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常规钳子的一般原理和定义(多图慎点)

日期:2020-11-19 21:50 作者:豪利真人游戏

  摘要:基于自身的钳子加工经历、钳子流通的调查和当今钳子技术科技的方展状况,以及杂志《工具信息与标准》要求的任务为来源。从相关的钳子产品制作工艺的控制过程和国际品牌单位的钳子网站以及相关文献对五金手工具产品特别是钳子的市场布局、发展瓶颈、动力源泉和价值功能等的了解,从而提出了“钳子的一般原理和定义”的论文。本论文注重时效性、功效性、科技拓延性、社会价值、可行性等思想来阐述论文的主旨。本论文贯穿的路径:钳子具有的物理结构原理和人体工程学结构原理,钳子的样式定义、组成定义、功用定义和测试定义,钳子原理与定义阐释的意义和评价。该论文体现出了不同概念的定义理念:钳子功用理念与物理结构原理、手的工程学原理相结合。该理论立足于钳子发展基础,结合当前科技工程的水平,提出了创新节点:提出了钳子应以功用为前提的钳子功用理念:应以钳头刃口功用来确定剪切口样式,应以钳头铰接功用来确定装配形式,应以钳头夹持面等功用来确定相关产品的形式定义。

  钳子据有关资料报载:可追溯到1000年以前欧洲已开发研制了的锻打钢铁用的手持夹钳,当今我们依然沿袭该品的设计理念,因而,本文的钳子仅限于这类产品。

  钳子是连接工件和人手中间纽带的一种工具,其结构组成和设计原理都离不开工件的特性和人体的相关机能。工件需要被有效夹持或剪切,也可要求在局域范围内被操作;人体是一个生命体,是受到社会和科学的支撑,其机能应得到足够的挖掘和维护。因而,钳子的一般原理应包括物理意义上的杠杆机构原理和人体工程学原理,并且两者应相互融合创新。

  钳子作为一种手动工具,是人类智慧和创造的结晶,钳子能提高人的手动效果。钳子的结构可用杠杆的结构来想象理解和分析:钳子的钳轴相当于杠杆的中间铰链,钳轴距钳口工件的作用力F1(F2)有效长度相当于杠杠的L1(或L2),钳轴距钳柄的手握持作用力F2(F1)有效长度相当于杠杆的L2(或L1)。具体的钳子物理结构请看如下示意图1.1。

  这样钳子在结构原理上有两种手动效果:手动省力效果和手动非省力效果,如长柄类的夹持钳为了省力而设计,长嘴类的夹持钳则是为了能在狭窄的空间内操作而设计的。结构上可通过直接或间接来实现两次或多次的杠杆结构设计,最终来实现较大的手省力或适合更较狭在的空间,便利于手的操作,实现了灵活多变的手动工具的特色。

  钳子是一种通过手动来实现操作的工具,手动工具的设计是离不开手的工程学结构原理的。手是由骨、动脉、血管、韧带、肌腱和关节等组成的多环节铰链机构,相互间互成支点和链杆和活性供给的作用,彼此间相辅相成共生共存的相互依存的特性。因而该体系应需切实理解和掌控。因而手的动作范围且有一定的适宜性和局限性,如:手指可在掌节内屈伸和抓握,手掌可在腕节内偏伸和转动,前臂可在肘节内弯转,上臂可在肩节内弯转;靠肌肉收缩的手静态施力,其血液供血不足,长时间易疲劳,肌肉有节奏的收缩与舒张的动态施力,其血液间断供应,易于长时操作。具体的手掌和腕部的动作范围可见图1.2手的腕与掌关节动作范围示意图。

  手握不同手柄型式的钳子时,手掌、手指、手腕的肌肉收缩状态不一样。当手正常正中平直的握持时,手部个部分肌肉可协调放松和收缩;而手偏斜握持时,腕部和掌部的肌肉得不到及时放松,易于疲劳。具体可见图1.3手握不同钳子型式的肌肉状态示意图。一般钳子柄部为直式的设计成柄尾部10度内侧弯弧,适于腕部肌肉放松,因而一般的钳子手柄的尾部都设计成内圆弧形,符合了人的肌体工程学。

  因而,钳子的结构应有相应的设计要求。钳子的手柄应适合于人手的机能大致如下:

  根据不同人手的尺寸和不同工具的用途,人手适合的握持空间和握持力是不同的。这样,因钳脚空间尺寸的不同设计和杠杆比例映射,钳口张角可设计不同,来满足不同需求张角的各种钳子。当然,钳子在较大空间握持时应施与较小的握力,利于人手的机能,这也就限定了钳子应具有较高的配合精密型,使用的相互灵活性。例如常规钳子的张角20度就可满足夹持和剪切工件的功能;可参见下面的图1.4钳子手柄的抓握空间和握力示意图。

