便攜式小型零件多方位加工鉆床的設(shè)計(jì)研究
2019-1-15 來源： 齊齊哈爾大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院 作者：張華錦，李明，方子文，周鑫磊，楊帆
摘 要：文章研究了某便攜式小型零件多方位鉆床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能及原理。該小型鉆床在工作中能夠較好地保護(hù)工件，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)多方位的加工。通過CAD軟件對(duì)小型鉆床進(jìn)行二維三維繪制及建模，為后續(xù)鉆床有限元分析和實(shí)體加工制造做好鋪墊性工作。該鉆床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，加工效率高，成本低，對(duì)家庭和小型工廠這樣的小型單位非常適合。這次設(shè)計(jì)將學(xué)生課題學(xué)過的機(jī)械制造工藝與裝備、公差與配合、機(jī)械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識(shí)很好地串聯(lián)起來，將課程應(yīng)用于實(shí)際研究操作。首先是對(duì)工件機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，工件機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定是至關(guān)重要的。設(shè)計(jì)零件的工藝規(guī)程以及對(duì)鉆床進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。
關(guān)鍵詞：小型鉆床；多方位加工；便攜式
本研究對(duì)象是鉆床零部件的加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)，以介紹設(shè)計(jì)研究方法為宗旨，著重實(shí)踐，力圖做到內(nèi)容完整、詳實(shí)，研究方法可使用性強(qiáng)。鉆床是一種通過鉆桿在工件上加工孔的機(jī)床，是機(jī)械制造和各種修配工廠必不可少的機(jī)械設(shè)備。目前，我國(guó)市場(chǎng)上還沒有一種鉆床具備一次裝夾便可多方位加工的優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)存在的是功能單一，保護(hù)性能較差的普通鉆床。目前的鉆床體積較大，笨重不便于攜帶，而且操作時(shí)需要一定的專業(yè)技能，不適用于家庭生活。隨著人們生活水平的提高，幾乎每家都會(huì)制備一些修理工具，便于進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的修理工作。因此，一種易于操作與攜帶的鉆床是十分必要的。在考慮到經(jīng)濟(jì)成本和精度要求一般的情況下，我們初步設(shè)計(jì)出一種便攜式小型零件多方位加工鉆床來
改善人們的生活。
1 、結(jié)構(gòu)特性
該便攜式小型零件多方位加工鉆床具有普通鉆床的全部功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便靈活，能實(shí)現(xiàn)多方位加工。小型鉆床主要包括支撐架、工件安置架、工件固定桿、工件固定搖把、活動(dòng)支撐桿、垂直推桿、電機(jī)和鉆頭等部件。該小型鉆床的主體是一個(gè)前后相通的正方體外殼（可根據(jù)實(shí)際要求，來調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)尺寸）外形尺寸在450×450× 450 mm
3?？字睆皆?4 mm以內(nèi)。主軸轉(zhuǎn)速在4 000 r/min以內(nèi)，屬于單軸設(shè)計(jì)。鉆床的結(jié)構(gòu)如圖1~2所示。
2 、功能特性及創(chuàng)新點(diǎn)
2.1 實(shí)現(xiàn)多方位的加工
鉆床在工作時(shí)，鉆床的工件托板可以通過搖把左右調(diào)節(jié)位置，同時(shí)工件夾片可以前后調(diào)節(jié)位置，進(jìn)而裝有鉆頭的電動(dòng)機(jī)可以通過它上方的活動(dòng)板來達(dá)到二維上的多方位運(yùn)動(dòng)。同時(shí)電動(dòng)機(jī)下方的U型槽的設(shè)計(jì)可以使被夾工件進(jìn)行前后的移動(dòng)。鉆床底部添加的滾輪也可以在一定限度上進(jìn)行前后的移動(dòng)。U型槽兩處的轉(zhuǎn)動(dòng)板上裝有類似車床上夾取工件的定位裝置，可使工件完成沿水平軸的360°旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)分度裝置具有自鎖性，每次旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成都能自鎖。通過這些部件來使鉆床達(dá)到多方位加工工件的目的。
2.2 對(duì)工件保護(hù)性能的創(chuàng)新
小型鉆床裝夾工件的地方下端有一個(gè)支撐板，它可以大大減輕U型槽滾輪在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)受到的壓力。普通鉆床裝夾部分設(shè)有控制夾緊力功能，U型槽的兩側(cè)設(shè)計(jì)了兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)板，根據(jù)螺旋測(cè)微計(jì)中棘輪的原理，當(dāng)夾取工件時(shí)的夾緊力達(dá)到預(yù)定值時(shí)，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)夾緊螺旋手柄，手柄會(huì)發(fā)出聲響進(jìn)行報(bào)警，這時(shí)可通過調(diào)節(jié)活動(dòng)塊上部的螺栓來控制預(yù)調(diào)夾緊力，兩夾板可根據(jù)不同形狀、硬度的工件更換，當(dāng)兩個(gè)工件夾片夾住加工工件時(shí)，加工工件下方兩個(gè)工件托板之間會(huì)存在一定的間隔，這樣可在最大程度上保護(hù)被夾工件。同時(shí)該鉆床不需要通過松開固定裝置轉(zhuǎn)換工件的放置角度來變換加工角度，這樣可以有效提高加工效率，同時(shí)可避免在不斷變化固定位置的時(shí)候造成工件的損壞。
3 、工作步驟和原理
當(dāng)需要對(duì)工件進(jìn)行鉆孔加工時(shí)，將固定螺母松開，將工件安置架向內(nèi)推到滑槽的末端并擰緊固定螺母，此時(shí)工件位于支撐架的垂直部分內(nèi)，通過調(diào)整水平活動(dòng)塊在活動(dòng)支撐桿上的位置，可以將鉆頭對(duì)準(zhǔn)待加工位置，固定第二鎖緊螺紋鈕后可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤帶動(dòng)垂直推桿向下運(yùn)動(dòng)，垂直推桿通過滾珠軸承推動(dòng)支撐桿架板帶動(dòng)活動(dòng)支撐桿向下運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)電機(jī)后，繼續(xù)下壓就可以完成鉆孔，松開第一鎖緊螺紋鈕可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)件調(diào)整工件需要加工的角度。這樣的設(shè)置能夠穩(wěn)定地對(duì)工件進(jìn)行鉆孔，在鉆桿底端通過套筒安裝有一個(gè)激光筆，激光筆可在加工工件上顯示出鉆孔點(diǎn)，這樣以便于加工通孔和進(jìn)行校準(zhǔn)；通過轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤調(diào)節(jié)螺桿位置從而控制鉆桿的升降，螺桿側(cè)壁的立面繪制有刻度線，在加工
盲孔時(shí)，便于輔助控制盲孔深度，便于定位加工。
4 、結(jié)語(yǔ)
該便攜式小型零件多方位加工鉆床選材均為國(guó)標(biāo)型材和標(biāo)準(zhǔn)件，材料價(jià)格便宜，易于加工制造，整體造價(jià)低廉，市場(chǎng)應(yīng)用性和推廣性極強(qiáng)，非常適用于家庭和小型工廠。在完善加工方法和合理選擇材料的基礎(chǔ)上，易于批量生產(chǎn)，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊，能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用價(jià)值。綜合而言，本項(xiàng)目對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)具有明顯的積極推進(jìn)作用。
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