ）盤扳手的力量往往不能夾緊工件，需要（yào）與（yǔ）加力杆配合（hé）使用，由於手（shǒu）柄強度不夠，容易造（zào）成手柄（bǐng）彎曲變（biàn）形，具（jù）有安全（quán）隱（yǐn）患。如（rú）圖1 所示。

圖 1 彎曲變形的卡盤扳手

圖 2 兩扳手使（shǐ）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（jiǎo）度（dù）看，有精（jīng）簡、整合的必要（yào）。

俗話說:“三（sān）分技術七分工具”，好的（de）工具用起來得心（xīn）應手，產品質量高，生產效率也高。針對以上問題，可否把卡盤扳手和刀架扳手合（hé）二為一，研發一個便捷、質優、一體，便於管理和使（shǐ）用的工具來改變這種現狀呢（ne）? 帶著這個想法，經過反複論證、設計，多次改進（jìn），終於（yú）完成了多功用車床扳手(刀卡組合扳手) 的（de）製（zhì）作。本文就該產品的工作原理（lǐ）、結構、功能及創新性等方麵做簡單介紹。

2 、工（gōng）作原理

該多功能組合扳手主要由（yóu）扳手主體（tǐ）和手柄兩個部件組成（chéng），如圖 3 所（suǒ）示。使（shǐ）用起來手感更好，轉換便捷，很好的解決了原來卡盤扳手和刀（dāo）架扳手配件較多、區（qū）分難，配合加力杆（gǎn）裝（zhuāng）夾時手柄容易彎（wān）曲變形、強度不夠和管理（lǐ）亂的問題，大大的提高了生（shēng）產效率。

圖 3 組裝示意（yì）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（bān）手體與刀架體扳手相配（pèi）合;然後銷套入小彈簧穿過刀架扳（bān）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（jiān）隙，用於保證滑移過程靈活;最後把手柄裝入卡（kǎ）盤扳手體的孔中，組裝（zhuāng）完成。當手推刀架扳手體（tǐ）時帶動彈簧插銷機構滑移，滑移到銷孔位置時（shí）小彈簧的彈力讓螺母牢固的卡在銷孔，卡盤四方（fāng）軸工作麵（miàn）露出，可以正常裝夾工件，如圖 4(a)所示;要切換刀架扳手（shǒu）時，手按銷頭，讓螺母與銷孔分離，大彈簧的（de）彈力（lì）把刀架扳手體自動（dòng）彈回原位，方孔露出並可以進行刀具裝夾，如圖（tú） 4(b) 所示。在機構設計時，一定要保證滿足兩種工作狀（zhuàng）態下工（gōng）作（zuò）麵的有（yǒu）效（xiào）尺寸（cùn）。

圖 4 卡盤與刀架之間的切換

3 、主要零部件( 或機構) 的設計：

3． 1 可相互配合的刀架板手體和卡盤扳（bān）手體（tǐ）。如圖 5 和圖 6 所（suǒ）示，首先把卡盤扳手設計（jì）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（fāng）孔相（xiàng）配合，並保證存在小量的間（jiān）隙，然後卡盤扳手體左端圓孔? 15 位置設計要合理，不能（néng）影（yǐng）響卡盤扳手體和刀架扳手體之前的滑動，右（yòu）端四方軸要配合（hé）刀架扳手體來設計，而且要尺（chǐ）寸準確，做到夾緊工件時能伸出適（shì）當的長度，當要（yào）夾緊刀具的時候回縮到裏麵，讓刀架扳手體的四方孔有合理的工作深度（dù）。

圖 5 相互配合的卡盤扳手體的（de）設計

圖 6 相互（hù）配合的刀（dāo）架扳體的設計

3． 2 彈簧插銷機構。在卡盤扳手和刀具扳手工作時，工作麵有沒有固定（dìng）機構是影響工作（zuò）效率的重要（yào）因素（sù），當沒有固定，在（zài）裝夾工件時用力壓卡盤扳手體，雖然（rán）能防（fáng）止卡盤扳手插在卡盤上，起到保護作用（yòng），但裝（zhuāng）夾一直要有（yǒu）壓力，並且還要對準卡盤扳手口，這樣不利於操作;當使用螺釘緊固方式時，頻繁鬆緊螺釘（dìng），大大影響拆（chāi）裝工件與刀（dāo）具的效率。為了達到便捷、快速的切換，我們在兩扳手體的連接（jiē）部位加入彈簧（huáng）插銷機構，設計如圖 7 所示。兩扳手（shǒu）體配合能靈活運動後就設計和加工彈簧（huáng）插銷機構部（bù）位，由於卡盤扳手體要在刀架扳手體內自由的滑動，所以在卡盤扳手體精確的位置設計出行程孔，並把插銷孔 Φ10 做好（hǎo），這兩孔意義重大（dà），如何保證裝夾時的工作深度就靠這個尺寸的設計（jì），同時刀架扳手體也要針對卡盤扳手體在適當的位置設計出銷和螺母孔（kǒng）的位置。銷和螺（luó）母，如圖 8 所示，加入彈簧進行組（zǔ）裝，通過一推一按就能獲（huò）得卡盤與刀架扳手的切換，推上去就是（shì）卡盤扳手，按下去則轉換為刀架扳手。做到一推（tuī）一按兩扳手相（xiàng）對滑動，構件動作靈活、反應訊（xùn）速。

圖 7 兩扳手體（tǐ）彈簧（huáng）插銷部位（wèi）的設計

圖 8 銷和螺母設計

3． 3 手柄。設計出合理的手柄，與卡盤扳手體的孔相（xiàng）配，手柄長度要合適，不能（néng）在卡盤夾緊或鬆開過程中撞（zhuàng）到床頭箱，提高裝夾過程中操作的靈活性並且手柄做到盡量的大，提高其強度。

在材料選（xuǎn）用（yòng）上，因為卡盤扳手體、刀架扳手體、銷、螺母和（hé）手柄要具有（yǒu）良好的工作性能和切削性（xìng）能，並有較高的強度，基於（yú）種種我（wǒ）們選用了常（cháng）用的45#鋼（gāng）材。兩個彈簧標準件，完成材料的采（cǎi）購。

4 、使用效果（guǒ）

經過一個學期高強度的使用驗證，多（duō）功（gōng）用車床扳手(刀卡組合扳手)完全達到（dào）設計的預（yù）期的效果，其使用性能和工作性能完全符（fú）合要求，並（bìng）且課堂上同學不用再（zài）因兩扳手不（bú）好用而東奔西跑了，也不會經常拿錯扳手而浪費時間（jiān）了，生產的效率（lǜ）得到（dào）了最大的優化，並且減（jiǎn）輕車間（jiān） 7S 管理的壓力，大大的提高了我們操（cāo）作（zuò）的規範性和職業素養。刀（dāo）卡組合扳手以新奇的（de）功能和效（xiào）果在學校（xiào）裏大受歡迎。使用示意圖如圖 9 所示。

圖（tú） 9 應（yīng）用示意圖

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