移動(dòng)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)制造及在工作中的應(yīng)用

張微微，王廣星，姚均鐸，劉海波

（山東瑞祥模具有限公司，山東 濟(jì)寧 272400）

可移動(dòng)工作臺(tái)，是一個(gè)可以方便搬動(dòng)、可以升降的平臺(tái)，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單、體積較小、精度較高，方便在車間內(nèi)的任何角落使用，所以在車間內(nèi)的應(yīng)用非常廣泛。在加工一些體積較大的工件時(shí)，無論是作為電火花的輔助平臺(tái)，還是作為銑床的輔助平臺(tái)，它都可以很好地完成任務(wù)。

1 設(shè)計(jì)原因

最初有這個(gè)打算的時(shí)候，是因?yàn)檐囬g銑床要加工一個(gè)工件，這個(gè)工件要在銑床上銑加工長度，因?yàn)檫@個(gè)工件較長，裝夾到床面上后，因?yàn)樵谕膺叺牟糠痔?，對床面的損壞較大，以至于機(jī)床無法工作，雖然后來車間想辦法，通過把露在床面外邊的部分用各種方式墊起來，雖然完成了這個(gè)任務(wù)，但卻費(fèi)了九牛二虎之力。把露在床面外邊的工件墊起來，有這么幾個(gè)難點(diǎn)：（1）墊的東西結(jié)實(shí)牢固。（2）墊的高度要與床面一樣高度。（3）把工件墊起后，墊的東西要能隨著床面移動(dòng)。（4）墊的東西要必須水平。

為了同時(shí)滿足以上4個(gè)條件，我們就用了一天的時(shí)間，而銑這個(gè)面只用了半小時(shí)。工作效率可想而知。為了在以后加工類似工件時(shí)能夠提高工作效率，設(shè)計(jì)一個(gè)可以移動(dòng)的，能同時(shí)滿足以上條件的工作臺(tái)的想法在大腦中形成。

2 設(shè)計(jì)思路

最初的打算就是為了在銑床上使用，同時(shí)滿足上邊我們提到的那4個(gè)條件，但是因?yàn)槠涫褂玫膹V泛性，我在設(shè)計(jì)的時(shí)候，除了要滿足以上的條件，還要滿足以下條件：（1）搬運(yùn)方便。（2）升降方便。（3）工作臺(tái)方便調(diào)節(jié)水平。

因?yàn)榇斯ぷ髋_(tái)不是固定在同一個(gè)地方使用，放置工作臺(tái)的地面平整度也不一樣，這就要求此工作臺(tái)一定要方便調(diào)節(jié)水平，再加上此工作臺(tái)要輔助的機(jī)床的工作面的高度也不一樣，所以工作臺(tái)的升降也十分重要。設(shè)計(jì)就圍繞這幾個(gè)條件進(jìn)行。

3 前期準(zhǔn)備工作

我們車間有可能用到這個(gè)工作臺(tái)的地方主要有銑床、電火花機(jī)床、劃線平臺(tái)、鉆孔平臺(tái)，根據(jù)這幾個(gè)設(shè)備可能使用到的情況，筆者制定了使用高度和升降范圍，開始繪制圖紙，如圖1所示。

圖1

工作臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)，主要組成部分有：下模板、上模板、導(dǎo)向套、導(dǎo)向柱、升降機(jī)、底座部分等組成。

4 選料

4.1 上下模板的選料

根據(jù)我們車間的使用情況，考慮到45號(hào)鋼的機(jī)械性能，我用45號(hào)鋼作為上下模板的材料，主要是因?yàn)?5號(hào)鋼強(qiáng)度較高，塑性和韌性尚好，屬于綜合力學(xué)性能比較好的鋼，再加上45號(hào)鋼的價(jià)格較為便宜，可以節(jié)省制造成本。因?yàn)樯舷履０迨沁@個(gè)工作臺(tái)上的兩個(gè)主要部件，考慮到使用的長久性，我又對原材料做了調(diào)質(zhì)處理，并且在精加工前為了消除其在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，又把工件重新加熱到100～150℃，保持5～20h，進(jìn)行了時(shí)效。以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸。

4.2 導(dǎo)套和導(dǎo)柱的選料

根據(jù)其使用特點(diǎn)，我選用了20號(hào)鋼半精加工后滲碳淬火，然后再精加工到要求的尺寸。20號(hào)鋼材便宜，并且此鋼材有較好的韌性和塑性，通過滲碳熱處理后，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。為了降低成本，我在備料時(shí)，導(dǎo)柱導(dǎo)套直徑較大法蘭部分單獨(dú)備料，粗加工后焊接再進(jìn)行半精加工，這樣即可以降低了用料費(fèi)用，還為機(jī)加工節(jié)約了時(shí)間。

