移動工作臺的設計制造及在工作中的應用

張微微，王廣星，姚均鐸，劉海波

（山東瑞祥模具有限公司，山東 濟寧 272400）

可移動工作臺，是一個可以方便搬動、可以升降的平臺，因為其結構簡單、體積較小、精度較高，方便在車間內的任何角落使用，所以在車間內的應用非常廣泛。在加工一些體積較大的工件時，無論是作為電火花的輔助平臺，還是作為銑床的輔助平臺，它都可以很好地完成任務。

1 設計原因

最初有這個打算的時候，是因為車間銑床要加工一個工件，這個工件要在銑床上銑加工長度，因為這個工件較長，裝夾到床面上后，因為在外邊的部分太多，對床面的損壞較大，以至于機床無法工作，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，雖然完成了這個任務，但卻費了九牛二虎之力。把露在床面外邊的工件墊起來，有這么幾個難點：（1）墊的東西結實牢固。（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。（4）墊的東西要必須水平。

為了同時滿足以上4個條件，我們就用了一天的時間，而銑這個面只用了半小時。工作效率可想而知。為了在以后加工類似工件時能夠提高工作效率，設計一個可以移動的，能同時滿足以上條件的工作臺的想法在大腦中形成。

2 設計思路

最初的打算就是為了在銑床上使用，同時滿足上邊我們提到的那4個條件，但是因為其使用的廣泛性，我在設計的時候，除了要滿足以上的條件，還要滿足以下條件：（1）搬運方便。（2）升降方便。（3）工作臺方便調節水平。

因為此工作臺不是固定在同一個地方使用，放置工作臺的地面平整度也不一樣，這就要求此工作臺一定要方便調節水平，再加上此工作臺要輔助的機床的工作面的高度也不一樣，所以工作臺的升降也十分重要。設計就圍繞這幾個條件進行。

3 前期準備工作

我們車間有可能用到這個工作臺的地方主要有銑床、電火花機床、劃線平臺、鉆孔平臺，根據這幾個設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

工作臺的基本結構，主要組成部分有：下模板、上模板、導向套、導向柱、升降機、底座部分等組成。

4 選料

4.1 上下模板的選料

根據我們車間的使用情況，考慮到45號鋼的機械性能，我用45號鋼作為上下模板的材料，主要是因為45號鋼強度較高，塑性和韌性尚好，屬于綜合力學性能比較好的鋼，再加上45號鋼的價格較為便宜，可以節省制造成本。因為上下模板是這個工作臺上的兩個主要部件，考慮到使用的長久性，我又對原材料做了調質處理，并且在精加工前為了消除其在長期使用中尺寸、形狀發生變化，又把工件重新加熱到100～150℃，保持5～20h，進行了時效。以消除殘余應力，穩定鋼材組織和尺寸。

4.2 導套和導柱的選料

根據其使用特點，我選用了20號鋼半精加工后滲碳淬火，然后再精加工到要求的尺寸。20號鋼材便宜，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，導柱導套直徑較大法蘭部分單獨備料，粗加工后焊接再進行半精加工，這樣即可以降低了用料費用，還為機加工節約了時間。

4.3 升降機構的選擇

在升降動力方面，我們一家專業生產升降機的廠家，根據我們的使用要求，我們定制了一款符合我們要求的升降機。這款升降機，最大升降重量為2.5t，完全可以滿足我們的使用要求，并且這款升降機有以下特點，也正是我們所要求的：噪音小、傳動平穩、使用靈活，靜止狀態或受到沖撞時可以自鎖，保證升降物品的安全；動力源的廣泛，可以使用電動機或其他動力提供設備，也可使用人工手動；安裝靈活，具有不同的結構形式和裝配形式；操作方便靈活，可以按照一定的步驟使用調節提升或推進的高度或距離。根據我們的實際情況，我們首先設計的兩臺是手動升降的，手動升降雖然費力、速度慢，但卻升降靈活、設計簡單、升降安全、成本較低，一樣可以滿足我們的使用要求。在選擇這款升降機的升降高度時，我們也考慮到了車間經常用到的地方，使用范圍和升降高度，決定了導柱及導套的長度。

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。之所以選用這個材料，首先，ZG45的材料的機械性能和45號鋼的機械性能基本類似，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，因為鑄造成形，對很多不必要的地方減少了加工，節約了加工成本。底座因為要通過鑄造來完成，我們選擇了一家信譽度高，有一定規模的鑄造廠家為我們鑄造了工作臺底座毛坯。

