机械加工机床工具箱的改进设计探析

胡 军

（常德烟草机械有限责任公司，湖南 常德 415000）

0 引言

从以往机械加工机床工具箱设计来看，大多数工具箱都存在外部结构与内部分层不合理的现象，从而导致在工具箱日常使用中存在诸多问题。在工具箱台面上所放置的工具常常会不经意间被触碰掉，从而损坏了精密的刀具、量具等；不合理的分层导致各种工具没有指定的摆放位置，因此，常常出现胡乱放置的现象；工具箱笨重，没有代步工具，在移动上也存在较大难度。因此，如何设计出一种新型工具箱，对上述问题进行改进就成为本文研究的主要目标。

1 机械加工机床工具箱改进设计方案

机械加工工具箱改进设计背景：工具箱主要是为了存放各种工具，也是工具的一种集合。将工具集中到同一个位置，才有利于管理和拿放。在机械加工机床中，每一台机床都配备有工具箱，因此，如何设计方便、适用的工具箱，就成为设计人员的关注焦点［1］。考虑到原有的工具箱设计在生产中给工人带来的诸多不便，因此制定一个妥善的改进方案：（1）不合理的工具箱上层台面设计，放置在台面上的精密工具容易被触碰掉，从而损坏工具，因此，需要改进工具箱上层台面；（2）改进工具箱的分层，才能够使工具、刀具等有序放置；（3）考虑到机械机床加工旁的工具箱较重，移动较为困难，所以，应对其4个脚进行改进设计。

2 新型工具箱设计的具体内容

2.1 工具箱的装配分析

在工具箱的设计和装配阶段，可以根据装置的二维实体建模和一维平面结构图，了解工具箱的各个环节和部位的装配关系和结构设计，并且可以根据具体的比例切换，得出每一个零件的大概尺寸，有助于工具箱的装配实践。

工具箱的主体部分也即装配的重点部位是工具箱的基本框架以及箱顶、箱底部位，所以在装配工作中，工作人员应首先做好基本框架的装配，保证其角度和整体结构的稳定，然后再进行箱顶和箱底以及工具门的装配，完成工具箱的主体结构。根据上文中笔者对于工具箱的设计方案的调整和改进，工具箱的基本框架应该是圆筒状，其框架的连接是通过板材焊接的方式完成的。此外，在箱底和箱顶的设计上，还增设了两个圆门槽，以使其能够同箱门的圆形结构相对应。与此同时，把两扇圆筒状门分别装在相对应的槽里面，门和槽之间采用间隙配合，以便工作人员根据操作需要可旋转移动打开。工具箱的上盖和箱底是采用焊接的方式和箱内部框架连接固定在一起的。最后，工具箱底部的4个万向脚轮和固定支撑是通过焊接的方式固定连接在箱底上的，万向脚轮的作用是可以任意方向移动工具箱，而固定支撑则可以根据需要将其固定在现有位置上，防止接触过程中的工具箱移动。

2.2 工具箱具体设计分析

将工具箱整体分为4层，第1层可以放置部分轻型物品；第2层放置加力杠、扳手等物品；第3层放置中心钻、顶尖等重型物品；第4层则可以放置操作人员的手套、工作服等日常用品。在底部安装4个代步轮子，便于工具箱的移动。

（1）上箱门的改进设计。工具箱的上箱门，也可代替第一层的盖子，并且在上箱门的表面应设计凹槽，方便上箱门的开关（充当手柄使用）。另外，在上箱门的背面两边，也可安装一个弹性压条，用于固定机械加工中所需观察的图纸，这样就方便机床操作人员随时观察图纸数据，进行合理调整。

（2）前箱门的改进设计。机械加工机床工具箱主要由上箱门、前箱门以及箱体3个部分组成。箱体主要分为4层，除了第1层之外，其余3层都可以分成3个小部分。每一个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。一般来说，前箱门采用折页门的形式，这样方便操作者随时取用、放置工件、量具等。安全是前箱门主要的优点，当操作人员拿出工具后，箱门不会自动打开，人员在附近走动也不会触碰到箱门，这样对人身也是一种保护［2］。

（3）工具箱实际案例。1）框架的设计与建模成型。针对以上阐述，我们设计一个实际的工具箱，以便大家能更加直观地了解到工具箱的构造：工具箱整体框架的高度定为0.9 m，总宽度0.35 m，总长0.4 m。框架总体分为4个层次，从上至下，第1层的高度为0.15 m；第2层到第4层各为0.25 m。根据工具箱技术设计规范，需要采用砂轮对焊缝处进行打磨，之后再用砂纸打磨表面，将一层腻子刮在表面上，再在表面上均匀地涂抹防锈漆。具体框架样式如图1所示。2）底板设计与建模成型。图2为工具箱中每一层的底板，尺寸要求：长0.4 m，宽0.35 m，厚0.005 m。根据工具箱技术设计要求，应先刮一层腻子在层底表面，再均匀地涂抹防锈漆。

图1 框架的实体图

图2 每层底板的实体图

（4）万向脚轮的尺寸与选择。由于万向脚轮属于标准件，可以在市场上购买到。万向脚轮是车轮安装在具有偏心距的支架上，该支架能自由地绕铅垂几何轴线转动。工业脚轮具体见WP13B-50×20，GB/T14688。

2.3 材料的选择及零件间的配合

（1）材料的选择。根据力学的要求以及实际设计中遇到的情况，最终选择45钢来制作工具箱的两扇门，工具箱的箱盖、内部框架、箱底、固定支撑等均采用Q235。（2）零件间的配合连接。箱底层和万向脚轮可以进行固定支撑之间的配合调整。这3个零件需要通过焊接的方式连接在一起，框架与箱底层、层板和框架之间、框架与层挡板之间也是采用焊接方式。在顶层板、内门、外门以及箱底层之间都需要留出一定的间隙，用做门的旋转和打开。

2.4 新型机械加工机床工具箱的设计与原来工具箱的区别

从工具门上来看，之前是开放式的方形门，现在采用的是推拉门；从工具箱脚来看，原来采用的是固定腿，现在使用的是4个代步轮；从层板来看，原先平板是方形，现在采用的是凹槽状板。

3 机械加工机床工具箱设计的价值

工具箱设计的完成，不仅可保障机床操作人员的人身安全，避免以往设计中工件、器具掉落对人员的伤害；另外，新型工具箱可方便地随意移动，大幅提升了工具箱的使用效率，从而更好地为提升了为机械加工机床服务的效率，逐渐地转变为直接经济效益。

4 结语

总之，为了更好地满足机械机床加工的要求，新型工具箱就要考虑到以下几方面技术：（1）工具箱主要由上箱门、前箱门、箱体这3个部分组成；（2）整体分成4层，每一层分为3个小部分，以便工具位置的明确；（3）安装脚轮不仅可固定摆放，也可随意移动箱体。如此的改进设计，不仅可避免以往的工具箱设计为机械加工机床操作带来的不便，也能维护人身安全，更好地为机械加工服务。

［1］刘建辉.浅析机械设备管理中存在的问题及提高机械管理水平的有效方法［J］.广东科技，2011（6）：112～114

［2］刘一芳，岳鹏.机械设备管理中存在的问题及改进措施分析［J］.机电信息，2011（21）：56～57