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安全卡盘扳手设计与应用

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黄旭东：安全卡盘扳手的结构设计以及在车床加工的应用

黄旭东：安全卡盘扳手的结构设计以及在车床加工的应用

黄旭东：安全卡盘扳手的结构设计以及在车床加工的应用安全卡盘扳手的结构设计以及在车床加工的应用黄旭东摘要：在车床的加工生产中，工作人员借助于卡盘扳手把工件拧紧或拧松，以实现车床加工生产的目的。

本文从卡盘扳手安全事故引起的原因、安全卡盘扳手的结构设计与应用入手，对安全卡盘扳手引起的事故原因，以及如何改进卡盘扳手的设计与应用提出建议。

关键词：车床；卡盘扳手；原因；设计应用车床加工生产中，离不开卡盘扳手的参与。

基于卡盘扳手具有使用频繁的因素，就对卡盘扳手的设计与应用提出了更高的要求。

设计人员在设计卡盘扳手时，以提高车床加工生产的效率为前提，以方便工作人员的使用。

事实上，高品质的卡盘扳手，对工作人员加工生产能起到省时省力的效果，也能提高车床加工生产效率。

一、卡盘扳手安全事故引起的原因工厂工作人员利用卡盘扳手进行加工生产时，应按照车床的规范操作流程开展工作，才能确保工作人员的人身安全。

（一）车床故障，引起的客观原因车床加工生产中，有时会出现车床机械部分发生故障，此时工作人员把卡盘扳手插入卡盘里开展装卸工件任务时，会因卡盘受到外力的作用突然产生转动，造成安全事故的发生。

（二）操作不当，引起的主观原因车床离合器各部位能够工作运转，把卡盘扳手插入卡盘里进行装卸工件，由于没能及时取出，便开通了车床。

或工作人员操作时不小心触碰到离合器的手柄开通了机床，导致安全事故的发生。

二、安全卡盘扳手的结构设计与应用对安全卡盘扳手进行改进设计，能为工作人员的安全操作带来益处。

而掌握卡盘扳手的应用，能避免因操作问题带来不必要的安全事故。

（一）安全卡盘扳手的结构设计车床安全卡盘扳手的结构设计如图1所示。

当工作人员用卡盘扳手装夹工件时，卡盘里的扳手有一个向下的压力，对卡盘扳手很好地插入卡盘的小孔内里装夹工件有助推的作用。

当卡盘扳手在卡盘内完成工件装卸工作后，应当松开卡盘内的卡盘扳手，利用弹簧的反弹作用将工件从卡盘上取出。

若是工作人员扳反了就不会有向下的压力，也不能装夹工件，这时应为扳手来一个向下的压力以夹紧工件。

安全卡盘扳手设计与应用

安全卡盘扳手设计与应用

安全卡盘扳手设计与应用安全卡盘扳手是一种常见的手动工具，主要用于紧固螺栓和螺母。

在过去的几十年中，它一直是机械加工和制造业中最常用的工具之一。

现在，它被广泛应用于许多不同的行业和应用领域，例如汽车制造、建筑工程、水电工程和冶金行业等。

在以下部分中，我将介绍安全卡盘扳手的设计和应用，以及它在工业中普遍使用的优点和限制。

安全卡盘扳手是通过连杆和弯曲杠的机构原理来增加扳手杆对螺母和螺栓的转矩。

这项技术是通过改变力的作用点来实现的。

当用户旋转扭矩杆时，内部弹簧将扭矩杆锁定在适当的位置。

这使得扭矩杆产生额外的转矩，并且可以更容易地锁定螺母和螺栓。

安全卡盘扳手通常由几个部件组成，包括：- 扳手杆：通常是一个T型手柄，可以更轻松地旋转螺母和螺栓；- 传动机构：扭矩杆通过一个机构传递力量，可以增加扳手的扭矩；- 停滞机制：一旦扳手达到预设扭矩值，它就会停止旋转。

