便携式小型零件多方位加工钻床的设计研究
2019-1-15 来源： 齐齐哈尔大学 机电工程学院 作者：张华锦，李明，方子文，周鑫磊，杨帆
摘 要：文章研究了某便携式小型零件多方位钻床的结构特点、功能及原理。该小型钻床在工作中能够较好地保护工件，同时能够实现多方位的加工。通过CAD软件对小型钻床进行二维三维绘制及建模，为后续钻床有限元分析和实体加工制造做好铺垫性工作。该钻床结构简单，操作方便，加工效率高，成本低，对家庭和小型工厂这样的小型单位非常适合。这次设计将学生课题学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好地串联起来，将课程应用于实际研究操作。首先是对工件机械加工工艺规程的制定，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。设计零件的工艺规程以及对钻床进行结构分析。
关键词：小型钻床；多方位加工；便携式
本研究对象是钻床零部件的加工工艺规程的设计，以介绍设计研究方法为宗旨，着重实践，力图做到内容完整、详实，研究方法可使用性强。钻床是一种通过钻杆在工件上加工孔的机床，是机械制造和各种修配工厂必不可少的机械设备。目前，我国市场上还没有一种钻床具备一次装夹便可多方位加工的优点，大多数存在的是功能单一，保护性能较差的普通钻床。目前的钻床体积较大，笨重不便于携带，而且操作时需要一定的专业技能，不适用于家庭生活。随着人们生活水平的提高，几乎每家都会制备一些修理工具，便于进行一些简单的修理工作。因此，一种易于操作与携带的钻床是十分必要的。在考虑到经济成本和精度要求一般的情况下，我们初步设计出一种便携式小型零件多方位加工钻床来
改善人们的生活。
1 、结构特性
该便携式小型零件多方位加工钻床具有普通钻床的全部功能，结构简单，操作简便灵活，能实现多方位加工。小型钻床主要包括支撑架、工件安置架、工件固定杆、工件固定摇把、活动支撑杆、垂直推杆、电机和钻头等部件。该小型钻床的主体是一个前后相通的正方体外壳（可根据实际要求，来调节设计尺寸）外形尺寸在450×450× 450 mm
3。孔直径在14 mm以内。主轴转速在4 000 r/min以内，属于单轴设计。钻床的结构如图1~2所示。
2 、功能特性及创新点
2.1 实现多方位的加工
钻床在工作时，钻床的工件托板可以通过摇把左右调节位置，同时工件夹片可以前后调节位置，进而装有钻头的电动机可以通过它上方的活动板来达到二维上的多方位运动。同时电动机下方的U型槽的设计可以使被夹工件进行前后的移动。钻床底部添加的滚轮也可以在一定限度上进行前后的移动。U型槽两处的转动板上装有类似车床上夹取工件的定位装置，可使工件完成沿水平轴的360°旋转，旋转分度装置具有自锁性，每次旋转运动完成都能自锁。通过这些部件来使钻床达到多方位加工工件的目的。
2.2 对工件保护性能的创新
小型钻床装夹工件的地方下端有一个支撑板，它可以大大减轻U型槽滚轮在电动机工作时受到的压力。普通钻床装夹部分设有控制夹紧力功能，U型槽的两侧设计了两个转动板，根据螺旋测微计中棘轮的原理，当夹取工件时的夹紧力达到预定值时，继续转动夹紧螺旋手柄，手柄会发出声响进行报警，这时可通过调节活动块上部的螺栓来控制预调夹紧力，两夹板可根据不同形状、硬度的工件更换，当两个工件夹片夹住加工工件时，加工工件下方两个工件托板之间会存在一定的间隔，这样可在最大程度上保护被夹工件。同时该钻床不需要通过松开固定装置转换工件的放置角度来变换加工角度，这样可以有效提高加工效率，同时可避免在不断变化固定位置的时候造成工件的损坏。
3 、工作步骤和原理
当需要对工件进行钻孔加工时，将固定螺母松开，将工件安置架向内推到滑槽的末端并拧紧固定螺母，此时工件位于支撑架的垂直部分内，通过调整水平活动块在活动支撑杆上的位置，可以将钻头对准待加工位置，固定第二锁紧螺纹钮后可以通过转动转向盘带动垂直推杆向下运动，垂直推杆通过滚珠轴承推动支撑杆架板带动活动支撑杆向下运动，启动电机后，继续下压就可以完成钻孔，松开第一锁紧螺纹钮可以通过转动件调整工件需要加工的角度。这样的设置能够稳定地对工件进行钻孔，在钻杆底端通过套筒安装有一个激光笔，激光笔可在加工工件上显示出钻孔点，这样以便于加工通孔和进行校准；通过转动转盘调节螺杆位置从而控制钻杆的升降，螺杆侧壁的立面绘制有刻度线，在加工
盲孔时，便于辅助控制盲孔深度，便于定位加工。
4 、结语
该便携式小型零件多方位加工钻床选材均为国标型材和标准件，材料价格便宜，易于加工制造，整体造价低廉，市场应用性和推广性极强，非常适用于家庭和小型工厂。在完善加工方法和合理选择材料的基础上，易于批量生产，市场应用前景广阔，能产生巨大的经济应用价值。综合而言，本项目对地区经济具有明显的积极推进作用。
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