淺談龍門移動式加工中心的地基圖設(shè)計

蔣麗蓉，李 軍

（桂林機床股份有限公司，廣西 桂林 541001）

淺談龍門移動式加工中心的地基圖設(shè)計

蔣麗蓉，李 軍

（桂林機床股份有限公司，廣西 桂林 541001）

通過實例設(shè)計，闡述了大型龍門移動式加工中心基礎(chǔ)設(shè)計時需要注意的事項，了解了機床基礎(chǔ)的平面布置、地腳螺栓孔的大小及分布、基礎(chǔ)的隔振等，為同類型機床在平面布置及基礎(chǔ)設(shè)計上提供了一定的借鑒價值。

龍門移動加工中心；地基圖；機床基礎(chǔ)；地腳螺栓；防振溝

隨著經(jīng)濟的發(fā)展、科技的進步，龍門移動式加工中心在各行業(yè)中的應(yīng)用也越來越多。設(shè)計師在滿足整個機床各項性能的同時，還應(yīng)注意到機床到用戶廠家安裝時的基礎(chǔ)設(shè)計。機床的基礎(chǔ)可以起到承受負荷并吸收振動，提高機床的整體剛性，保持機床的加工精度和延長它的使用壽命的作用。因此，應(yīng)該重視機床的基礎(chǔ)設(shè)計，而機床的地基圖是機床地基施工、檢驗和驗收的主要依據(jù)。通過為某用戶設(shè)計的龍門移動式加工中心中（XHZ2925/8）的地基圖來剖析地基圖設(shè)計時所需注意的事項。本文主要針對大型龍門移動式機床在安裝時汲及的平面布置、基礎(chǔ)設(shè)計方面進行研究，通過實例在實際安裝過程中總結(jié)的經(jīng)驗來加以說明，以期對同類型機床在平面布置及基礎(chǔ)設(shè)計上提供一定的借鑒價值。

1 機床的平面布置

在地基圖上應(yīng)明確標示機床與基礎(chǔ)安裝聯(lián)結(jié)面的輪廓尺寸、地腳螺栓孔的大小及相互位置、預(yù)埋零件、管道和在基礎(chǔ)內(nèi)應(yīng)開設(shè)的槽、洞、孔等的位置及尺寸。

（1）基礎(chǔ)外形尺寸的確定

首先根據(jù)機床的外形尺寸（主要是底座上移動部件的極限位置）來確定基礎(chǔ)的外形尺寸。基礎(chǔ)平面尺寸不應(yīng)小于機床支承面積的外廓尺寸，為了便于機床的安裝、維修及操作安全，機床基礎(chǔ)每邊可比底座寬300～1 000mm，大型機床取值偏大（如地基下沉應(yīng)充分考慮工人對機床的安裝問題）。此機床根據(jù)用戶要求整體地基下沉750mm，為了便于調(diào)整地腳墊鐵，機床側(cè)面距地基邊的距離為750mm，考慮操作站一般在右側(cè)，同時裝有縱向坦克鏈、樓梯等附件，為避免它們與基礎(chǔ)側(cè)面干涉，右邊距離比左邊要寬1 000mm。如果機床靠墻安裝時，大型機床與墻之間的距離不小于800～1 500mm；電柜放置在靠墻一側(cè)時，與墻的距離不小于600mm（如圖1所示），以便于對電柜內(nèi)的電氣元件的安裝及調(diào)試及以后的維修。

圖1 機床正面示意圖

地基是否下沉，以用戶廠家的實際情況為主，大型機床為了節(jié)省空間及便于工件的吊裝一般以地基下沉為主。

（2）外部電源線槽的布置

在做機床地基圖設(shè)計時，設(shè)計師還應(yīng)考慮機床外部電源的預(yù)埋位置及地線接口，預(yù)留電線槽，寬度以機床電纜的多少為主（這里取120×100mm）。一般預(yù)埋位置距機床底座移動部件行程中心或略偏后一點。

如圖2所示，電柜一般靠近外部電源線端，這樣可以節(jié)約電纜線的材料成本。同時需在地基圖上標明，機床電源采用三相交流供電，電壓為380±10%V，頻率為50±2%Hz。如電壓波動大，應(yīng)使用交流穩(wěn)壓電源供電。相線及接地線用25mm2的多股銅導(dǎo)線。零線與地線必須分開，用戶的設(shè)備專用地線的接地電阻應(yīng)燮3Ω。