- 安全卡盘：扳手杆的末端会放置一个安全卡盘，可以吸附住螺母或螺栓，防止它们滑掉。

安全卡盘扳手在工业中被广泛使用，因为它们可以提供有关组件扭矩的准确信息。

这有助于确保物体得到适当的加固，并减少零件由于过度紧固而裂开或断裂的可能性。

以下是安全卡盘扳手在工业中的应用领域的示例：- 汽车制造：安全卡盘扳手是维护汽车和其他交通工具的理想工具。

它可以紧固车辆各类螺栓，例如引擎或制动器组件，确保车辆的安全性。

- 建筑工程：建筑工程中的螺栓是一个关键的组成部分，因此使用安全卡盘扳手紧固螺栓可以确保建筑物的安全性。

- 水电工程：水电工程中的轴承和其他机械设备需要经常维护，使用安全卡盘扳手午可以确保设备的稳定性和安全性。

- 冶金行业：冶金业需要精确的螺栓和螺母加固，以确保设备的完整性和安全性。

安全卡盘扳手的优点和限制然而，安全卡盘扳手同样有其局限性，例如：- 成本高：使用安全卡盘扳手需要更多的成本，这是因为它们在制造方面需要更多专业技术。

- 只适用于一些工作：安全卡盘扳手不适用于所有工作，因为它们是为特定用途而设计的。

自卸式卡盘扳手的设计

自卸式卡盘扳手的设计
会受 很 大 的力 ， 不 会 承 载 扭 矩 和 其 他较 大 的 外 力 。 因 此 ， 此 次 改 进设 计 决 定 采 用 Ｐ Ｖ Ｃ 作 为套 筒 材 料 。
弹 簧 的设 计 是该 扳 手 的 一 个 重 点 ， 设计 弹簧时 ， 卣先根 据 工 作情 况 和性 能选 定 材 料 ， 弹簧 的 材料 主 要 有 优 质 碳 素 钢 、 合
减 少 安全 隐 患 ， 形 成 良好 的 经 济 和社 会 效 益 。
关键 词 ： 原 理 结 构
安 全 计产 品 的工 作 要 求 即 可 。 具 体 的 工 作 行 程 综 合 卡盘 扳 手 头 的 尺寸 、 轴 的 尺 寸 及 下 作 时 的 实 际情 况 考 虑 ， 设 计 行 程Ｌ ＝ ４ ０ ａ ｒ ｍ 二、 零 部 件 设 计 １ ． 插 杆 设 计 。插 杆 是该 自卸 式 卡盘 扳 手 的重 要 部 分 ． 此 次 改 进 设 计 以原 先 卡 盘 扳 手 为 雏 形 ． 因此 插 杆 是 不 可 少 的 扳 手 的使 用 者 只有 通 过插 杆 才 可 以 将 施 加 的 力 转 换 为扳 手 轴 的扭 转 ， 产生扭矩 ， 实现夹具夹 紧。 插 杆 的 长度 和 外形 采用 现 有 卡盘 扳 手 的尺 寸 ，材 质 为４ ５ 号 钢 ，足够 满 足使 用 要求 。此 次设 计对 插 杆进 行 了 直径 的改 进设 计， 插 入 部分 的 直径 稍 大 于其余 直 径 ， 转 动插 杆 的 长 度 长于 插 人 部分 的 ， 但 总长 度 不 变 。 增 大 力臂 ， 从而增大扭矩 ， 使 同 样 大 的 力， 达 到事 半 功倍 的效 果 。３ 个 通 孔与 插杆 的结 合 ， 更大 程 度地 方 便 了操作 者 。 同时插 杆 的尾部 进行 滚 花处 理 ． 起 到 防滑 作』 利 。 ２ ． 轴、 套 筒 及 弹 簧 的设 计 。该 卡 盘 扳 手 的 轴 主 要 川 来 实 现 扳 手 的 自动 弹 出 功 能 ， 当操 作 者 使 用 完 成取 出插 杆 的 时 候 ， 轴

车床卡盘扳手安全防砸伤报警器

车床卡盘扳手安全防砸伤报警器

设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application2018年19期车床卡盘扳手安全防砸伤报警器马尧，陈俊言，崔庭高(沈阳航空航天大学，辽宁沈阳110000)摘要：阐述了为普通车床设置安全保护装置的必要性，并进一步分析了卡盘扳手造成的安全事故的主观和客观因素。

