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

2020-2-3 來源：中（zhōng）山市第一（yī）中等職業技術學校（xiào）作者：趙榮歡，孫天煥，羅健

1、產生背景

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生的工作程序，所以卡盤扳（bān）手和刀架扳手使用頻率（lǜ）非常高，在使用過程中容易出現亂拿亂放、錯拿錯放的情況，影（yǐng）響生產效率和車間管理，並存在一定（dìng）的安全隱患，具體情況（kuàng）如下:

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

2) 裝夾工件時憑（píng）卡（kǎ）盤扳手的（de）力量往往不能夾緊工件，需要與加力杆配合使用（yòng），由於手柄強度不夠（gòu），容（róng）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（pán）扳手和刀架扳（bān）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:“三分技術七分工（gōng）具”，好的工具用起來得心應手，產品質量高，生產效率也高。針對以上問（wèn）題，可否（fǒu）把卡（kǎ）盤扳（bān）手和刀架扳手合二為一，研發一個便捷、質（zhì）優、一體，便於管（guǎn）理和使用的工具來改變這種（zhǒng）現狀呢? 帶著這個想法（fǎ），經（jīng）過反複論證、設計，多次改進，終於完成了多功用車床扳手(刀卡組合扳（bān）手) 的製作。本文（wén）就該產品的工作原理、結（jié）構、功（gōng）能及創新性（xìng）等方麵做簡單介紹（shào）。

2 、工作原理

該多功能組合扳手主要由扳手（shǒu）主體和手柄兩個部件（jiàn）組成，如圖（tú） 3 所示（shì）。使用起（qǐ）來手感更好，轉換便捷，很好的（de）解決（jué）了（le）原來卡盤扳手和刀架扳手配件較多、區分難，配合加力杆裝夾時手柄（bǐng）容易彎曲變形、強度不夠和管理亂的問題，大大的提高了生產效（xiào）率。

圖 3 組裝示意圖

其工作原（yuán）理如下:首先在卡盤扳手方軸處套入大彈簧，卡（kǎ）盤扳手體（tǐ）與刀架體扳手相配合;然後（hòu）銷套入小彈簧穿過刀架扳手體和卡（kǎ）盤扳手體，與螺母連接，銷和螺（luó）母與兩扳手體之（zhī）間有一定的軸向間隙，用於保證滑移過程靈活;最後把手柄裝（zhuāng）入卡（kǎ）盤扳手體的孔中，組裝完成（chéng）。當手推刀架扳（bān）手體時帶動彈簧插銷機構滑移，滑移到銷孔位置時小彈簧的彈力讓螺（luó）母（mǔ）牢固的卡在（zài）銷孔，卡盤四（sì）方軸工作麵露出，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（kǒng）分離，大彈簧的彈力把刀（dāo）架扳手體自動彈回（huí）原位，方孔（kǒng）露出並可以（yǐ）進行（háng）刀具裝夾（jiá），如圖 4(b) 所示（shì）。在機構設計時，一定（dìng）要保證滿足兩種工作狀態（tài）下工作（zuò）麵的有效尺寸。

圖 4 卡盤與刀架之間的切換

3 、主要（yào）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手體（tǐ）。如圖（tú） 5 和圖 6 所示（shì），首先把卡盤扳手設計做成剛性好的（de）板手體，在尺寸上（shàng）卡盤扳手體的外圓、方軸（zhóu）與刀架扳（bān）手體的內孔（kǒng）、方孔相配合，並保證存在小量的間隙，然（rán）後卡盤（pán）扳手體左端圓孔? 15 位置設計要合理，不能影（yǐng）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（dāo）架扳手體來（lái）設計，而（ér）且要尺寸準確，做到夾緊工件時能伸出適當的（de）長度，當要夾（jiá）緊刀具的時候回縮到裏麵，讓刀架扳（bān）手體的四方孔有合理的（de）工作深度。

圖（tú） 5 相互配合的卡盤扳手體的設計

圖 6 相互配合的刀（dāo）架扳體的設計

3． 2 彈簧插銷機構。在卡盤扳手（shǒu）和刀具扳手工作時，工作（zuò）麵有沒有（yǒu）固定機構是影響工作效率（lǜ）的重要因素，當沒有固定，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，起到保護作用，但裝夾一直要有壓力，並（bìng）且還要對準卡盤扳手（shǒu）口，這樣不利於操作;當使用螺釘緊固方式時，頻繁鬆緊螺釘，大大影響拆裝工件與刀具的效率。為了達到便捷、快速的切換，我們在兩扳手（shǒu）體的連接部位加入彈簧插銷機構，設計如圖 7 所（suǒ）示。兩（liǎng）扳手體配合能靈活運（yùn）動後（hòu）就設計和加工彈簧插銷機（jī）構部位，由（yóu）於卡盤扳（bān）手體要（yào）在（zài）刀架扳手（shǒu）體內自由的滑動，所以在卡盤扳手體精確的位置（zhì）設計出行程孔，並把插銷（xiāo）孔 Φ10 做好，這兩孔意義重大，如何保證裝夾時（shí）的工作深度就靠這個尺寸的設計，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的位置。銷和螺母，如圖 8 所示，加入彈簧進行組裝（zhuāng），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，按下去則轉換為刀架扳手。做到一推一（yī）按兩扳手相（xiàng）對滑動，構件動作靈活、反應訊速。

圖 7 兩扳手體彈簧插銷（xiāo）部位的設計

圖 8 銷和螺母設計

3． 3 手柄。設計出合理的手柄，與卡（kǎ）盤扳手體的孔相配，手（shǒu）柄長度要合適，不能在卡盤夾緊或鬆開過程中撞到床頭（tóu）箱，提高裝夾過程中（zhōng）操作的靈活性並且手柄做到盡（jìn）量的大，提高其強度。

在材料選（xuǎn）用上，因為卡盤扳手體、刀架扳（bān）手體、銷、螺母和手柄要具有良好的工作性能和（hé）切削性能，並有較高的（de）強度，基於種種我們選用了（le）常用的45#鋼材。兩個彈簧標準（zhǔn）件，完成材料的采（cǎi）購。

4 、使用效果（guǒ）

經過一個學期高強度（dù）的使用驗證，多功用車床扳手(刀卡組合扳手)完全達到設（shè）計的預期的效果（guǒ），其使用（yòng）性（xìng）能和工作性（xìng）能完（wán）全符合要（yào）求，並且課堂上同學不（bú）用再因兩扳手不（bú）好用而東奔西跑了，也（yě）不會經常拿（ná）錯扳手而浪費時間了，生產的效率得到了最大的（de）優化，並且減輕車間 7S 管理的壓力（lì），大大的提高了我（wǒ）們操作的規範性和職業素養。刀卡組合扳手以新奇的功能和效果在（zài）學（xué）校裏大受歡迎。使用示意圖如圖（tú） 9 所示。

圖 9 應（yīng）用示意圖

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