一、作品提出的背景和目的

近年来，工业中的自动化技术得到明显的快速发展，工业自动化水平得到了显著提高，包括人工智能等先进技术在自动化行业中也得到了较为广泛的应用。然而，随着机器人和人工智能技术的升温，工业自动化领域中的竞争也越来越激烈，自动化行业未来的发展前景也越来越光明，在工业生产中的应用比例也不断提高。推动工业自动化的发展不仅有利于推动传统产业的改革，也有利于提升中国工业的产业化程度，具有很大的发展潜力。

任何机械制造业都不开机械零件的加工，在加工机械零件时，一般都是使用都是使用平口虎钳，普通台虎钳操作简易，但装夹零件费时费力，且只适合装夹形状比较规则的零件，而对于形状特殊的异性零件，则会出现打滑和装夹不牢等现象，针对这种情况，本人设计了一种钳口能根据零件形状而改变虎钳，优点是钳口面和零件装夹面接触面积更大，摩擦力也大，装夹零件更牢固。为了方便操作，省时省力，虎钳中还添加了自动化功能，大大提高工作效率。

二、作品的主要结构

这个装置的主要结构为：异性钳台，微型测力荷重传感器，自动化伸缩器。

三、作品各结构的工作技术原理

异形虎钳有两片活动钳口，通过自动化伸缩杆杠控制开合，每一片钳口都分为3个层级，而每一个层级又都有相似的结构/功能：扇形（的一部分）/旋转，旋转是通过滑槽实现的，滑槽上有限位孔，以保证每个扇形可以在一定角度内来回转动，从而使得最后一个层级的触手能够适应工件的复杂外形。在虎钳的材料方面，本人选择对钳体、钳盖、固定口采用高级铸铁制造，淬火精钢，硬度非常坚固；导轨面精磨，平行度0.02毫米，使用时能移动顺畅，加持更加精准；虎钳表面经过多重工序的喷塑处理，防腐蚀防锈耐磨美观，使用寿命长。

本人在自动化伸缩杆的杆头加了一个微型测力荷重传感器，它能实时传输钳口所受的压力，在达到一定的压力数值时，就会向自动化伸缩杆下达停止伸出杆的指令，从而将机械零件紧紧地夹在虎钳上。在材质方面我选择优质不锈钢制造，经过高低温锻打处理，这样就算是长期负载，也会影响其性能。该传感器采用弹性体结构，具有低外形、上下法兰、精度高、强度好、输出对称性好等特点。如右图所示：R为应变片阻抗，传感器在受到外力作用的时候会产生形变，引起紧贴在传感器内部壁上的应变片阻抗线性增加或减小在有外部供电的情况下，输出的差分mv信号也线性增加或减小，传感器通过调零、配平灵敏度、温补等之后，输出的信号=供电电压*灵敏度。比如稳压电源是10V，灵敏度是1.5mv/V，传感器到满量程时输出的电压=10*1.5=15mv。

自动化伸缩杆则是通过直流电电池，来控制内部蜗杆从而使伸缩杆进行伸缩。在伸缩杆的头部和底部有限位开关，伸缩杆在到达顶部会自动停止，确保电机不会空烧；整体选用铝合金材质，表面经过二十七道抛光工艺；机体内部的金属齿轮采用粉末冶金技术，齿轮的强度和韧性都非常好。这里还有一些自动化伸缩器的使用说明和注意事项：

1、推杆电机内置限位开关，到头/到尾（伸到头/缩到底）会自动停止，中间任意断电则会立即停止。

2、直流电动推杆电机的接线里有2条线接正负极，正负极互换控制推出和收回，可以加一个正反开关来控制伸缩。速度越快，推力越小；反之速度越慢，推力越大。

3、推杆速度选定之后可以通过调电压的方式调推杆电机的速度。

四、作品的使用方法

装夹零件时，只需要将机械零件放上虎钳，按下自动化伸缩器的开关，伸缩杆就会推动钳口慢慢靠近机械零件，静静等待钳口夹合机械零件，当钳口触碰到零件时，自动化伸缩器的伸缩杆的杆头上的微型压力传感器就会开始工作，实时传输所受的压力，当压力达到 一定的数值时，就会使自动化伸缩器停止工作，零件也就紧紧的夹在台上。再次按动开关，自动化伸缩器就会缩回来从而带动钳口的回退，钳口也会随之打开。

五、作品的创新之处

    本作品不像普通平口虎钳，在加工机械零件的过程中对机械零件的形状有较大的限制，本作品异形虎钳可随意根据机械零件的形状而改变。

本作品在原本的虎钳上增加了自动化夹合功能，将传统机械虎钳与智能自动化相结合，融合为全新的智能自动化机械。异形零件自动夹紧台虎钳能够实现自动化夹紧，在功能方面更加强大，用途更加广泛，不受零件形状的掣肘，夹合任意形状的零件从而进行加工。在本设计中加入压力传感器，解放操作者双手，自动控制钳口进行开合。

六、作品的应用发展

     总之，目前的自动化控制技术已在中国的许多行业得到应用，自动化控制大大减轻了人工负担，有效提高了工作效率，提高了工业的生产质量。自动化的应用是目前先进技术发展的体现，它促进了中国产业结构的调整和升级。未来，自动化行业可通过融合其他行业的专业内容，促进自动化行业的进一步发展。凭借自动化行业先进的科学技术，自动化行业将继续发展并走向更加智能化、网络化和便捷化的道路，这对促进中国经济繁荣，不断提高中国综合国力，提高国际竞争力具有积极作用。

本作品主要是以异形虎钳为基础，开发的一种自动化开合的异形虎钳。通过伸缩杆杆头的微型压力传感器，实时传输钳口的压力，从而控制虎钳的开合，为工作人员提供便利。并且钳口可根据机械零件的各种各样的几何形状而改变，不再受此的掣肘，实现一个虎钳万用通的功效，大大降低设备成本以及人力成本。在加工机械零件的过程中具有非常大的实用价值，故本作品具有较高的科学性和较强的先进性、实用性。