该设备通过金属触摸传感器检测车床夹头。

当该模块与三爪卡盘接触时,信号被传送到Arduin。

的单片机发出警报。

详细介绍了安全保护系统设计的工作原理和结构。

关键词：卡盘扳手；K Y18金属传感器；微型计算机;W A V播放器；D卡读取;CATIA三维模型中图分类号:TS914.512 文献标志码：A 文章编号=2095-2945 (2018)19-0102-02Abstract：In this paper 袁the necessity of setting up safety protection device for common lathe is expounded, and the subjective and objective factors of safety accident caused by chuck wrench are further analyzed. The device detects the lathe chuck through a metal touch sensor. When the module is in contact with the three-claw chuck, the signal is transmitted to the Arduino microcon­troller to issue an alarm. The working principle and structure of the safety protection system design are introduced in detail.Keywords：chuck wrench; KY18 metal sensor; microcomputer; WAV player; SD card reading; CATIA 3D model据统计，各企事业单位、使用车床的学校、因为卡盘扳 手伤人事件。

数控车床新型安全夹盘扳手的设计

数控车床新型安全夹盘扳手的设计

争鸣数控车床新型安全夹盘扳手的设计于凯丁晓理徐昌虎张镜王金峰康永玲摘要：主要论述针对于法那克系统数控车床新型安全夹盘扳手的思路和结构设计。

此新型安全夹盘扳手相对于传统夹盘扳手，具有操作简便，可靠性强，体积和质量适中，坚固耐用的特点。

关键词：夹盘扳手；安全；法那克系统机床；机械式结构高等学校工程训练中心是我国高等教育适应新时代新发展改革的一个产物。

工程训练中心拥有和工厂相同的设备，学生在学习书本的同时可以通过在工程实训中心接触工业设备深入了解工业文化和工业制造。

自从各大高校建立工程训练中心以来，通过工程训练中心的训练大大提升了学生们的创新能力和实践能力，从而让学生真正学以致用。

我校历经多年的项目建设和实践教学的试验改革，工程训练已经成为本科教育中的核心内容之一。

在现代工业生产的背景下，安全方面的教育已经成为工程教育不可或缺的一部分，同时也是各大高校施展素质教育的必备内容。

工程训练面向的学生和企业工人是不同的，学生不具备丰富经验和技能，其他高校已有学生操作失误引起事故的例子，因此安全保障是重中之重。

我校数控车床实训室是工程训练中心的重要且安全要求高的实训室。

此项目教学内容多，涉及大型精密设备十五台，两种操作控制系统。

学生不但要学习理论知识，还要围绕设备进行基本操作和训练。

而多年来一直只有两名指导教师，实训班级人数多达40人，要让每名教师在短时间内同时指导多名学生，而在学生了解少和操作生疏的情况下，必然存在操作失误的安全隐患。

实训中心的安全措施通常是训前的安全教育和训时两名指导教师的巡视，由于学生和机床太多，操作时难免会出现疏漏而引发事故。

经总结数控车床安全隐患如下：（1）参加实训的同学由于疏忽未穿好实训服装，操作车床时衣物可能被卷入高速旋转的部件中从而引发危险。

（2）实训学生可能被数控机床中崩出的加工碎料屑的废料或带状切屑废料打伤。

（3）由于操作者的失误导致工件和刀具没有夹紧，当数控车床开始工作后，工件或刀具很容易飞出伤人。

车床卡盘扳手安全保护装置的设计

车床卡盘扳手安全保护装置的设计

测方法[3-4]四氯化锗中含氢杂质红外吸收峰透过率。

4结语本研究获得了一种新的抽真空负压系统深度提纯高纯四氯化锗中含氢杂质工艺，此工艺包括抽真空负压系统装置设计及参数调节控制，并确定回流比10∶1，全回流时间3h、抽真空排气时间12h、氮气补充量（30~40）L/h的调节控制，通过检测含氢杂质的红外吸收峰透过率达97%以上，大大提高产品的质量及竞争力，同时也为光纤级四氯化锗进军国际市场奠定了基础。

