中心孔打孔机的设计说明书综述

湘潭大学兴湘学院专业课程设计说明书题目中心孔打孔机的设计专业机械设计制造及其自动化班级机械6班学号 2012964406 姓名方海军指导教师陈睿完成日期 2016 年 01 月 22 日摘要中心打孔机,包括机壳、电机座、电机导轨和两个压杆,所述机壳内具有推块,机壳的顶部具有螺母,螺杆的一端通过螺母穿过机壳的顶部与推块相连,电机导轨与机壳固定连接,电机座通过电机导轨与机壳滑动连接,电机座内具有电机,电机的输出端连接有动力头;所述推块的下端具有滚轮,推块的中部两侧对称开有向上的两个斜槽,每个压杆的一端装有导向轮,导向轮在斜槽内滑动,每个压杆的中部通过回转销与机壳转动连接,每个压杆的另一端也均装有滚轮。

本实用新型的中心打孔机,不仅能快速的夹紧工件,三点快速夹紧,自动定心,实现自动打中心孔的目的。

中、长圆钢工件，加工时圆跳动大，一般须预先钻好中心孔后，再用顶尖定位一端进行车削加工。

本设计的目的在于设计一种专用的中心孔钻孔设备，可方便地对圆钢工件进行中心孔钻孔操作。

关键字：中心钻孔；中心定位；带传动；花键传动AbstractCenter punch, including chassis, motor, rail, and two compressive bar inside the casing has stated push block, the top of the chassis with a nut, one end of the screw nut, through the top of the chassis and blocks are linked together, motor guide rail and the casing is fixed, the motor seat by machine guide rail and slide casing connection, motor seat is, the output of the motor connection power head; As described in the lower end of the block with a roller, block in the middle of the bilateral symmetry runs up two chute, each one end of the push rod is equipped with guide wheel, guide wheel sliding inside the chute, each lever through back to resellers and chassis rotation connection, in the middle of each lever and on the other side of the roller. Center punching machine of the utility model not only can fast clamping workpiece, three fast clamping, automatic centering, the purpose of realizing automatic centering.Round beat, in the long round steel workpiece, processing, generally after good center hole drill in advance, then using top positioning end cutting processing. The purpose of this design is to design a special center hole drilling equipment, easily on round steel workpiece center hole drilling operation.Key words:Center hole；Center positioning；Tape drive；Spline drive目录1 前言 (1)2中心孔打孔技术原理分析与方案选择 (2)2.1中心孔打孔技术要求分析 (2)2.2打孔机基本原理分析与方案选择 (2)3系统总体方案设计 (4)3.1系统总体方案设计 (4)3.2各功能模块方案设计 (4)3.3确定总体布局 (4)3.4执行机构分析及设计 (5)4系统能量流设计 (6)4.1系统能量流设计 (6)4.2动力机的选型 (6)5系统（带传动）设计 (8)5.1确定传动比 (8)5.2 计算功率 (8)5.3 选择带型 (8)5.4确定带轮基准直径 (8)5.5确定中心距和带的基准长度 (9)5.6验算主动轮上的包角 (9)5.7 确定V带的根数 (9)5.8计算初拉力 (10)5.9计算作用在带轮轴上的力 (10)5.10带轮材料及结构 (10)6 轴的设计和校核 (12)6.1带轮传动轴的设计和校核 (12)6.2花键轴的设计和校 (12)7大带轮轴承的校核 (16)8 图例 (18)9 结束语 (20)10参考文献 (21)1 前言中、长圆钢工件，因其尺寸长，加工时圆跳动大，一般需要预先钻好中心孔后，再用顶尖定位一端进行车削加工。

但受车床主轴内孔直径限制，当圆钢直径过大时，不能把其装入车床主轴内钻中心孔，对于这种情况通常钻中心孔的方法是把圆钢压放在镗床工作台的V型铁上定位，通过镗削加工而成。

用镗床钻中心孔，每次都需要装卸工件、找正中心以及主轴镗削进给等操作，效率比较低，且镗床价格贵，用它钻中心孔经济上不合理，因而有必要寻求一种经济实用的钻中心孔方法。

其实钻中心孔的过程比较简单，中心孔的转速基本可以固定，一般为500-800/min，因此可以设计一种功能简单、转速固定的设备钻中心孔。

2 中心孔打孔技术原理分析与方案选择2.1 中心孔打孔技术要求分析中心孔是轴类零件的基准，又是轴类零件的工艺基准，也是轴类零件的测量基准，所以中心孔对轴类零件的作用非常重要。

中心孔有：60,、75、90度，其基准是60、75、90度的圆锥面。

同时也是轴类零件加工的工作面，所以，中心孔工作面质量的好坏，直接影响轴类零件的外圆质量。

在中心孔加工时，工艺方法主要从提高圆锥面质量和加工效率两个方面进行编制的，所以根据轴类零件的不同精度等级的要求和企业的生产现状，确定加工中心孔的工艺方法如下：[1]（1）零件标准公差等级要求为IT10—IT12时，其标准公差值在0.04—0.012mm之间。

