機械加工機床工具箱的改進設計探析

胡 軍

（常德煙草機械有限責任公司，湖南 常德 415000）

0 引言

從以往機械加工機床工具箱設計來看，大多數工具箱都存在外部結構與內部分層不合理的現象，從而導致在工具箱日常使用中存在諸多問題。在工具箱臺面上所放置的工具常常會不經意間被觸碰掉，從而損壞了精密的刀具、量具等；不合理的分層導致各種工具沒有指定的擺放位置，因此，常常出現胡亂放置的現象；工具箱笨重，沒有代步工具，在移動上也存在較大難度。因此，如何設計出一種新型工具箱，對上述問題進行改進就成為本文研究的主要目標。

1 機械加工機床工具箱改進設計方案

機械加工工具箱改進設計背景：工具箱主要是為了存放各種工具，也是工具的一種集合。將工具集中到同一個位置，才有利于管理和拿放。在機械加工機床中，每一臺機床都配備有工具箱，因此，如何設計方便、適用的工具箱，就成為設計人員的關注焦點［1］。考慮到原有的工具箱設計在生產中給工人帶來的諸多不便，因此制定一個妥善的改進方案：（1）不合理的工具箱上層臺面設計，放置在臺面上的精密工具容易被觸碰掉，從而損壞工具，因此，需要改進工具箱上層臺面；（2）改進工具箱的分層，才能夠使工具、刀具等有序放置；（3）考慮到機械機床加工旁的工具箱較重，移動較為困難，所以，應對其4個腳進行改進設計。

2 新型工具箱設計的具體內容

2.1 工具箱的裝配分析

在工具箱的設計和裝配階段，可以根據裝置的二維實體建模和一維平面結構圖，了解工具箱的各個環節和部位的裝配關系和結構設計，并且可以根據具體的比例切換，得出每一個零件的大概尺寸，有助于工具箱的裝配實踐。

工具箱的主體部分也即裝配的重點部位是工具箱的基本框架以及箱頂、箱底部位，所以在裝配工作中，工作人員應首先做好基本框架的裝配，保證其角度和整體結構的穩定，然后再進行箱頂和箱底以及工具門的裝配，完成工具箱的主體結構。根據上文中筆者對于工具箱的設計方案的調整和改進，工具箱的基本框架應該是圓筒狀，其框架的連接是通過板材焊接的方式完成的。此外，在箱底和箱頂的設計上，還增設了兩個圓門槽，以使其能夠同箱門的圓形結構相對應。與此同時，把兩扇圓筒狀門分別裝在相對應的槽里面，門和槽之間采用間隙配合，以便工作人員根據操作需要可旋轉移動打開。工具箱的上蓋和箱底是采用焊接的方式和箱內部框架連接固定在一起的。最后，工具箱底部的4個萬向腳輪和固定支撐是通過焊接的方式固定連接在箱底上的，萬向腳輪的作用是可以任意方向移動工具箱，而固定支撐則可以根據需要將其固定在現有位置上，防止接觸過程中的工具箱移動。

2.2 工具箱具體設計分析

將工具箱整體分為4層，第1層可以放置部分輕型物品；第2層放置加力杠、扳手等物品；第3層放置中心鉆、頂尖等重型物品；第4層則可以放置操作人員的手套、工作服等日常用品。在底部安裝4個代步輪子，便于工具箱的移動。

（1）上箱門的改進設計。工具箱的上箱門，也可代替第一層的蓋子，并且在上箱門的表面應設計凹槽，方便上箱門的開關（充當手柄使用）。另外，在上箱門的背面兩邊，也可安裝一個彈性壓條，用于固定機械加工中所需觀察的圖紙，這樣就方便機床操作人員隨時觀察圖紙數據，進行合理調整。

（2）前箱門的改進設計。機械加工機床工具箱主要由上箱門、前箱門以及箱體3個部分組成。箱體主要分為4層，除了第1層之外，其余3層都可以分成3個小部分。每一個部分都可以用作不同物品的放置，例如：工件、工具、日用品（手套、工作服）等。一般來說，前箱門采用折頁門的形式，這樣方便操作者隨時取用、放置工件、量具等。安全是前箱門主要的優點，當操作人員拿出工具后，箱門不會自動打開，人員在附近走動也不會觸碰到箱門，這樣對人身也是一種保護［2］。

（3）工具箱實際案例。1）框架的設計與建模成型。針對以上闡述，我們設計一個實際的工具箱，以便大家能更加直觀地了解到工具箱的構造：工具箱整體框架的高度定為0.9 m，總寬度0.35 m，總長0.4 m。框架總體分為4個層次，從上至下，第1層的高度為0.15 m；第2層到第4層各為0.25 m。根據工具箱技術設計規范，需要采用砂輪對焊縫處進行打磨，之后再用砂紙打磨表面，將一層膩子刮在表面上，再在表面上均勻地涂抹防銹漆。具體框架樣式如圖1所示。2）底板設計與建模成型。圖2為工具箱中每一層的底板，尺寸要求：長0.4 m，寬0.35 m，厚0.005 m。根據工具箱技術設計要求，應先刮一層膩子在層底表面，再均勻地涂抹防銹漆。

圖1 框架的實體圖

圖2 每層底板的實體圖

（4）萬向腳輪的尺寸與選擇。由于萬向腳輪屬于標準件，可以在市場上購買到。萬向腳輪是車輪安裝在具有偏心距的支架上，該支架能自由地繞鉛垂幾何軸線轉動。工業腳輪具體見WP13B-50×20，GB/T14688。

2.3 材料的選擇及零件間的配合

（1）材料的選擇。根據力學的要求以及實際設計中遇到的情況，最終選擇45鋼來制作工具箱的兩扇門，工具箱的箱蓋、內部框架、箱底、固定支撐等均采用Q235。（2）零件間的配合連接。箱底層和萬向腳輪可以進行固定支撐之間的配合調整。這3個零件需要通過焊接的方式連接在一起，框架與箱底層、層板和框架之間、框架與層擋板之間也是采用焊接方式。在頂層板、內門、外門以及箱底層之間都需要留出一定的間隙，用做門的旋轉和打開。

2.4 新型機械加工機床工具箱的設計與原來工具箱的區別

從工具門上來看，之前是開放式的方形門，現在采用的是推拉門；從工具箱腳來看，原來采用的是固定腿，現在使用的是4個代步輪；從層板來看，原先平板是方形，現在采用的是凹槽狀板。

3 機械加工機床工具箱設計的價值

工具箱設計的完成，不僅可保障機床操作人員的人身安全，避免以往設計中工件、器具掉落對人員的傷害；另外，新型工具箱可方便地隨意移動，大幅提升了工具箱的使用效率，從而更好地為提升了為機械加工機床服務的效率，逐漸地轉變為直接經濟效益。

4 結語

總之，為了更好地滿足機械機床加工的要求，新型工具箱就要考慮到以下幾方面技術：（1）工具箱主要由上箱門、前箱門、箱體這3個部分組成；（2）整體分成4層，每一層分為3個小部分，以便工具位置的明確；（3）安裝腳輪不僅可固定擺放，也可隨意移動箱體。如此的改進設計，不僅可避免以往的工具箱設計為機械加工機床操作帶來的不便，也能維護人身安全，更好地為機械加工服務。

［1］劉建輝.淺析機械設備管理中存在的問題及提高機械管理水平的有效方法［J］.廣東科技，2011（6）：112～114

［2］劉一芳，岳鵬.機械設備管理中存在的問題及改進措施分析［J］.機電信息，2011（21）：56～57