参考文献［1］王吉坤，何蔼平.现代锗冶金［M］.北京：冶金工业出版社，2005.［2］王铁艳，韩国华，樊宇红，等.光纤用GeCl4的质量进展［J］.稀有金属，1999（2）：131-136.［3］李贺成，刘建平.光纤用四氯化锗含氢杂质的测定方法［J］.分析试验室，1992（6）：10-13.［4］郭典清，刘木清.石英玻璃中羟基含量的红外光谱法测量［J］.照明工程学报，2007（2）：17-19.〔编辑凌瑞〕车床卡盘扳手安全保护装置的设计黄伟（南宁学院，广西南宁535200）摘要：普通车床最容易引发安全事故的零部件是卡盘扳手，在装卸工件时由于主客观因素导致安全问题的出现。

分析车床卡盘扳手安全事故产生原因，设计卡盘扳手安全保护装置。

关键词：车床；卡盘扳手；安全保护装置中图分类号：TH122文献标识码：B DOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2019.02D.740引言目前，车床加工作业在学校、工厂、企业中仍保持一定规模的使用。

车床加工作业存在一定的安全隐患，机械伤害事故时有发生，因此，对于车床加工作业的安全教育与操作规范教育非常重要。

一方面，应在技术手段上提高车床的机械化程度和自动化性能；另一方面，在管理上应加强对车床使用规范与安全意识的教育，建立预防车床操作安全事故的长效管理模式。

由于车床转速高、破坏性大，卡盘扳手、工具、零件等又时常造成安全隐患，因此车床安全防范措施与安全保护装置对自动化程度不高的普通车床十分必要。

扳手的多种用途与应用场景解析

扳手的多种用途与应用场景解析扳手是一种常见的工具，广泛应用于家庭维修、汽车维护、机械制造等领域。

它的设计简单，但却具有多种用途和应用场景。

在本文中，我们将对扳手的多种用途和应用场景进行解析。

首先，扳手最常见的用途之一是拆卸和安装螺母和螺栓。

螺母和螺栓是机械连接中常见的紧固件，扳手通过其可调节的开口尺寸，可以与不同规格的螺母和螺栓配合使用。

无论是家庭维修还是机械制造，扳手都是必不可少的工具之一。

通过扳手的旋转和杠杆原理，我们可以轻松拧紧或松开螺母和螺栓，提高工作效率。

其次，扳手还可以用于调整和修复水管和管道。

在家庭生活中，水管漏水是一个常见的问题。

当我们需要修复水管时，扳手可以帮助我们拧紧或松开连接水管的螺母，以达到修复的目的。

此外，扳手还可以用于安装和卸下不同尺寸的水龙头和阀门。

扳手的可调节开口尺寸使得它适用于不同规格的水龙头和阀门，为我们提供了便利。

除此之外，扳手还可以用于汽车维修。

汽车是我们日常生活中经常使用的交通工具，而扳手在汽车维修中起着重要的作用。

例如，当我们需要更换汽车轮胎时，扳手可以帮助我们拧紧和松开轮胎螺母。

此外，扳手还可以用于拆卸和安装汽车引擎的零部件，如曲轴、活塞等。

扳手的可调节开口尺寸使得它适用于不同规格的螺母和螺栓，为汽车维修提供了便利。

此外，扳手还可以用于家具安装和维修。

在我们购买新家具或需要调整家具时，扳手可以帮助我们拧紧或松开家具连接件。

通过扳手的旋转和杠杆原理，我们可以轻松完成家具的安装和维修工作。

扳手的可调节开口尺寸使得它适用于不同规格的家具连接件，提供了便利。

总结起来，扳手是一种多功能的工具，具有广泛的应用场景。

它可以用于拆卸和安装螺母和螺栓，调整和修复水管和管道，汽车维修，以及家具安装和维修等领域。

扳手的可调节开口尺寸使得它适用于不同规格的连接件，为我们提供了便利。

