机械加工设备基础工艺条件设计研究

杨 杰 池 力 陈云雷

中国航空规划设计研究总院有限公司 北京 100120

一 引言

机械加工设备（以下简称机加设备）精度越来越高，设备精度不仅依靠设计、制造技术，设备基础对其加工精度亦至关重要。一般需要将该类设备置于独立的基础上，满足正常运行需求，并减少对环境的不利影响。基础足够的强度、刚度和稳定性，能够保证设备的加工精度，并延长使用寿命。优良的基础设计能够有效减少设备对厂房、人员和其他设备的不利影响。然而，设备基础设计涉及专业多、内容杂，工艺条件设计难度较大。因此，针对精密机加设备基础的工艺条件设计的研究，对于保证设备正常运行、减少对厂房环境影响和提高设计效率具有重要意义。

因此，本文首先研究常规设备基础条件，形成工艺条件设计方法和流程；然后，深入研究精密机加设备的基础设计要点。

二 常规设备基础工艺条件设计方法研究

工艺条件设计首先应保证条件的全面性、准确性，才能保证基础满足设备使用需求，设计过程一般包括了解设备特点、明确专业要求、设计工艺条件。

1 了解设备特点

为保证基础满足设备安装、使用要求，首先明确设备构成、作用,运行方式、操作方式等；其次明确设备的水、电、动力、环境、空间等需求；最后明确设备对环境的物理、化学等的负面影响。在此基础上，结合基础设计涉及专业，初步拟定条件要素。

2 明确专业要求

在充分了解设备特点的基础上，分专业整理基础设计条件，各专业要素如下：

建筑专业包括表面设计、隔振设计、定位设计，表面设计含水平度、防水、防油、防渗漏、防腐蚀，隔振设计含隔振形式、隔振材料等，定位设计用于确定设备位置。

结构专业主要设计基础实体，主要包括设备技术参数、图纸、基础要求、基础资料和地勘资料等。

动力专业包括压缩空气、真空、供热、气体供应、油类及冷却液等要素，各要素均涉及压力、流量、品质、使用点、载荷系数、用气系数等。

电气专业包括电源、照明和接地等要素，电源设计重点含电压、功率、频率、电流、供电品质、使用点等。

给排水专业包括给水、排水，细化要素包含用水性质、用水方式、水量、水质等。

暖通专业包括通风和空气调节（温度、湿度），细化要素包括方式、风量、有害物质、温度梯度、湿度梯度等。

弱电专业设计网络类别、位置和数量等。

3 设计工艺条件

在前述工作基础上，按专业设计工艺条件，包括条件单、条件图（定位、结构、载荷、预埋件、外形等图）及其他相关资料等。

三 机械加工设备基础工艺条件设计要点研究

针对精密机加设备基础设计，在常规基础工艺条件设计方法的基础上，需根据该类设备的特点进行建筑、结构、暖通、动力、电气专业要点设计。

1 建筑

建筑设计要点主要包括定位、隔振和表面设计。

定位设计：首先应明确设备操作面，结合操作需求，将操作面设置在靠近厂房物流、人流通道处；然后应考虑设备工作台尺寸、原材料外形尺寸、物流周转空间和运输方式，保证足够的上下料空间。综合考虑上述因素，确定基础定位尺寸。

隔振设计：机加设备对振动较为敏感，不确定振动影响设备加工精度，同时设备运行载荷较大时，对周围环境的影响较大，因此需要设计基础隔振。设备基础隔振形式包括：四周隔振、五面隔振、隔振缝和隔振板。隔振沟、缝内宜空或填充海绵、细砂等疏松材料，隔振板包括泡沫塑料、聚苯乙烯等。

表面设计：基础表面设计包括平面度和处理方法。平面度影响设备的调平，表面处理关注于粉尘、水、油、腐蚀性液体等对基础刚度、强度的影响，需要明确平面度、表面防护做法。

2 结构

结构专业设计要点包括基础变形、不均匀沉降等。

基础变形：通常情况，设备基础变形趋于稳定，但在较大的动静荷载作用下，若基础刚度不足或地基基床系数过低，可能产生过大的弹性变形或不可预知的永久变形，影响设备的加工精度，需要明确设备的重量、重心、动静载荷，明确结构设计允许的基础变形范围等。

不均匀沉降：基础不均匀沉降可导致社会被转动时产生轴向颤动，导致轴瓦磨损，降低加工精度；当不均匀沉降超过设备调整极限，甚至导致附加应力、拉裂等破坏情况，造成基础报废、设备无法正常使用，因此需要明确基础的不均匀沉降范围。

3 暖通

暖通专业设计要点包括通风和空气调节。

通风：非全封闭机加设备可能产生粉尘、废气等有害物质，影响自身及其他设备的加工精度，甚至恶化厂房环境、危害工人健康等，需要明确有害物成分和影响通风量的规格参数，防火、防爆要求。

空气调节：当厂房温湿度达不到设备运行要求时，设备可能因不同部位温湿度敏感度不同或者补偿无效，加工精度降低，需要明确温湿度范围、控制方式等。

4 动力

动力专业设计要点主要为压缩空气设计。当压缩空气与设备、产品的精密表面接触时，其中的油类物质、固体颗粒物等可能污染、腐蚀精密表面，导致精密表面精度降低，需要明确油量、水蒸汽量、固体粒子尺寸和浓度等气质要求。

5 电气

精密机加设备对电源品质要求较高，电压、频率等过大波动可能引起主轴振颤，导致加工精度下降，需要明确供电品质要求。

四 结论与展望

本文研究了常规设备基础设计，形成了实用性较强的工艺条件设计流程和要求；深入研究了精密机加设备基础设计要点，形成该类设备基础工艺条件设计要点，具有较强的指导意义、实用价值。

未来可从广度上拓展钣金、装配等大型加工设备的基础设计研究，从深度上对设备基础的隔振、施工技术等方面进行深入研究。