集裝箱木地板簡(jiǎn)易排鉆機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)初探

李中波

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)生產(chǎn)力日益發(fā)展，物流業(yè)作為經(jīng)濟(jì)體重要的一部分，也得到了很好的發(fā)展。集裝箱運(yùn)輸因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在物流行業(yè)中應(yīng)用廣泛。本文就集裝箱木地板簡(jiǎn)易排鉆機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

【關(guān)鍵詞】集裝箱木地板；簡(jiǎn)易排鉆；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

一.集裝箱加工分析

排鉆加工是現(xiàn)代機(jī)械加工的一種重要加工方式，在加工行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。排加工克服了手工加工的缺點(diǎn)，加工機(jī)械化，集成化，效率更高。

圖1集裝箱木地板加工示意圖

1.排鉆加工特點(diǎn)及組成

1.1排鉆加工特點(diǎn)

（1）加工量大，一次可以同時(shí)加工多個(gè)孔；

（2）加工效率高，可以連續(xù)、批量加工；

（3）排鉆系統(tǒng)工作穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，維修方便；

1.2排鉆組成

本簡(jiǎn)易排鉆機(jī)構(gòu)主要由機(jī)架、電鉆和控制開關(guān)組成。

圖2排鉆架總裝配圖

圖3排鉆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1.2.1 機(jī)架

機(jī)架由鋼結(jié)構(gòu)組成。機(jī)構(gòu)主體為普通熱軋工字鋼。鋼條并行排列，鋼材通過(guò)鋼板連接塊，使用螺栓固定連接，其上端有扁鋼連接，下端固定分鉆。分鉆可獨(dú)立工作，并行用螺母和固定板安裝在固定架下端。

圖4固定架簡(jiǎn)圖（橫截面）

1.2.2電鉆

電鉆是排鉆機(jī)構(gòu)的工作部分，負(fù)責(zé)對(duì)集裝箱木地板進(jìn)行鉆孔加工。鉆孔時(shí)，電鉆受到自身重力和機(jī)架重力的雙重壓力，向下鉆削完成鉆孔。

1.2.3 控制開關(guān)

控制開關(guān)由分開關(guān)和總控制開關(guān)組成，采用普通按鈕式開關(guān)。

2.2 鉆削要素

1.鉆削速度

鉆削速度指主切削刃外緣處的線速度，以Vc表示

Vc=nπd/1000 m/s（1.1）

式中n-鉆頭（或工件）的轉(zhuǎn)數(shù)（r/s）；

d—鉆頭外緣處直徑（mm）。

2.進(jìn)給量

每鉆進(jìn)給量：是鉆床進(jìn)給標(biāo)牌上給出的最常用表達(dá)形式，是指鉆頭轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)相對(duì)于工作的軸向移動(dòng)量，以Fn表示，單位為（mm/r）。

每齒進(jìn)給量：鉆頭有兩個(gè)刀齒，鉆頭轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)刀齒相對(duì)于工件的軸向移動(dòng)量，稱每齒進(jìn)給量，以Fz表示（mm/Z）。

每分進(jìn)給量：也稱進(jìn)給速度，是指鉆頭在單位時(shí)間內(nèi)（每分鐘）相對(duì)于工件的軸向移動(dòng)量，以Vf表示

Vf=n fz z mm/min（1.2）

n為刀具或工件轉(zhuǎn)速.單位為r/min，fz為每齒進(jìn)給量，z為刀齒數(shù)

3.切削深度

在基面內(nèi)垂直與鉆頭軸線測(cè)量的切削層尺寸（或者指待加工表面與已知加工表面間的距離）。

2.3 鉆削力學(xué)計(jì)算

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果資料顯示，標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭鉆削負(fù)載在各切削刃上之分配比例如下表一所示。由表中可得知，鉆削一般材料時(shí)，軸向負(fù)載主要來(lái)自橫刃，約佔(zhàn)總軸向力的57﹪；而扭矩主要主切削刃產(chǎn)生，約佔(zhàn)總扭矩的80﹪。

Ff（N）、鉆削扭矩和切削功率可利用以下實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算得知：

表3.1鉆削負(fù)荷分配表

鉆削負(fù)載主切削刃橫刃刃帶

進(jìn)給負(fù)載Ff40﹪57﹪3﹪

扭矩Me78﹪10﹪12﹪標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭鉆削時(shí)的進(jìn)給負(fù)載