在日常生活和工作中，掌握扳手的使用方法和技巧，将会给我们带来很大的帮助。

无论是家庭维修还是专业领域，扳手都是不可或缺的工具之一。

卡盘扳手改进设计

力 太小影 响扳手体 的自行脱出 ，弹簧力 的大小可根据扳手体的
—— 塑
蔓 量— 一
设 管 与 值 ２１ ６ 困 备理维 ０№ １
龙筋镗 孑 组合机床 的数控化 改造 Ｌ
高晓林
摘要
关键 词
简介龙筋镗孔 专机结构 及加 工工艺 ； 采用 Ｋ Ｄ １Ｂ单轴数控 系统 和三菱 Ｆ 一０Ｒ可编程控 制 器改造 的原 理 ； Ｎ 一Ｓ Ｘ ８Ｆ 电气
拔 出卡盘扳 手 ， 然后 ，
提起操作手柄进 行车
削加工 。 图 ２所 示 为 改 进
后 卡盘 扳手 结 构 ， 由
手柄 、 扳手体 、 扳手护
端 先 加 工成 为 阶 梯 轴
结构 ， 阶梯 结合部 为了 防止 热处 理 淬 火 时 的 应力集 中 ， 设计 圆角 均 过渡。垂直通过轴 中心 镗钻手柄孔及定位用 的销钉孔 ， 头部 四方采用铣削加工 ， 根部 同 样圆角过渡 ， 并进行淬火处理。材料为 ＣＷＭｎ 热处理硬度 ５ ～ ｒ ， ０ 图 ４ 卡盘扳手使用时状态
作者劳动强度大 ， 太薄易变形 ， 影响护套与扳 手体 的滑动 。一般 采取前端导向部分厚 、 后端薄 、 阶梯过渡圆弧 、 抛光处理 ， 主要考 虑操作时手指握 紧舒适 。 材料为 ４ 钢 ， ５ 过渡圆弧 Ｒ ｍ 热处理 ４ ｍ，
图 ２ 卡 盘 扳手 改 进 结 构
插 入 ，转动手柄夹紧
零件毛坯 ，扳手护套 在弹簧的作 用下 扳手 体 自行抽出 （ 复位 ） 。 也 可以将扳 手头部位置对卡盘方孔进行盲插 ，同样不影响工作
硬度 ４ ～ ３ Ｒ 表面处理采用发 兰（ ０ ４ Ｈ Ｃ， 黑色 ） 。 （） ３ 弹簧力要 适 中， 弹簧力太大影 响扳 手使 用时装夹 ， 弹簧

有了这个卡盘扳手定位防错装置,车削安全多了!

壹卡盘扳手定位防错装置设计步骤与控制原理卡盘扳手定位防错装置设计步骤与控制原理具体如下所述。

（1）设计卡盘扳手定位防错装置。

针对需要解决的问题，设计了如图1所示的卡盘扳手定位防错装置，该装置利用微动开关、中间继电器和机械装置等机电一体化控制技术综合解决方案。

从技术上解决了车床操作人员因粗心大意或因非故意违章操作导致的卡盘扳手飞出伤人的问题。

图1 卡盘扳手定位防错装置1—卡盘扳手2—定位套筒3—连接板4—微动开关触头5—微动开关复位弹簧6—微动开关（2）卡盘扳手定位防错装置的控制原理。

通过在车床控制电路上安装微动开关和中间继电器，由卡盘扳手的放置位置控制微动开关的闭合或断开，从而使中间继电器动作并控制车床的起动来控制电路接通或断开，如图2所示。

其控制过程如图3所示。

图2 控制原理图3 控制过程贰应用情况卡盘扳手定位防错装置的使用从技术上解决了卡盘扳手忘记取出导致其飞出伤人的安全隐患。

保障了操作人员的人身安全及设备安全，改善了实习教学及企业的生产安全环境。

目前我校车工实训室C616车床已全部安装完成并投入使用，性能可靠、效果良好，达到了预期的设计目的。

图4为改造后的车工实训室，学生们正在进行车削课题训练，安全程度大幅度地提高。

图4 改造后的车工实训室叁使用效果通过在车床上安装和使用卡盘扳手定位防错装置，达到了预期的设计功能要求，从技术上杜绝了因操作人员忘记取下卡盘扳手导致其飞出伤人事故的发生，保障了操作人员的人身安全和设备安全，取得了令人满意的效果，收到了良好的经济效益和社会效益。

