基于發(fā)明原理的新型弓形夾結(jié)構(gòu)設(shè)計

蔣利強(qiáng)，李正峰

（1.朝陽師范高等?？茖W(xué)校，遼寧朝陽 122000；2.無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇無錫 214153）

基于發(fā)明原理的新型弓形夾結(jié)構(gòu)設(shè)計

蔣利強(qiáng)1，李正峰2

（1.朝陽師范高等?？茖W(xué)校，遼寧朝陽 122000；2.無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇無錫 214153）

針對普通弓形夾結(jié)構(gòu)簡單、功能單一的問題，運(yùn)用TRIZ理論的發(fā)明原理設(shè)計了多種新型弓形夾結(jié)構(gòu)。這些新型弓形夾結(jié)構(gòu)擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，滿足了用戶多樣化需求，可望根據(jù)弓形夾的國家標(biāo)準(zhǔn)，形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品。

發(fā)明原理；弓形夾；創(chuàng)新設(shè)計；TRIZ

目前市場上銷售的弓形夾是一種用于夾緊工件的夾持工具，有大小不同的規(guī)格，其工作原理是將工件放入夾頭和夾體之間，然后轉(zhuǎn)動手桿，螺桿通過螺紋副向前移動，利用其端部的夾頭夾緊工件，其結(jié)構(gòu)見圖1。有時為了提高生產(chǎn)率，要組合起來使用，或者根據(jù)工作需要，將弓形夾固定于工作臺上，這樣就需要弓形夾有多種結(jié)構(gòu)形式。為此，筆者應(yīng)用TRIZ理論的相關(guān)發(fā)明原理設(shè)計了幾種新型弓形夾結(jié)構(gòu)，以滿足用戶的多樣化需求。

一、TRIZ理論和相關(guān)發(fā)明原理

TRIZ一詞是發(fā)明問題解決理論(Theory of Inventive Problem Solving,TIPS)的俄文縮寫。TRIZ理論由前蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒于20世紀(jì)40年代末期提出。阿奇舒勒和他的團(tuán)隊在研究了世界各國約250萬件發(fā)明專利后,認(rèn)識到這些獨(dú)立的專利中存在著解決技術(shù)問題的通用模式，他們將這些模式進(jìn)行提煉和歸納，從而總結(jié)出了TRIZ的基本原理和方法[1]。TRIZ理論由40條發(fā)明原理、九屏圖、八大進(jìn)化法則、資源分析、功能分析、技術(shù)矛盾、物理矛盾、物-場模型分析、76個標(biāo)準(zhǔn)解法、發(fā)明問題標(biāo)準(zhǔn)算法、科學(xué)效應(yīng)庫等工具組成[2]。特別是40條發(fā)明原理，為設(shè)計者解決技術(shù)問題指明了思路和方向。表1介紹了本文要用到的幾條發(fā)明原理。

圖1 基本型弓形夾

表1 選用的發(fā)明原理[3]

二、新型弓形夾結(jié)構(gòu)介紹

（一）左右組合弓形夾

利用組合原理設(shè)計的左右組合弓形夾如圖2所示。為了便于同時夾持兩個工件，將兩個弓形夾組合起來使用，共用一個夾體，攜帶方便，兩側(cè)同時受力，彎矩相互抵消，改善了夾體的受力狀態(tài)[4]。

（二）上下組合弓形夾

利用組合原理設(shè)計的上下組合弓形夾如圖3所示。為了便于將弓形夾固定在工作臺板上，上下組合弓形夾相當(dāng)于將兩個弓形夾上下反向組合在一起，中間設(shè)置隔板，將隔板置于臺板上，通過轉(zhuǎn)動下面手桿驅(qū)使下螺桿上移，將隔板與工作臺板夾緊，而轉(zhuǎn)動上面手桿則可用于夾緊工件[5]。

