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高精度臥式數控車床外形改造創新設計

添加時間:2018/07/27 來源:中國新技術新產品 作者:李濱
TC45臥式高精度數控車床具有高速、高精、高效、高穩定性的性能特點, 適用于各種軸類、盤類零件的半精加工和精加工。因其原有外防護陳舊, 在更新數控系統, 優化床身部件的同時, 要重新設計外防護。
  以下為本篇論文正文:

  摘要:TC45臥式高精度數控車床可車削各種螺紋、圓弧、圓錐及回轉體的內外曲面, 對回轉體類零件進行高效、大批量、高精度的加工。本文所研究的機床外觀設計從機床難防水、難防屑角度著手, 運用人機工程學原理, 簡化結構, 避免了因顏色不同, 導致結構拆分所帶來的不必要復雜工藝性, 又大大降低了生產制造成本。

  關鍵詞:臥式高精度數控車床; 外觀設計; 人機工程學;

  TC45臥式高精度數控車床具有高速、高精、高效、高穩定性的性能特點, 適用于各種軸類、盤類零件的半精加工和精加工。因其原有外防護陳舊, 在更新數控系統, 優化床身部件的同時, 要重新設計外防護。如何既滿足新防護設計美觀, 又便于加工生產, 還要方便裝配、維修。這一系列問題都是在外觀設計過程中需要考慮的必要因素。

  1、TC45改造設計前

  該機床改造設計前如圖1所示。

圖1 機床改造設計前現場圖
圖1 機床改造設計前現場圖

  由于原有機床外觀破損, 沒有技術圖紙, 所有外防護設計圖尺寸都要經過實際現場測量。需要確定床身的總體尺寸, 主機各部分功能, 及功能區域的位置及劃分。通過機床X、Y軸行程, 極限位置, 以及加工工件的大小, 工作臺位置, 確定拉門位置及開門尺寸, 操作箱的設計及走線方式等。機床的防水、排屑等是設計的重點問題。根據現場的溝通與反饋, 進行防護設計。

  2、TC45防護改造后設計

  2.1、防護總體尺寸

  根據現場的實際勘察, 從外觀造型的角度及節約成本的角度考慮, 將防護的整體尺寸設計為2400mm×1400mm×1600mm。整體設計以斜線造型為主, 視覺上突顯流體線條的美感, 用圓弧的造型設計使防護更具有親和力及安全性。將防護結構分割為左、右側防護罩、拉門、后防護罩和下圍板等5個部分。不僅安裝方便, 又考慮到使用維修拆卸更容易操作的問題。

  2.2、防護拉門設計

  TC45的拉門設計, 采用了不對稱式外拉門設計, 即上寬下窄式。打破了傳統拉門的規則設計, 避免了防護部分拉門行程不足的問題, 又增加了拉門的穩定性。拉門在設計時, 要考慮的因素如下。

  (1) 拉門要活動自如

  拉門要便于操作者使用。上下導軌均選用滑動直線導軌, 因其具有剛性強、運動平穩、在快速滑動時噪聲低等特點, 非常適合外拉門的設計。

  (2) 拉門的防水性

  防水性是整個防護設計中要考慮的最重要的問題之一。外拉門的設計對防水性有了更高的要求。圖2為拉門與防護結構圖, 此設計有效地解決了外拉門防水的問題。

圖2 拉門防水結構圖
圖2 拉門防水結構圖

  (3) 拉門視窗、把手及裝飾

  在設計時, 要求隨時滿足操作者在加工工件時對機床運動及加工情況的觀察。觀察窗的設計盡量完整地展現加工區域, 除了定位精準外, 還要考慮整體造型的美觀。這是整個防護設計的核心部分。TC45設計時在玻璃周圍增加了紅色的裝飾帶, 配合左側防護罩的裝飾帶, 線條流暢, 造型整體統一。

  2.3、防護操縱箱設計

  原有操縱箱采用懸臂支撐系統。這種設計在裝配和運輸中存在著很多隱患。新設計將操縱箱通過色彩造型與防護搭配, 放置在右側防護罩上, 這樣既便于操作觀察, 又降低了成本。

  2.4、防護裝飾及配色

  防護設計主要以黑白為主, 凸顯機床沉穩、科技的特點, 紅色裝飾的設計帶又增加了現代感, 產品型號與裝飾條采用絲網印刷工藝, 避免零件的拆分, 又節約了加工成本。把手處增加了不銹鋼材質的造型, 使設計活潑新穎。圖3為改造后外觀設計效果圖。

圖3 改造后外觀設計效果圖
圖3 改造后外觀設計效果圖

  3、人機工程學在設計中的應用

  外觀設計時充分考慮到人機工程學以下幾點:

  (1) 產品與人、產品外觀與環境是否相適應;

  (2) 產品結構是否具有良好的操作性, 實用性;

  (3) 是否防止了使用人操作時意外傷害和錯用時產生的危險;

  (4) 各操作單元是否實用;各元件在安置上能否使其意義毫無疑問地被辨認;

  (5) 產品是否便于清洗、保養及修理。

  結論

  TC45通過創新設計, 簡約流暢的外觀, 低廉的制作成本, 又具有明顯的防水防屑優勢。不僅滿足了客戶對外觀審美的需求, 操作者使用時有人機工程學作為依據, 結構設計合理, 適合操作過程中的觀察, 保養、維護, 特別是零件加工時上件、取件、換件都非常方便。因此, 在同類產品中, 具有性價比極高的推廣性。

  本設計在“裝備中國”2017年“創新濱海·SEW杯”高端裝備創新設計大賽中榮獲銅獎。

  參考文獻
  [1]高鳳麟.人機工程學[M].北京:高等教育出版社, 2011.
  [2]祁嘉華.佘繼梅學[M].武漢:華中科技大學出版社, 2009.

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