对于这类防错装置的设计与应用，笔者只是进行了一些初步的探索，所述内容为教学和生产实践中的一些粗浅之见，以期取得抛砖引玉之效，不当之处敬请广大同行给予指正。

多用途安全扳手在教学中的应用与价值

本设计是针对上述问题提出的，目的就是提供一种适合于 普通车床直接使用的，结构简单、高效、实用，加工制造容易，且 达到避免由将卡盘扳手遗忘在操作台上引起安全事故发生的 卡盘安全扳手。本实用新型的目的是通过如下的技术方案实 现的卡盘安全扳手，它包括扳杆、扳手体以及弹簧，其扳手体为 阶梯形轴，该扳手体套装于套管内，且所述套管内孔相应设有 台阶与扳手体相配，扳手体的四方头部从套管的一端穿出，扳 手体远离四方头部一端径向通孔内设有扳杆； 扳手体和套管的 台阶之间设有弹簧； 扳手体位于套管内的适配位置径向通孔内 设有导向销； 且相应的在套管上设有导向槽。所述的弹簧为压 缩弹簧。本实用新型与现有技术相比具有下述优点效果本实 用新型由于采用了阶梯型轴的扳手体与套管内孔相应设有的 台阶相配，并在扳手体和套管的台阶之间设有弹簧，达到了避 免由将卡盘扳手遗忘在操作台上引起安全事故发生，从而达到 更安全、高效、实 用。本 实 用 新 型 结 构 简 单、合 理，易 于 加 工 制 造，且成本低廉，使用寿命长，给使用者带来了极大的方便。
图 2 本实用新型工作状态的剖视结构示意图 72
科教论坛 DOI： 10．19392 / 科技风 2019 年 8 月
多用途安全扳手在教学中的应用与价值
胡 兵 黄健雄 刘晶晶 邵运鑫
西安石油大学 陕西西安 710065
摘 要： 在高校教育教学中，实验和实训教学更具重要作用。车工实训是工科院校的重要实训项目。文章中设计的车床卡盘 和刀架锁紧安全扳手，从工程训练和教学方面考虑，极大的提高了车削加工的安全性和效率，对实践教学具有重要意义。
关键词： 卡盘刀架扳手； 手杆； 内四方滑套； 外四方扳手体； 弹簧
实践教学在高校教育中占有重要地位，实训教学既要求保 证效果，又必须重视安全。尤其是对首次接触车床练习的学生 显得更为关键。由于对车床各个结构不了解或者是粗心大意 而误启动设备，经常会发生卡盘扳手伤人等人身设备事故。所 以，尤其必要车床上改装卡盘扳手安全装置。
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收稿日期： 2010 － 12 － 06 作者简介： 罗太景 （ 1965 —） ，男，工学、经济学学士，副教授，研究方向为机械设计制造及几何量测量。 E － mail： atailuo @ 163. com。
第2 期
罗太景 等： 不再给扳手施加力 的时候扳手能够自动弹出卡盘 。
2
零部件设计和校核
通过零部件设计，确定产品的尺寸结构 。之前的
设计只是结构设计，没有给出具体的尺寸，应校核尺 寸是否满足产品的使用要求 。 对于此次的改进设计， 部分零部件是标准件，选用满足使用条件的即可，不 需要进行专门设计和校核 。
2. 1
手柄设计
手柄是该安全卡盘扳手的重要部分，此次改进设 计是以原先卡盘扳手和刀架为原型的，因此手柄是不 可或缺的 。扳手的使用者只有通过手柄才可以将施加 的力转换为扳手主体的扭转，产生扭矩，实现其功 能 。手柄零件图见图 6 。
Safe Chuck Wrench's Design and Application
LUO Taijing，PEI Wuxing （ Xuzhou College of Industrial Technology，Xuzhou Jiangsu 221140 ，China）
Abstract： The most commonly used spanner has two in lathe's operation． One is the chuck wrench，another is tool rest square head screw spanner． Each spanner has its own usage，and can not be replaced by other． During operation，they are frequently replaced，so working efficiency is affected． At the same time，some one might use a chuck wrench