4.3 升降機(jī)構(gòu)的選擇

在升降動(dòng)力方面，我們一家專業(yè)生產(chǎn)升降機(jī)的廠家，根據(jù)我們的使用要求，我們定制了一款符合我們要求的升降機(jī)。這款升降機(jī)，最大升降重量為2.5t，完全可以滿足我們的使用要求，并且這款升降機(jī)有以下特點(diǎn)，也正是我們所要求的：噪音小、傳動(dòng)平穩(wěn)、使用靈活，靜止?fàn)顟B(tài)或受到?jīng)_撞時(shí)可以自鎖，保證升降物品的安全；動(dòng)力源的廣泛，可以使用電動(dòng)機(jī)或其他動(dòng)力提供設(shè)備，也可使用人工手動(dòng)；安裝靈活，具有不同的結(jié)構(gòu)形式和裝配形式；操作方便靈活，可以按照一定的步驟使用調(diào)節(jié)提升或推進(jìn)的高度或距離。根據(jù)我們的實(shí)際情況，我們首先設(shè)計(jì)的兩臺(tái)是手動(dòng)升降的，手動(dòng)升降雖然費(fèi)力、速度慢，但卻升降靈活、設(shè)計(jì)簡單、升降安全、成本較低，一樣可以滿足我們的使用要求。在選擇這款升降機(jī)的升降高度時(shí)，我們也考慮到了車間經(jīng)常用到的地方，使用范圍和升降高度，決定了導(dǎo)柱及導(dǎo)套的長度。

4.4 底座的選料

底座只是起到支撐作用，要求的就是穩(wěn)定性和上下平面的平整度，考慮到加工問題，我選擇用ZG45作為底座的材料。之所以選用這個(gè)材料，首先，ZG45的材料的機(jī)械性能和45號(hào)鋼的機(jī)械性能基本類似，具有較好的韌性和塑性，但卻可以通過鑄造成型而得到我們想要的形狀，這樣大大減少了材料的成本，因?yàn)殍T造成形，對很多不必要的地方減少了加工，節(jié)約了加工成本。底座因?yàn)橐ㄟ^鑄造來完成，我們選擇了一家信譽(yù)度高，有一定規(guī)模的鑄造廠家為我們鑄造了工作臺(tái)底座毛坯。

4.5 其他零部件的選材

原則上從節(jié)約的角度考慮，方便加工，結(jié)實(shí)耐用，材料性能優(yōu)越，盡量使用我單位現(xiàn)在材。

5 機(jī)械加工

5.1 上下模板的加工

根據(jù)圖紙要求以及裝配的需要，對一些關(guān)鍵尺寸要使用精密設(shè)備進(jìn)行加工。為了能夠保證平行差，模板平面銑加工完成后，要平面磨床加工平面，保證平行差，并且4面一定要加工出一個(gè)基準(zhǔn)角，方便后面的加工。導(dǎo)柱與導(dǎo)套的定位孔的直徑要求以及位置度要求，這些都是比較嚴(yán)格的尺寸，如果加工精度不夠，將直接影響后面的裝配，即使裝配上也會(huì)影響使用，所以加工上下模板上的重要位置及孔徑尺寸時(shí)我選擇使用了高精度的光學(xué)坐標(biāo)鏜床，用此設(shè)備，我們有效地保證了孔徑及孔位置度，保證了此工作臺(tái)的使用及精度。

5.2 對導(dǎo)柱導(dǎo)套的加工

我們選用了內(nèi)外圓磨床，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合尺寸為滑動(dòng)配合，用內(nèi)外圓磨加工完成的導(dǎo)柱及導(dǎo)套，一是可以很好地保證其幾何尺寸，二是可以保證良好的光潔度，保證導(dǎo)柱在導(dǎo)套內(nèi)滑動(dòng)過程中更順暢，不會(huì)被刮傷，從而提高使用壽命。對一些不必要的尺寸，我們可以放大公差降低加工難度，節(jié)約加工時(shí)間。

5.3 裝配

因?yàn)榇斯ぷ髋_(tái)結(jié)構(gòu)簡單，重要尺寸都是用的精密設(shè)備加工的，保證了設(shè)計(jì)要求，所以對裝配來說是一件非常簡單的事情，一般的裝配工人都可以勝任此裝配工作，但要注意在完成裝配后做好導(dǎo)柱與導(dǎo)套間的潤滑，并且搖動(dòng)手柄檢查升降情況，并把工作臺(tái)放到平臺(tái)上檢查安裝后的平行度。上面工作臺(tái)部分和下面的底座部分，我選擇的是通過4個(gè)M16的螺栓連接在一起，這樣既保證了聯(lián)接的牢固性，又方便以后的拆卸。