圖2 地基平面示意圖

2 地基螺栓的設(shè)計

在機床地基圖上應(yīng)明確的標識清楚預(yù)留地腳螺栓孔的形狀和尺寸及各孔之間的相互關(guān)聯(lián)尺寸。實際上在設(shè)計機床底座的時候，設(shè)計師應(yīng)根據(jù)機床重量、外形尺寸、工作條件、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性等因素來確定地腳螺栓的直徑、長度、數(shù)量及間距問題。

（1）地腳螺栓的確定

地腳螺栓的確定決定了調(diào)整墊鐵的數(shù)量和總面積也就決定了地腳螺栓的大小及數(shù)量。墊鐵總面積和墊鐵組數(shù)分別由公式確定：

式中，

A為墊鐵底面的總面積，cm2；

Q1為機床和最大工件的總重量，kgf；

Q2為地腳螺栓的總擰緊力，一般取地腳螺栓抗拉強度值，kgf；

R為混凝土設(shè)計抗壓強度，kgf/cm2；

C為安全系數(shù)，一般取1.5～3;

Z為墊鐵的組數(shù)；

K為有效接觸系數(shù)，一般為0.65～0.85；

F為每一組墊鐵的底面積，cm2。

通過計算可得出調(diào)整墊鐵的數(shù)量也就是地腳螺栓的數(shù)量。因龍門移動式加工中心的底座較長，為了增強基礎(chǔ)對底座剛度，可適當增加地腳螺栓和相應(yīng)墊鐵的數(shù)量，但并不是越多越好，為了調(diào)整時不相互影響，最小距離L可按下式計算：L≥3（F為一個墊鐵與基礎(chǔ)的接觸面積），一般地腳螺栓間距選為500～1 000mm。通過計算選擇，此機床地腳螺栓的大小為M30X700，間距為600mm。所以，根據(jù)螺栓的直徑通過手冊推薦表來確定基礎(chǔ)上預(yù)留地腳螺栓孔的形狀為錐孔200×200(如圖3所示)。地腳螺栓和支承盡可能是對稱均勻分布的。設(shè)計師在設(shè)計機床底座時就應(yīng)充分考慮到后緒的機床安裝，它們是相相輔相成的，密不可分的。混凝土基礎(chǔ)上預(yù)留地腳螺栓孔的孔邊至基礎(chǔ)邊距離不應(yīng)小于100mm，預(yù)留孔的深度h根據(jù)地腳螺栓的長度來決定，一般h=L+100=800mm（地腳螺栓預(yù)留孔底處混凝土凈厚不應(yīng)小于100mm）。

圖3 地基截面示意圖

（2）基礎(chǔ)厚度的確定

機床安裝在單獨基礎(chǔ)上時，基礎(chǔ)的厚度可依據(jù)手冊內(nèi)推薦表格中的公式來確定,龍門銑床的基礎(chǔ)厚度=0.3+0.075L=0.3+0.075×14.4=1.11m(L為機床外形長度，m)，此處可圓整為1.2m，因為機床基礎(chǔ)的長度大于11m，而且機床的移動部件的重量較大（大約70 T），為了保證整個機床基礎(chǔ)的整體剛性，按彈性地基梁、板計算后，可在整個機床基礎(chǔ)的下層面配置兩層準12間距為200×200的鋼筋網(wǎng)，又因工作臺的地基面低于底座地基面，為了避免移動部件移動時造成側(cè)面基礎(chǔ)局部開裂或傾斜，需在斷面處側(cè)面增加一板準12間距為200×200的鋼筋網(wǎng)，直接相連至基礎(chǔ)下面的鋼筋網(wǎng)，同時側(cè)面增加斜拉鋼筋網(wǎng)，增強整個機床基礎(chǔ)的剛度及穩(wěn)定性。