to tighten a workpiece，and forget to take it down afterwards，so it might cause personal injury and severe safe hidden danger exists． Aiming at the deficiency above，one kind of new multipurpose security spanner was designed， which integrated functions of the two spanners in one － body． The labor intensity is reduced and efficiency is raised by this new spanner． Most importantly，safe hidden danger is ceased． It has great economic and social efficiency． Keywords： Lathe； Chuck； Safe； Multipurpose spanner
机床与液压
第 40 卷
可以两段同时插入扳手主体上部的十字形通孔中使 用 。每段手柄的右部进行长度为 40 mm 的滚花处理， 起到防滑作用 。手柄使用示意见图 7 。
图5
内套筒 左视图 图7 手柄使用示意图
通孔的长度就是扳手工作时的最大行程，其数值 根据扳手整体结构和工作状态及具体情况来设计 。对 于行程在此次改进设计中不作严格要求，只要满足整 个设计产品的工作要求即可 。 具体的工作行程综合卡盘扳手头的尺寸 、内套筒 的尺寸以及工作时的实际情况考虑，设计行程 L = 30 mm。 设计行程孔的长度时要考虑到螺钉穿过行程孔， 因为所选用的螺钉为 M5 ，所以行程孔的长度设计为 实际最大工作行程加螺钉直径，即为 35 mm。
考虑到该改进产品在实际使用中可能出现手柄丢 失的情况，所以该新型多用扳手每套配备 3 个这样的 手柄，两个用于平时的使用，另外一个作为备用，避 免因为突然丢失一个手柄而无法正常使用的情况 。
2. 2
扳手主体设计与校核
扳手主体 （ 图 8 ） 是 安 全 卡 盘 扳 手 的 最 核 心 零 件，其余零部件是依附于扳手主体之上的，只有通过 扳手主体才能实现其功能 。扳手主体的作用主要是承 载扭矩 。设计扳手主体直径为 = 22 mm，方头上部 主体直径为 = 16 mm。 下面对主体上直径最小的一 段进行校核，看其是否能够满足强度要求，是否能够 承载扭矩 。根据使用要求实际情况，已知扳手夹紧工 件时最大扭矩 T max = 40 N · m，主体材料为 45 号钢， 所以材料许用切应力 ［ τ］ = 60 MPa。 首先由公式计 算抗扭截面模量： 3 3 πD π × 16 Wn = = = 804 mm3 16 16 轴的最大切应力： T max 40 N·m = = 49. 75 × 10 6 N / m2 = τ max = Wn 804 × 10 － 9 m3 49. 75 MPa 因为 τ max ＜ ［ τ］ = 60 MPa，所以该轴满足强度要 求 。同理得，直径为 22 mm 处的轴也能满足强度要 求。 因此，所设计扳手主体尺寸满足使用要求 。
2012 年 1 月 第 40 卷 第 2 期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆ HYDRAULICS
Jan． 2012 Vol. 40 No. 2
DOI： 10． 3969 / j. issn. 1001 － 3881. 2012. 02. 009
安全卡盘扳手设计与应用
罗太景，裴武兴
（ 徐州工业职业技术学院，江苏徐州 221140 ）
一般工厂机床加工生产中，最常用的机床扳手就 是卡盘扳手和刀架扳手 。操作者通过卡盘扳手将工件 夹紧或者松开； 通过刀架扳手将所用刀具夹紧固定在 刀架上。这两种扳手是车床加工中使用最频繁并且为 必须的工具。如果没有这两种扳手就无法使工件和刀 具定位夹紧，无法实现利用车床进行生产加工的目的。 在车工实习和实际工厂生产加工中，车床的安全 操作是教师和生产管理人员反复强调和要求的环节 。 按照车床的安全操作规程，操作者在使用三爪卡盘夹 紧工件时，卡盘扳手使用完毕后必须立即取下，然后 启动按钮 。操作者严格按照规定的程序操作就不会发 生事故，但是个别操作者特别是刚开始接触机床的学 徒或者学生，往往贪图省事或者疏忽大意忘记取下扳 手，结果发生事故 。 以 CA6140 车床为例，操作者将离合器手柄置于 中间位置，卡盘完全停止，此时将卡盘扳手插入卡盘 装卸工件时，卡盘不会突然转动，但装夹完毕之后如 果忘记取下卡盘扳手就提起离合器手柄，随着卡盘的 转动卡盘扳手飞出或者向下撞击床身导轨，导致事故