6 使用說明

6.1 工作臺(tái)的作用說明

全部裝配完成后，整個(gè)移動(dòng)工作臺(tái)就完成了，開始我們提出了幾個(gè)條件：（1）支撐一定要牢固；（2）高度要與床面一樣高度；（3）把工件墊起后，墊的東西要能隨著床面移動(dòng)；（4）墊的東西要必須水平；（5）搬運(yùn)方便；（6）升降方便；（7）工作臺(tái)方便調(diào)節(jié)水平。下面我們逐個(gè)說明如何保證這幾個(gè)條件。這款工作臺(tái)和地面接觸的部分是4個(gè)調(diào)整螺栓，我們選用的是M30的螺栓，強(qiáng)度上沒有問題，保證了整個(gè)工作臺(tái)的安全牢固；在銑床上或者在其它設(shè)備上使用時(shí)，我們可以通過調(diào)節(jié)升降機(jī)也調(diào)節(jié)工作臺(tái)的高度，直到調(diào)節(jié)到所需要的高度；比如，在輔助銑床加工時(shí)，它所輔助的工件要和銑床的銑身一起移動(dòng)，這時(shí)候，我們可以在上模板的上面放上平面軸承，平面軸承上面再放一塊平行差好的平板，再把高度調(diào)節(jié)到所需要的高度，即可以達(dá)到我們的要求；這款工作臺(tái)的水平的調(diào)節(jié)，是通過支撐工作臺(tái)的4個(gè)螺栓來調(diào)節(jié)的，換一個(gè)地方使用時(shí)，首先，要調(diào)節(jié)工作臺(tái)的水平，我們可以把水平議放在上模板上，通過不斷調(diào)節(jié)螺栓實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的水平；搬運(yùn)時(shí)，我們可以用行吊吊至我們需要的地方，或者用平板車推到所需要用的位置；我們可以旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手柄，來完成工作臺(tái)的高低升降。

6.2 需要改進(jìn)的地方

現(xiàn)在投入使用的工作臺(tái)是按照最早的設(shè)計(jì)方案制造的，在使用過程中發(fā)現(xiàn)了一些需要改進(jìn)的地方。因?yàn)榇斯ぷ髋_(tái)在我們單位相當(dāng)實(shí)用，現(xiàn)在制造完成的2臺(tái)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在生產(chǎn)要求，再生產(chǎn)的時(shí)候，我們打算在以下幾個(gè)地方做一下改進(jìn)。首先，優(yōu)化升降系統(tǒng)，把現(xiàn)在手動(dòng)的升降手柄改成電動(dòng)的，給升降機(jī)安裝上調(diào)速電機(jī)，通過控制開關(guān)來完成工作臺(tái)的升降，但是，手動(dòng)升降手柄依然保留，在進(jìn)行一些微調(diào)時(shí)，手動(dòng)升降手柄將會(huì)更加方便。其次，在底座上邊安裝輪子，在搬運(yùn)時(shí)用人力推到所需要使用的地方即可，到了所需要的地方，通過旋轉(zhuǎn)底部的調(diào)節(jié)螺栓使輪子離開地面就可以正常使用。

7 使用實(shí)例

我們的機(jī)加工工廠是一個(gè)規(guī)模中等的機(jī)械加工廠，在加工一些較大工件時(shí)，很多設(shè)備受到限制，有了這樣一個(gè)移動(dòng)工作臺(tái)，很多加工中出現(xiàn)的問題都能解決。

（1）直徑為100mm，長度為4000mm的圓棒需要在X62銑床上加工端面，我們可以把移動(dòng)工作臺(tái)上面放上平面軸承，在平面軸承上面再放上我們提前準(zhǔn)備好的平板，然后通過調(diào)節(jié)底部的調(diào)節(jié)螺栓來調(diào)節(jié)整個(gè)工作臺(tái)的水平，最后通過調(diào)節(jié)手柄把工作臺(tái)的高度調(diào)節(jié)到和X62銑床的高度一致就可以使用了。因?yàn)樯厦娣帕似矫孑S承，最上面的平板可以隨著工件一塊和床身移動(dòng)，不影響銑床的正常加工。

（2）在劃線平臺(tái)上使用也相當(dāng)廣泛，我們單位生產(chǎn)的很多圓形的模具，需要?jiǎng)?2等份的找正線，我們可以用2個(gè)這樣的工作臺(tái)放在劃線平臺(tái)上，調(diào)節(jié)好水平，把高度調(diào)到一樣高，放上我們提前做好的工裝，用平整的圓棒串上工件就可以對工件進(jìn)行劃線。

8 結(jié)語

通過在生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，此工作平臺(tái)基本上可以滿足我們車間的很多要求，為很多設(shè)備提供必要的輔助，使用銑床、電火花機(jī)床、穿孔機(jī)、鉆床等設(shè)備在加工一些較大工件時(shí)更方便，對一些圓形工件劃線也起到了很關(guān)鍵的作用。我們在設(shè)計(jì)制造此工作臺(tái)時(shí)，從實(shí)用的角度出發(fā)，雖然沒有特別高的技術(shù)含量，但卻可以滿足生產(chǎn)需要，并且生產(chǎn)加工簡單，用料節(jié)約，是一臺(tái)非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的輔助設(shè)備。