中心孔的工艺为：车外圆—车端面—钻中心孔。

（2）零件标准公差等级要求为IT8—IT9时，其标准公差值在0.014—0.036mm之间，中心孔的工艺为：车外圆—车端面—钻中心孔—车端面—钻中心孔—热处理—研中心孔圆锥面。

（3）零件标准公差等级要求为IT6—IT7时，其标准公差值在0.006-0.012mm之间。

中心孔的工艺为：粗车—热处理—（调质）—车外圆—车端面—钻中心孔—车端面—钻中心孔—粗研中心孔圆锥面—热处理—研中心孔圆锥面。

以上加工中心的工艺方法：一方面确保零件两端中心孔轴线同轴度误差控制在公差要求范围之内，另一方面确保中心孔圆锥面的几何形状误差和表面粗糙度控制在允许的范围之内，达到提高加工效率，降低加工成本的目的。

加工中心孔圆锥面的加工方法有很多，最常见的加工方法为中心钻直接加工圆锥面。

因此可以设计一种功能简单、转速固定的设备钻中心孔。

2.2 打孔机基本原理分析与方案选择加工中圆钢有三爪卡盘实现夹紧定位。

圆钢工件成批地放在水平平台上，并可以在上面滚动。

平台上表面水平，这样每个工件的中心高度相对一致，每批工件在钻中心孔时水平平台的高度只需要调整一次即可。

又因工件成批放在水平平台上，更换工件只需要通过滚动实现，不必再使用吊装方法，装卸时间大为减低。

机械传动过程为：电动机通过皮带轮把动力传递到装有钻头的花键轴上，操作驱动花键轴前后移动实现进给运动，完成中心孔钻削加工。

进给运动采用结构简单且容易实现的拨叉方式，手柄带动拨叉运动，然后通过螺栓、轴承等把进给力传递到花键轴上。

调整好钻夹头中心位置与三爪卡盘的中心重合，当卡盘夹紧圆钢工件的外圆后，中心钻的中心与圆钢工件的圆心就会一致，因而保证了工件中心孔的位置尺寸。

[2]3 系统总体方案设计，各功能模块方案设计，确定总体布局3.1 系统总体方案设计此系统主要包括：工件夹持装置，动力系统，进给装置三部分。

工件夹持装置主要为普通可调节高度的水平平台和一个三爪自定心卡盘；动力装置为电动机及皮带轮机构、可实现轴向运动的花键轴；进给装置为手柄带动拨叉拨动固定在花键轴上的轴套带动轴实现轴向进给运动。

3.2 各功能模块方案设计3.2.1 工件夹持装置初步选定卡盘为比较便宜的段圆柱型三爪卡盘，因为此打孔机主要针对大直径的工件，故根据GB/T 4346. 1—2002表2内短圆柱卡盘的参数选择卡盘直径最大D为630mm的卡盘。

3.2.2 动力装置因为工作制为断续周期工作制，载荷很小，故选择电动机为Y系列三相异步电动机，型号初定为Y801—4。

皮带传动为普通的V带传动。

3.2.3 进给装置轴向进给运动的实现要考虑到主轴高速转动的影响，需要特殊处理，是设计的关键。

初步设计为人工扳动手柄转动产生扭矩，经过销轴传递带动拨叉旋转，拨叉又拨动传动螺栓移动，传动螺栓与轴承套为螺纹连接，于是通过轴承套和轴承的传递，花键轴可以实现进给运动。

3.3 确定总体布局图1 中心孔打孔机的结构1. 卡盘2. 钻夹头3. 花键轴4. 手柄5. 大皮带轮6.小皮带轮7.电动机总体布局图如图1所示。

包括定位夹紧部分和传动进给部分。

定位加紧部分由卡盘1和设备架体等组成，实现工件的定位夹紧。

传动进给部分由钻夹头2、花键轴3、大手柄4、大皮带轮5、小皮带轮6和电动机7组成，可以实现钻夹头的转动和轴向进给两种运动，完成钻中心孔加工。

3.4 执行机构分析及设计图2 进给结构示意图1.孔用弹性挡圈2.深沟球轴承3.轴承套4.轴用弹性挡圈5.花键轴6.传动螺栓7.拨叉8.手柄要让高速转动的花键轴5能够产生轴向运动，需要通过轴承2来实现。

因为钻中心孔的进给力不是很大，轴承2可以采用深沟球轴承，它能承受一定的轴向力，而且采用单个轴承传动能有效缩小结构体积，使设备简单轻便。

轴承的轴向定位利用两个弹性挡圈1和4，弹性挡圈承载性能不是很好，不过它们只是在中心钻头钻孔完毕退出工件时才承受较小的轴向力，工作进给力靠轴承套3和轴承2传递，所以不会因受力过大而受到损坏。