本排鉆裝置采用高速鋼材料標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆，鉆頭直徑d0=8mm，進(jìn)給f=0.2mm/r，由鉆削力公式和扭矩公式可算得鉆孔所需進(jìn)給力和電鉆工作時(shí)克服鉆削運(yùn)動(dòng)所需的扭矩。電鉆轉(zhuǎn)速400 r/min .。經(jīng)計(jì)算Ff=2958N，M =14.06N·m，鉆削功率 P=589 W

加工木質(zhì)材料部分受力情況

排鉆在鉆削木地板表面3mm鋼材（Q235）時(shí)的鉆削參數(shù)如上。當(dāng)鉆頭鉆穿鋼板后，由于木質(zhì)材料力學(xué)性能比普通鋼材差很多，其鉆削力和鉆削扭矩都小很多，在電鉆工作狀態(tài)不變，進(jìn)給力不變的情況下，鉆削工作完全可以正常進(jìn)行，在此我們不另行計(jì)算。

二.設(shè)計(jì)結(jié)果與展望

1.設(shè)計(jì)結(jié)果

集裝箱地板有兩部分組成，地板上層覆蓋有一層厚度為3mm的普通A3（既現(xiàn)在的Q235鋼）鋼鋼板，地板下層是厚度為30mm的木質(zhì)部分。地板加工要求是在總加工長(zhǎng)度為3米橫截面上鉆孔，孔距200mm，需要加工16個(gè)孔。加工普通鋼材，如果鋼材硬度不是很高，我們可以選用市場(chǎng)上銷售刀具。本設(shè)計(jì)需要加工的A3鋼，我們可以選用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆對(duì)其加工，刀具材料為高速鋼。選用考慮因素主要是性能和價(jià)格兩個(gè)。高速鋼標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆既能滿足對(duì)鋼材的加工要求，而且由于其已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)規(guī)?；?，不同廠家生產(chǎn)的刀具可以通用，來(lái)源豐富，價(jià)格便宜，節(jié)約成本。另一加工部分是對(duì)30mm木質(zhì)鉆孔。在集裝箱木地板加工中，木質(zhì)材料上覆蓋有一層鋼板，因此對(duì)其加工要求是能把木質(zhì)部分鉆穿。考慮到加工的連續(xù)性，我們應(yīng)盡可能一次完成對(duì)地板的加工，所以我們加工鋼板與加工木板采用同樣的刀具，刀具選用的標(biāo)準(zhǔn)采用加工鋼板的標(biāo)準(zhǔn)。

本設(shè)計(jì)排鉆機(jī)構(gòu)由16個(gè)分鉆組成，排距200mm，鉆頭統(tǒng)一采用直徑為8mm的標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆。分鉆排列在總長(zhǎng)為3.1米的固定架上。固定架由兩根普通熱軋工字鋼構(gòu)成，工字鋼平行排列，最外端寬度260mm，采用扁鋼連接，使用螺栓連接。

2.設(shè)計(jì)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議

針對(duì)加工對(duì)象及加工要求，本設(shè)計(jì)采取了簡(jiǎn)約化設(shè)計(jì)的原則，設(shè)計(jì)使用材料均在市場(chǎng)上可以買到，而且材料選取都是通用的、常見的，材料價(jià)格便宜，來(lái)源廣泛，加工使用簡(jiǎn)單通用性強(qiáng)。排鉆機(jī)構(gòu)能滿足對(duì)集裝箱木地板的加工要求。

本設(shè)計(jì)最大的是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)構(gòu)造價(jià)便宜、維護(hù)方便，而且使用標(biāo)準(zhǔn)化材料，方便生產(chǎn)加工。整個(gè)架構(gòu)安裝上電機(jī)后，立刻可以投入生產(chǎn)。由于各部件多采用螺栓連接固定，長(zhǎng)期使用會(huì)出現(xiàn)連接松動(dòng)等缺點(diǎn)，所以使用一段時(shí)間后，要對(duì)機(jī)架進(jìn)行安全檢查。

綜合本排鉆機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，考慮實(shí)際生產(chǎn)加工情況，對(duì)于特定的加工要求和加工量，可以采用本設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。如果要求加工高、加工范圍大，加工量巨大，機(jī)構(gòu)使用壽命超長(zhǎng)等，此機(jī)構(gòu)只能作為參照，機(jī)構(gòu)的個(gè)部件都必須進(jìn)行升級(jí)，更換使用材料，使用高強(qiáng)度的鋼材或改用鑄造結(jié)構(gòu)；還要給機(jī)構(gòu)安裝精確的測(cè)量系統(tǒng)以及數(shù)控系統(tǒng)，使用非接觸式檢測(cè)等智能化手段。

參考文獻(xiàn)

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