（3）機床附件的位置

與地基基礎(chǔ)相關(guān)的主要附件是指水箱、排屑器、附件銑頭庫、落地刀庫的擺放位置。常規(guī)需注意的是水箱、排屑器的位置，一般大型機床都配有，設(shè)計地基圖時還應(yīng)預(yù)留水箱的凹坑位置，位置的大小應(yīng)遠大于水箱的實際外形尺寸（比實際寬200～500mm），以便于水箱的安裝，凹坑深度的位置以水箱安裝好后水箱上平面低于排屑器排水口的位置，便于水的循環(huán)回收。如地基下沉較深時，還要注意到排屑器的出鐵屑口是否高于地平面，鐵屑的回收方式是否要在地基上作輔助設(shè)計，具體情況據(jù)機床的具體布置而定。

（4）防振溝的設(shè)計

在設(shè)計完機床的主要基礎(chǔ)設(shè)計后，還應(yīng)考慮機床的防振措施，盡量減少外界的振動源對它的影響，也避免它自身振動引起其它機床加工精度的變化。防振溝一般設(shè)置在機床周圍，隔振溝的隔振效果取決于溝的深度與表面波長的比值，溝深H必須大于0.3 LR（LR指瑞利波長，m）時，隔振溝方能起隔振作用，但隔振效率也并不是隨著溝深加大而增加的，當隔振效率為80%時，則無論增加溝或溝的數(shù)目，甚至增加溝的寬度，隔振效果都不會明顯的增加。溝的寬度深度可根據(jù)機床的外形尺寸及重量進行合理的設(shè)計，地基基礎(chǔ)澆灌后可在溝內(nèi)填入松散材料（如沙子），隔振溝還要防水、防潮、以及方便垃圾的清除，隔振溝的上面應(yīng)鋪蓋蓋板，蓋板還應(yīng)與地面以縫的形式脫開，以避免振動的傳遞。

通過以上分析計算，一臺機床的地基圖設(shè)計就基本定型了。地基圖上還應(yīng)備注一些技術(shù)說明，首先是做基礎(chǔ)用的混凝土標號（大于100號）及水泥標號（大于400號）。當基礎(chǔ)建立在不同地基土上時還應(yīng)做相應(yīng)的地基土承載力的計算，如遇特殊情況時需請專業(yè)的地質(zhì)研究設(shè)計院進行地基勘察處理,這里不作詳細的討論。一般情況，用作機床基礎(chǔ)防油也是非常重要的，可以通過改善混凝土的成分比例、摻入各種外加劑、采用新品種水泥和機床基礎(chǔ)的地基土容許承載力大于10 T/m2。再者，還可以通過混凝土隔離層、聚合物浸漬混凝土等施工工藝及表面涂層處理等。各用戶廠家可根據(jù)自己的實際情況采取合適的方式來進行防油。當然，設(shè)計師設(shè)計機床時就應(yīng)該做好防漏油的措施。最后還需強度在制作整個地基平面時要求同一水平面的基礎(chǔ)平面起伏不超過10mm，便于機床的調(diào)整。

3 結(jié)束語

機床地基圖的設(shè)計與機床的總體設(shè)計是密不可分的，特別是與機床底座的設(shè)計相輔相成的；在決定機床底座結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時，也決定了機床地基的主要設(shè)計，如地腳螺栓的布置，排屑器、水箱的放置，氣站的位置都相應(yīng)的決定了地基的布局。通過對機床地基圖設(shè)計的了解，使設(shè)計師在以后的機床設(shè)計中設(shè)計出更合理，更人性化的好機床。

[1]GB 50040-1996，動力機器基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

Foundation Design ofGantry-Type Movable Machining Center

JIANG LI-rong，LIJun
(Guilin Machine Tool Co.，Ltd.，Guilin Guangxi541001，China)

Issues be noticed for the foundation design of large gantry-typemovablemachining center through examples such as accounting for the horizontal layout ofmachine foundation,big or small and distribute of the anchor hole,antivibration of the foundation etc.provides a valuable reference about the horizontal layout and foundation projects of the samemachine.

gantrymachine center；foundation drawing；machine foundation；foundation bolt；antivibration dith

TG542

B

1672-545X（2014）04-0127-03

2014-01-07

蔣麗蓉（1976—），女，廣西桂林人，工程師，主要從事大型數(shù)控龍門銑床設(shè)計；李 軍（1973—），男，廣西桂林人，工程師，主要從事普通龍門銑床設(shè)計。