扳手主体顶部内开有十字形通孔，用于使用时插 入手柄 4 。手柄 4 分为两段，且每段尾端经过滚花处 理，起到防滑的作用 。两段手柄可以单独使用，必要 时也可以一起使用 。 在不受力的情况下，外套筒 3 是伸出的，当使用 时操作者给予其外力作用后，外套筒 3 受力，同时顶 住弹簧 5 ，使得弹簧 5 被压缩，此时卡盘扳手头相对 地就处于套筒外部，这样就能实现卡盘扳手的功能 。 当操作者撤销外力时，内套筒 2 在弹簧力的作用下， 对车床的卡盘施加反作用力，这样扳手就能被其自身 的弹力从卡盘的方孔螺钉中弹出 。 1. 2. 2 可换接头设计 为了实现卡盘扳手和刀架扳手两种功能，需要将 刀架扳手置于卡盘扳手的主体上，但是这样必然造成 整个结构臃肿，结构相对比较复杂，使成本上升 。 产 品的改进设计不光是以追求技术先进和使用方便，还 要考虑到整个产品的成本，如果新产品的制造成本大 大超越改进前的产品的话，那么也意味着改进设计的 失败 。 因此，在这次改进设计中，作者决定将原先的刀 架扳手结构大大缩减，设 计 一 个 可 换 接 头 （ 图 3 ） 。 现实中刀架扳手在使用时也只有头部的内四方孔起作 用，其余的主体部分与卡盘扳手是一致的 。
摘要： 车床的操作中最常用到的扳手有两副，一副是卡盘扳手，另一副是刀架方头螺钉扳手 。 两副扳手各有所用，不 能够替换，在操作中频繁更换，影响工作效率； 同时，有人使用卡盘扳手夹紧工件后可能忘记将其取下，就有可能发生伤 人事故，存在严重的安全隐患。针对以上不足，设计出一种新型的安全卡盘扳手，集卡盘扳手和刀架扳手的功能于一身， 既减轻了劳动强度，提高了劳动效率，又杜绝了安全隐患，具有较好的经济效益和社会效益 。 关键词： 车床； 卡盘； 安全； 多功能扳手 中图分类号： TH122 ； TG712 文献标识码： B 文章编号： 1001 － 3881 （ 2012 ） 2 － 022 － 5
发生，伤及人身或损坏机床 。 长期以来，在车床有关实习和生产中，最常用的 扳手有两副，一副是卡盘扳手，另一副是刀架扳手， 两种扳手各有所用，不能替换，但是在实际操作中这 两个扳手又使用得相当频繁，更换扳手费时费力，不 仅增加了劳动者的劳动强度，而且延长了劳动时间， 降低了生产和劳动效率 。 在使用卡盘扳手和刀架扳手的过程中，还经常发 生操作者拿错扳手，然后再返回更换的情况，而且两 副扳手在保管和存放的过程中占用空间和其他资源 。 由此，作者想设计一种安全并且多用的扳手，它能够 集卡盘扳手和刀架扳手的作用于一身，这样就不会出 现拿错扳手从而返回更换的情况，而且还能够降低设 备制造成本，节约空间和资源 。 另一方面，鉴于现有卡盘扳手因为未能及时取下 而发生大量事故的这一最主要的缺点和不足，作者想 设计出一种能够自动弹出卡盘的扳手，这样就不会因 为操作者忘记取下扳手而发生事故 。 扳手自动从卡盘弹出的方案： 在卡盘扳手上设计
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整体结构和重要结构设计
整体结构和工作原理 安全 卡 盘 扳 手 的 主 体 结 构 示意图 如 图 1 示，其 整 体 结 构 以现有 卡 盘 扳 手 和 刀 架 扳 手 为 雏 形 。 主 体 与 卡 盘 扳 手 相 同， 但是要 在 主 体 上 开 有 两 个 对 称 180° 的内螺纹孔，用于连接内外 套筒和扳手主体 。 安全 卡 盘 板 手 装 配 图 见 图 2 ，在扳手主体 1 外围安装有内 套筒 2 ，套筒 2 上部装有圆柱形 压缩弹簧 5 ，通过弹簧与内套筒 的相 互 受 力 作 用，起 到 使 用 时 图 1 扳手主体结 自动从 卡 盘 弹 出 的 这 一 最 重 要 构示意图 作用 。内套筒 5 通过螺钉 6 与外 套筒 3 和扳手主体 1 连接，外套筒 3 起到保护整个扳 手主体和弹簧的作用 。