  据不同人的手掌的宽度可设计钳子手柄的握持柄大小。一般人的手掌宽度为:71-79mm,为增加手动作的位置可变性以及适应手必要的肌肉张弛性,钳子手柄长度应适量放大,一般为:100-125mm。

  据人手的握持时各手指必要的肌肉张弛性,各指能有效地间歇替换握持,并能平稳的握持住钳子,手指夹持表面都应能最大面积的与工件表面接触,使握持力和摩擦力最大。因而,钳子的手柄最好设计成手指间隔开握持的状态,手指内面和两侧面都与钳子柄部充分接触。因结构或制品加工工艺等原因,钳子两手柄多设计成对称的尾部收缩型的款式,较大的来适应手的握持效果。

  据人手和身的肉体不可伤害性和人体的电流、电压承受性,钳子应设计安全。手部不应易于脱离钳子,钳脚可有凸出弯弧的设计或附加带脚凸台的套柄来实现挡住手掌的作用;手部不应持续握持钳子,手应间歇休息便于更安全有效操作,钳柄可设计带连接等性质的工艺孔连接到身上的工具插袋或绳链上。这样,手松弛间歇后,可单手有效再次握及该钳子手柄再次进行操作;手部不应易于滑到金属上(特指:VDE产品),防止高压电击害人体,钳脚颈部可有凸台(侧面和两大面),防止手指滑出触及钳子或高压工件,具体可参见图1.5 VDE钳子颈部凸台示意图。

  钳子上应设有防滑纹理或附加套柄等表面具有防滑的材料,便于手的握紧、拿持钳子,这与手上的指纹是一致的。

  一般的钳子需要持续一定的时间来反复夹持或剪切,因而当第一个操作周期完成后,可利用弹性结构来实现钳子复位功能,例如钳子上安装弹簧、板簧、扭簧、记忆合金和电子等回位功能的零部件,来达到节省手活动的效果。

  钳子种类随着手工业、商业和工业化的发展而扩大。现在,通用钳类已经发展到100多种。特殊应用的钳类也在不断的增加。当然,这些特殊钳子在通用范围内并非经常能获得。

  一般根据钳子产品的需求国家或区域要求来定义钳子体系:德式钳、美式钳、欧式钳、日式钳和亚太式钳,可以是以零散、组套、袋包和箱柜等形式来传输该类制品。其它国家和区域一般模仿采用或修改相关的标准和要求来确定自己的产品样式。

  各体系的钳子又可以在详细分类。按照ISO/GB标准产品体系,钳子可以分为:一般用途的夹扭钳和剪切钳,以及电讯用的夹扭钳和剪切钳。按照ISO/GB标准术语体系,钳子可以分为:剪切钳、夹持钳和夹持剪切钳。按照生产单位不同工艺组建体系,钳子可以分为:尖嘴钳类、嘴钳类、钢丝钳类、鲤鱼水泵钳类、长柄钳类、档圈钳和专用钳等等。产品也可以按照性能优化原则分类:工业级钳类、高档钳,中档钳类,DIY级钳类。

  ISO/GB标准的整体组成定义:401:钳口;402:钳腮;403:钳脚长向;404:钳体长向;405:钳脚宽向;406:钳头;407:钳轴。可参照如下图2.1 钳子组成示意图。

  ISO/GB标准的钳头组成定义:801:钳头嘴顶;802:钳侧;803:夹持面;804:夹圆体;805:刃口;806:钳头嘴顶宽向;807:钳腮宽向;808:钳头嘴顶厚向;809:钳腮厚向;810:钳腮刃口。可参照如下图2.2 钳子钳头组成示意图。

  钳子的剪切刃口功用如下:带偏刃(标准)的剪切钳适用于所有软或硬线种类;带小偏刃的剪切钳适合于钢琴丝(硬钢丝)以外的所有软或硬线种类;不带偏刃的剪切钳仅适合于剪切软材料,例如:铅、塑料和软金属丝线 钳子刃口功用示意图。

  钳子的刃口设计在钳子的不同位置,适用于切断、修剪和挖刮等功用。具体的请见如下图2.4 钳子刃口位置功用示意图。

  叠腮式绞接钳子,例如木工钳,在钳子顶部相互对接安装,不需要进行铣削加工和铆接;单腮式绞接钳子,例如钢丝钳,对接合部进行铣削加工,铣削一半厚度,使两片钳子相互插入安装; 穿腮式绞接,一个手柄开有沟槽,让另一个手柄从该沟槽穿过,并在接合部绞接;滑腮式绞接钳子,包括了鲤鱼钳和水泵钳等需要对不同尺寸的工件进行夹持,设置了滑槽便于对钳口大小进行调节,使结构稳定,操作方便,适应性强等特征;平行腮式铰接钳子,如钳头为尖、钢、斜和扁的平腮钳,适于剪切和夹持平稳的双杠杆结构;锁腮式铰接钳子,适于需要更加省力的工件操作,应用了四杆机构的自锁特性。具体的请见如下图2.5 钳子的铰接结构示意图。

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