4.5 其他零部件的選材

原則上從節約的角度考慮，方便加工，結實耐用，材料性能優越，盡量使用我單位現在材。

5 機械加工

5.1 上下模板的加工

根據圖紙要求以及裝配的需要，對一些關鍵尺寸要使用精密設備進行加工。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基準角，方便后面的加工。導柱與導套的定位孔的直徑要求以及位置度要求，這些都是比較嚴格的尺寸，如果加工精度不夠，將直接影響后面的裝配，即使裝配上也會影響使用，所以加工上下模板上的重要位置及孔徑尺寸時我選擇使用了高精度的光學坐標鏜床，用此設備，我們有效地保證了孔徑及孔位置度，保證了此工作臺的使用及精度。

5.2 對導柱導套的加工

我們選用了內外圓磨床，導柱和導套的配合尺寸為滑動配合，用內外圓磨加工完成的導柱及導套，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，保證導柱在導套內滑動過程中更順暢，不會被刮傷，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，節約加工時間。

5.3 裝配

因為此工作臺結構簡單，重要尺寸都是用的精密設備加工的，保證了設計要求，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柱與導套間的潤滑，并且搖動手柄檢查升降情況，并把工作臺放到平臺上檢查安裝后的平行度。上面工作臺部分和下面的底座部分，我選擇的是通過4個M16的螺栓連接在一起，這樣既保證了聯接的牢固性，又方便以后的拆卸。

6 使用說明

6.1 工作臺的作用說明

全部裝配完成后，整個移動工作臺就完成了，開始我們提出了幾個條件：（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；（4）墊的東西要必須水平；（5）搬運方便；（6）升降方便；（7）工作臺方便調節水平。下面我們逐個說明如何保證這幾個條件。這款工作臺和地面接觸的部分是4個調整螺栓，我們選用的是M30的螺栓，強度上沒有問題，保證了整個工作臺的安全牢固；在銑床上或者在其它設備上使用時，我們可以通過調節升降機也調節工作臺的高度，直到調節到所需要的高度；比如，在輔助銑床加工時，它所輔助的工件要和銑床的銑身一起移動，這時候，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，再把高度調節到所需要的高度，即可以達到我們的要求；這款工作臺的水平的調節，是通過支撐工作臺的4個螺栓來調節的，換一個地方使用時，首先，要調節工作臺的水平，我們可以把水平議放在上模板上，通過不斷調節螺栓實現工作臺的水平；搬運時，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；我們可以旋轉調節手柄，來完成工作臺的高低升降。

6.2 需要改進的地方

現在投入使用的工作臺是按照最早的設計方案制造的，在使用過程中發現了一些需要改進的地方。因為此工作臺在我們單位相當實用，現在制造完成的2臺已經無法滿足現在生產要求，再生產的時候，我們打算在以下幾個地方做一下改進。首先，優化升降系統，把現在手動的升降手柄改成電動的，給升降機安裝上調速電機，通過控制開關來完成工作臺的升降，但是，手動升降手柄依然保留，在進行一些微調時，手動升降手柄將會更加方便。其次，在底座上邊安裝輪子，在搬運時用人力推到所需要使用的地方即可，到了所需要的地方，通過旋轉底部的調節螺栓使輪子離開地面就可以正常使用。

7 使用實例

我們的機加工工廠是一個規模中等的機械加工廠，在加工一些較大工件時，很多設備受到限制，有了這樣一個移動工作臺，很多加工中出現的問題都能解決。

（1）直徑為100mm，長度為4000mm的圓棒需要在X62銑床上加工端面，我們可以把移動工作臺上面放上平面軸承，在平面軸承上面再放上我們提前準備好的平板，然后通過調節底部的調節螺栓來調節整個工作臺的水平，最后通過調節手柄把工作臺的高度調節到和X62銑床的高度一致就可以使用了。因為上面放了平面軸承，最上面的平板可以隨著工件一塊和床身移動，不影響銑床的正常加工。

（2）在劃線平臺上使用也相當廣泛，我們單位生產的很多圓形的模具，需要劃12等份的找正線，我們可以用2個這樣的工作臺放在劃線平臺上，調節好水平，把高度調到一樣高，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行劃線。

8 結語

通過在生產中的實際應用，此工作平臺基本上可以滿足我們車間的很多要求，為很多設備提供必要的輔助，使用銑床、電火花機床、穿孔機、鉆床等設備在加工一些較大工件時更方便，對一些圓形工件劃線也起到了很關鍵的作用。我們在設計制造此工作臺時，從實用的角度出發，雖然沒有特別高的技術含量，但卻可以滿足生產需要，并且生產加工簡單，用料節約，是一臺非常經濟實用的輔助設備。