便攜式小型零件多方位加工鉆床的設計研究
2019-1-15 來源： 齊齊哈爾大學 機電工程學院 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構特點、功能及原理。該小型鉆床在工作中能夠較好地保護工件，同時能夠實現(xiàn)多方位的加工。通過CAD軟件對小型鉆床進行二維三維繪制及建模，為后續(xù)鉆床有限元分析和實體加工制造做好鋪墊性工作。該鉆床結構簡單，操作方便，加工效率高，成本低，對家庭和小型工廠這樣的小型單位非常適合。這次設計將學生課題學過的機械制造工藝與裝備、公差與配合、機械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識很好地串聯(lián)起來，將課程應用于實際研究操作。首先是對工件機械加工工藝規(guī)程的制定，工件機械加工工藝規(guī)程的制定是至關重要的。設計零件的工藝規(guī)程以及對鉆床進行結構分析。
關鍵詞：小型鉆床；多方位加工；便攜式
本研究對象是鉆床零部件的加工工藝規(guī)程的設計，以介紹設計研究方法為宗旨，著重實踐，力圖做到內容完整、詳實，研究方法可使用性強。鉆床是一種通過鉆桿在工件上加工孔的機床，是機械制造和各種修配工廠必不可少的機械設備。目前，我國市場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，大多數(shù)存在的是功能單一，保護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，幾乎每家都會制備一些修理工具，便于進行一些簡單的修理工作。因此，一種易于操作與攜帶的鉆床是十分必要的。在考慮到經濟成本和精度要求一般的情況下，我們初步設計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 、結構特性
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，結構簡單，操作簡便靈活，能實現(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、活動支撐桿、垂直推桿、電機和鉆頭等部件。該小型鉆床的主體是一個前后相通的正方體外殼（可根據實際要求，來調節(jié)設計尺寸）外形尺寸在450×450× 450 mm
3。孔直徑在14 mm以內。主軸轉速在4 000 r/min以內，屬于單軸設計。鉆床的結構如圖1~2所示。
2 、功能特性及創(chuàng)新點
2.1 實現(xiàn)多方位的加工
鉆床在工作時，鉆床的工件托板可以通過搖把左右調節(jié)位置，同時工件夾片可以前后調節(jié)位置，進而裝有鉆頭的電動機可以通過它上方的活動板來達到二維上的多方位運動。同時電動機下方的U型槽的設計可以使被夾工件進行前后的移動。鉆床底部添加的滾輪也可以在一定限度上進行前后的移動。U型槽兩處的轉動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，旋轉分度裝置具有自鎖性，每次旋轉運動完成都能自鎖。通過這些部件來使鉆床達到多方位加工工件的目的。
2.2 對工件保護性能的創(chuàng)新
小型鉆床裝夾工件的地方下端有一個支撐板，它可以大大減輕U型槽滾輪在電動機工作時受到的壓力。普通鉆床裝夾部分設有控制夾緊力功能，U型槽的兩側設計了兩個轉動板，根據螺旋測微計中棘輪的原理，當夾取工件時的夾緊力達到預定值時，繼續(xù)轉動夾緊螺旋手柄，手柄會發(fā)出聲響進行報警，這時可通過調節(jié)活動塊上部的螺栓來控制預調夾緊力，兩夾板可根據不同形狀、硬度的工件更換，當兩個工件夾片夾住加工工件時，加工工件下方兩個工件托板之間會存在一定的間隔，這樣可在最大程度上保護被夾工件。同時該鉆床不需要通過松開固定裝置轉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，同時可避免在不斷變化固定位置的時候造成工件的損壞。
3 、工作步驟和原理
當需要對工件進行鉆孔加工時，將固定螺母松開，將工件安置架向內推到滑槽的末端并擰緊固定螺母，此時工件位于支撐架的垂直部分內，通過調整水平活動塊在活動支撐桿上的位置，可以將鉆頭對準待加工位置，固定第二鎖緊螺紋鈕后可以通過轉動轉向盤帶動垂直推桿向下運動，垂直推桿通過滾珠軸承推動支撐桿架板帶動活動支撐桿向下運動，啟動電機后，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動件調整工件需要加工的角度。這樣的設置能夠穩(wěn)定地對工件進行鉆孔，在鉆桿底端通過套筒安裝有一個激光筆，激光筆可在加工工件上顯示出鉆孔點，這樣以便于加工通孔和進行校準；通過轉動轉盤調節(jié)螺桿位置從而控制鉆桿的升降，螺桿側壁的立面繪制有刻度線，在加工
盲孔時，便于輔助控制盲孔深度，便于定位加工。
4 、結語
該便攜式小型零件多方位加工鉆床選材均為國標型材和標準件，材料價格便宜，易于加工制造，整體造價低廉，市場應用性和推廣性極強，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上，易于批量生產，市場應用前景廣闊，能產生巨大的經濟應用價值。綜合而言，本項目對地區(qū)經濟具有明顯的積極推進作用。
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