一种可控边界条件三方向可变式重型机床地基模型箱的制作方法

本发明涉及机床地基研究领域，特别是涉及机床地基模型试验中模型箱的设计。

背景技术：

重型数控机床主要用于大型、特大型精密零件加工，是为国防军工、航空航天、船舶、能源(火电、水电、核电、风力发电)、交通运输(铁路、汽车)、冶金、工程机械等主要工业支柱产业以及国家重点工程项目服务。然而,为满足重型数控机床的精度要求，地基承重能力至关重要。研究机床的承重需要建立机床和地基模型，然后利用土箱试验进行大量试验。

土箱试验中的土箱受到土的压力，土的压力影响重型数控机床基础的人工边界条件，人工边界条件对土箱实验精度有很大影响，可控人工边界条件的土箱可以监测实验数据，达到精确控制。土箱的尺寸一般为固定形状，加工后无法改变其大小，试验中模型箱内的土层之间的压力调整困难；同时试验中模型箱的是根据试验台实际情况和上部机床的结构大小、形状等诸多因素决定的，目前的试验方案都是针对一种机床的大小和形状来设计模型箱的大小和形状，针对不同的机床需要重复设计多个模型箱箱，重复加工，利用率比较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于，克服土箱试验中模型箱无法调整横向土层的压力、以及一个模型箱只针对一种模型的局限性，把模型箱设计成三向可变式，针对试验中不同土层压力及模型可以调节容积从而适应不同的机器。模型箱加入量度工具便于实验,并且安装水平仪、水平旋钮可以保证试验台水平，尺寸可以根据压力传感器进行调节。

本发明是采用以下技术手段实现的：

一种可控边界条件三方向可变式重型机床地基模型箱，该地基模型箱包括底板1、防漏条2、下挡板A3、下挡板B4、下挡板C5、下挡板D6、上挡板E7、上挡板F8、上挡板G9、上挡板H10、轴承底座11、轴承12、滚珠丝杠升降机13、螺栓槽14、螺栓15、刻度尺16、位移传感器17、水平旋钮18、压力传感器19。下挡板A3垂直固定在底板1上，下挡板B4水平插入下挡板A3中，下挡板C5水平插入下挡板D6中，下挡板D6水平插入下挡板A3中，防漏条2覆盖底板1与各挡板之间的缝隙，上挡板E7垂直插入下挡板A3，上挡板F8垂直插入下挡板B4并水平插入上挡板E7，上挡板G9垂直插入下挡板C5并水平插入F8，上挡板H10垂直插入下挡板D6并水平插入上挡板G9和上挡板E7；轴承底座11通过螺栓15分别固定在下挡板A3及上挡板E7两侧；轴承12固定在轴承底座11上；滚珠丝杠升降机13通过螺栓15分别固定在上挡板E7、上挡板F8、上挡板H10上并插入轴承12中；水平旋钮18安装在底板1上；刻度尺16粘贴在下挡板A3上；位移传感器17固定在水平旋钮18上；压力传感器19贴在下挡板C5、上挡板G9上。

螺栓15通过螺栓槽14与轴承底座11连接。

采用以上设计方案，其优点是：

(1)可以精确控制人工边界条件，更好的契合实验设计方案。

(2)可控制长宽三个方向，对一定量的土调节水平方向和垂直方向长度更方便的调整土层的压力，更加灵活的适应不同体积变化。

(3)加入量度工具，更便于调节尺寸方向；加入水平调节装置，保证实验精度。

(4)采用滚珠丝杠驱动方式，拥有传动效率高、调节方便、节省时间、锁死方便等优点。

(5)土层压力可控丰富了实验形式。

(6)加入位移传感器可以调节土箱水平，保证土箱不受土的重力影响。

附图说明

图1为模型箱实体图；

图2为模型箱箱结构正视图；

图3为模型箱箱结构俯视图；

图4为下挡板A3、B4、C5、D6、上挡板F8、H10正视图；

图5为下挡板A3、B4、C5、D6、上挡板F8、H10俯视图；

图6为上挡板E7、G9左视图；

图7为上挡板E7、G9正视图；

图8为底板1的俯视图；

图9为轴承底座11的正视图；

图10为滚珠丝杠升降器正视图；

图中1底板，2、防漏条，3、下挡板A，4、下挡板B，5、下挡板C，6、下挡板D，7、上挡板E，8、上挡板F，9、上挡板G，10、上挡板H，11、轴承底座，12、轴承，13、滚珠丝杠升降机，14、螺栓槽，15、螺栓，16、刻度尺，17、水平仪，18、水平旋钮，19、压力传感器。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细描述。

如图1-图10所示为三向可变式模型箱装置，图中底板1、防漏条2、下挡板A3、下挡板B4、下挡板C5、下挡板D6、上挡板E7、上挡板F8、上挡板G9、上挡板H10、轴承底座11、轴承12、滚珠丝杠升降机13、螺栓槽14、螺栓15、刻度尺16、位移传感器17、水平旋钮18、压力传感器19。防漏条2正好覆盖底板与各挡板之间的缝隙；下挡板A3、下挡板B4、下挡板C5、下挡板D6水平互相插入；上挡板E7、上挡板F8、上挡板G9、上挡板H10水平互相插入并且垂直插入下挡板A3、下挡板B4、下挡板C5、下挡板D6；轴承底座11通过螺栓15分别固定在下挡板A3及上挡板E7两侧；轴承12固定在轴承底座11上；滚珠丝杠升降机13通过螺栓分别固定在上挡板E7、上挡板F8、上挡板H10上并插入轴承中；压力传感器19贴在下挡板C5、上挡板G9上。

通过检测压力传感器19，监测土箱之间的边界压力，调节x方向的边界压力，旋转x方向滚珠丝杠升降机13，下挡板C5、下挡板D6、上挡板G9、上挡板H10跟随滚珠丝杠升降机13一起移动；调节y方向的边界压力，旋转y方向滚珠丝杠升降机13，下挡板B4、下挡板C5、上挡板F7、上挡板G9跟随滚珠丝杠升降机13一起移动；调节z方向的边界压力，旋转z方向滚珠丝杠升降机13，上挡板E7、上挡板F8、上挡板G9、上挡板H10跟随滚珠丝杠升降机13一起移动；检测位移传感器17为保持水平，旋转水平旋钮18、底板1四角上下移动保证底板1水平。