圖2 左右組合弓形夾

圖3 上下組合弓形夾

（三）可轉(zhuǎn)位弓形夾

利用維數(shù)變化原理設(shè)計的可轉(zhuǎn)位弓形夾如圖4所示。在弓形夾夾體側(cè)面設(shè)有連接孔，連接孔周邊設(shè)有凸起環(huán)狀鋸齒，安裝板上也設(shè)有連接孔，連接孔周邊也設(shè)有對應(yīng)的凸起環(huán)狀鋸齒，根據(jù)需要的角度，將兩面環(huán)狀鋸齒相互嚙合在一起，然后再用螺釘緊固在安裝板上。這種可轉(zhuǎn)位弓形夾調(diào)節(jié)范圍達(dá)到360°，而且連接可靠，操作容易[6]。

（四）環(huán)狀組合弓形夾

利用維數(shù)變化原理和組合原理設(shè)計的環(huán)狀組合弓形夾如圖5所示。這種環(huán)狀組合弓形夾，將四個弓形夾夾體的中間部位加工出連接孔，分別與環(huán)狀支架外圓周上均布的螺紋孔相對，并用螺釘緊固。這樣可同時夾持四件工件，把環(huán)狀支架安裝到回轉(zhuǎn)工作臺上，便于順次加工，節(jié)省時間，提高工作效率[7]。

圖4 可轉(zhuǎn)位弓形夾

圖5 環(huán)狀組合弓形夾

（五）雙向調(diào)節(jié)弓形夾

利用中介物原理和組合原理設(shè)計的雙向調(diào)節(jié)弓形夾如圖6所示。這種雙向調(diào)節(jié)弓形夾，是將左右兩個弓形夾連接起來，與弓形夾相連的兩個連接桿設(shè)有反向外螺紋，套筒內(nèi)孔設(shè)有反向內(nèi)螺紋，連接桿與套筒螺紋連接。轉(zhuǎn)動套筒就可調(diào)節(jié)長度，然后同時夾緊左右兩個工件[8]。

圖6 雙向調(diào)節(jié)弓形夾

本文運(yùn)用TRIZ理論發(fā)明原理設(shè)計的幾種新型弓形夾結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，滿足了用戶的多樣化需求，并可望根據(jù)弓形夾的國家標(biāo)準(zhǔn)，制造系列產(chǎn)品投放市場。

[1]張衛(wèi)國,張國全,何海,等.運(yùn)用TRIZ理論解決復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計問題[J].機(jī)械設(shè)計與研究,2005（6）：15-18.

[2]劉訓(xùn)濤,劉秀蓮,王愛芳.基于TRIZ理論的帶式輸送機(jī)調(diào)偏裝置的研究[J].煤炭技術(shù),2013（9）：18-19.

[3]蒯蘇蘇，馬履中.TRIZ理論機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計工程訓(xùn)練教程[M].北京：北京大學(xué)出版社,2011：107-171.

[4]蔣利強(qiáng).一種組裝弓形夾：CN201320087430.2[P].2013-10-30.

[5]黃淑琴.一種雙向弓形夾：CN201120497032.9[P].2012-07-25.

[6]黃淑琴.一種可轉(zhuǎn)位弓形夾：CN201220663772[P].2013-07-31.

[7]李正峰.環(huán)狀組合C形夾：CN201220526285.9[P].2013-03-27.

[8]李正峰，徐伊岑.一種雙向調(diào)節(jié)弓形夾：CN201320661146.1 [P].2014-04-02.

（編輯：林鋼）

The Structure Design of a New Cramp Frame Based on the Inventive Principle

JIANG Li-qiang1,LI Zheng-feng2
(1.Chaoyang Teachers College,Chaoyang 122000,China;2.Wuxi Vocational Institute of Commerce,Wuxi 214153, China)

To get rid of the defects of the conventional cramp frames in terms of simplicity in structure and singleness in function,a number of new cramp frames are designed based on the inventive theory embodied in TRIZ theory.These cramp frames possess a wider application range and can satisfy the clients’multiple needs.Accordingly,they may be further developed into a series of standardized products in accordance to the national standards concerned.

sinventive principle;cramp frame;innovative design;TRIZ

TG 751

A

1671-4806（2016）06-0090-03

2016-09-10

江蘇省高校科研成果產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)項目（JHZD2012-24）；無錫市精品課程資助項目

蔣利強(qiáng)（1961—），男，遼寧朝陽人，副教授，研究方向為機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計；李正峰（1960—），男，遼寧朝陽人，教授，研究方向為機(jī)械設(shè)計與制造。