機械加工設備基礎工藝條件設計研究

楊 杰 池 力 陳云雷

中國航空規劃設計研究總院有限公司 北京 100120

一 引言

機械加工設備（以下簡稱機加設備）精度越來越高，設備精度不僅依靠設計、制造技術，設備基礎對其加工精度亦至關重要。一般需要將該類設備置于獨立的基礎上，滿足正常運行需求，并減少對環境的不利影響。基礎足夠的強度、剛度和穩定性，能夠保證設備的加工精度，并延長使用壽命。優良的基礎設計能夠有效減少設備對廠房、人員和其他設備的不利影響。然而，設備基礎設計涉及專業多、內容雜，工藝條件設計難度較大。因此，針對精密機加設備基礎的工藝條件設計的研究，對于保證設備正常運行、減少對廠房環境影響和提高設計效率具有重要意義。

因此，本文首先研究常規設備基礎條件，形成工藝條件設計方法和流程；然后，深入研究精密機加設備的基礎設計要點。

二 常規設備基礎工藝條件設計方法研究

工藝條件設計首先應保證條件的全面性、準確性，才能保證基礎滿足設備使用需求，設計過程一般包括了解設備特點、明確專業要求、設計工藝條件。

1 了解設備特點

為保證基礎滿足設備安裝、使用要求，首先明確設備構成、作用,運行方式、操作方式等；其次明確設備的水、電、動力、環境、空間等需求；最后明確設備對環境的物理、化學等的負面影響。在此基礎上，結合基礎設計涉及專業，初步擬定條件要素。

2 明確專業要求

在充分了解設備特點的基礎上，分專業整理基礎設計條件，各專業要素如下：

建筑專業包括表面設計、隔振設計、定位設計，表面設計含水平度、防水、防油、防滲漏、防腐蝕，隔振設計含隔振形式、隔振材料等，定位設計用于確定設備位置。

結構專業主要設計基礎實體，主要包括設備技術參數、圖紙、基礎要求、基礎資料和地勘資料等。

動力專業包括壓縮空氣、真空、供熱、氣體供應、油類及冷卻液等要素，各要素均涉及壓力、流量、品質、使用點、載荷系數、用氣系數等。

電氣專業包括電源、照明和接地等要素，電源設計重點含電壓、功率、頻率、電流、供電品質、使用點等。

給排水專業包括給水、排水，細化要素包含用水性質、用水方式、水量、水質等。

暖通專業包括通風和空氣調節（溫度、濕度），細化要素包括方式、風量、有害物質、溫度梯度、濕度梯度等。

弱電專業設計網絡類別、位置和數量等。

3 設計工藝條件

在前述工作基礎上，按專業設計工藝條件，包括條件單、條件圖（定位、結構、載荷、預埋件、外形等圖）及其他相關資料等。

三 機械加工設備基礎工藝條件設計要點研究

針對精密機加設備基礎設計，在常規基礎工藝條件設計方法的基礎上，需根據該類設備的特點進行建筑、結構、暖通、動力、電氣專業要點設計。

1 建筑

建筑設計要點主要包括定位、隔振和表面設計。

定位設計：首先應明確設備操作面，結合操作需求，將操作面設置在靠近廠房物流、人流通道處；然后應考慮設備工作臺尺寸、原材料外形尺寸、物流周轉空間和運輸方式，保證足夠的上下料空間。綜合考慮上述因素，確定基礎定位尺寸。

隔振設計：機加設備對振動較為敏感，不確定振動影響設備加工精度，同時設備運行載荷較大時，對周圍環境的影響較大，因此需要設計基礎隔振。設備基礎隔振形式包括：四周隔振、五面隔振、隔振縫和隔振板。隔振溝、縫內宜空或填充海綿、細砂等疏松材料，隔振板包括泡沫塑料、聚苯乙烯等。

表面設計：基礎表面設計包括平面度和處理方法。平面度影響設備的調平，表面處理關注于粉塵、水、油、腐蝕性液體等對基礎剛度、強度的影響，需要明確平面度、表面防護做法。

2 結構

結構專業設計要點包括基礎變形、不均勻沉降等。

基礎變形：通常情況，設備基礎變形趨于穩定，但在較大的動靜荷載作用下，若基礎剛度不足或地基基床系數過低，可能產生過大的彈性變形或不可預知的永久變形，影響設備的加工精度，需要明確設備的重量、重心、動靜載荷，明確結構設計允許的基礎變形范圍等。

不均勻沉降：基礎不均勻沉降可導致社會被轉動時產生軸向顫動，導致軸瓦磨損，降低加工精度；當不均勻沉降超過設備調整極限，甚至導致附加應力、拉裂等破壞情況，造成基礎報廢、設備無法正常使用，因此需要明確基礎的不均勻沉降范圍。

3 暖通

暖通專業設計要點包括通風和空氣調節。

通風：非全封閉機加設備可能產生粉塵、廢氣等有害物質，影響自身及其他設備的加工精度，甚至惡化廠房環境、危害工人健康等，需要明確有害物成分和影響通風量的規格參數，防火、防爆要求。

空氣調節：當廠房溫濕度達不到設備運行要求時，設備可能因不同部位溫濕度敏感度不同或者補償無效，加工精度降低，需要明確溫濕度范圍、控制方式等。

4 動力

動力專業設計要點主要為壓縮空氣設計。當壓縮空氣與設備、產品的精密表面接觸時，其中的油類物質、固體顆粒物等可能污染、腐蝕精密表面，導致精密表面精度降低，需要明確油量、水蒸汽量、固體粒子尺寸和濃度等氣質要求。

5 電氣

精密機加設備對電源品質要求較高，電壓、頻率等過大波動可能引起主軸振顫，導致加工精度下降，需要明確供電品質要求。

四 結論與展望

本文研究了常規設備基礎設計，形成了實用性較強的工藝條件設計流程和要求；深入研究了精密機加設備基礎設計要點，形成該類設備基礎工藝條件設計要點，具有較強的指導意義、實用價值。

未來可從廣度上拓展鈑金、裝配等大型加工設備的基礎設計研究，從深度上對設備基礎的隔振、施工技術等方面進行深入研究。