付政委

摘 要：隨著我國各項經(jīng)濟建設指標的不斷發(fā)展，數(shù)控行業(yè)在車床設計中也融入了更多先進的高科技技術及設計理念。下面，就一起跟隨本文對數(shù)控車床模塊化設計的應用進行一個簡單的分析與探討。

關鍵詞：數(shù)控車床;模塊化設計;應用

為滿足廣大用戶的需求及個性化設計理念，在車床設計中融入模塊化設計已經(jīng)成為了今后車床設計的主導，也是數(shù)控行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

1.車床模塊化設計

車床模塊化設計，主是要指將模塊化設計的理念及其技術完美地應用于車床的設計與改革中，也就是說，在對車床用戶需求進行合理分析的基礎之上，設計出一系列功能不同、性能不同，但卻可以隨意轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)單元，并通過這些單元之間的相互轉(zhuǎn)換完成用戶的操作。

除此之外，模塊化設計要遵循一定的設計原則：其一，在模塊化設計中，必須要先對車床的結(jié)構(gòu)及特性進行分析，并在分析的基礎之上劃分系統(tǒng)模塊，以保證模塊設計的合理化。其二，所劃分設計出的模塊在使用功能上一定要具有相對的獨立性，從而保證模塊之間可以實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換卻又互不影響的功能。其三，對于車床中較大型的基礎零件，要劃分設計成獨立的模塊，并同時要充分考慮到大型零件對整體車床運行的支撐作用。其四，對于車床設計中較為復雜的零件，在模塊化設計中可以采用分層次劃分的形式，將零件按照不同的結(jié)構(gòu)性能細化分為幾個不同的層次模塊。其五，在模塊化設計中要對整個車床的性能、結(jié)構(gòu)、成本、設計周期等因素進行分析，并在此基礎上將模塊劃分為主要模塊與次要模塊，以此來突出車床模塊化設計中的重點，有利于提高模塊化設計的整體效果。其六，在車床模塊化設計中，要保證模塊化設計具有一定的可擴充性能，同時要求在模塊設計中要留有一定的接口部分，為后期設計中增加新的模塊創(chuàng)造有利的條件。

2.數(shù)控車床模塊化設計的應用

隨著數(shù)控行業(yè)的不斷發(fā)展，模塊化設計在車床設計中的應用越來越廣泛。例如：國內(nèi)某數(shù)控企業(yè)就利用模塊化設計對龍門銑車床過行了系列化的設計與劃分。首先，該企業(yè)根據(jù)龍門銑車床的結(jié)構(gòu)特點以及運行要求，將其劃分成了30多個模塊單元。即：立柱模塊單元、工作臺模塊單元、銑頭模塊單元、橫架模塊單元、傳動裝置模塊單元、液壓裝置模塊單元、進給箱模塊單元、電氣裝置模塊單元等。并在設計中通過模塊單元的不同組合方式及不同變形方式來完成車床的整體設計與功能的改善，從而使車床具有了上千種不同的形式和用途。另外，該企業(yè)通過對車床銑頭模塊的不同組合和設計，使銑頭部分搭配出了100多種不同基型的產(chǎn)品，從而大大滿足了用戶的不同需求。工作臺模塊的加長設計可以滿足于尺寸較長的零件加工需求，龍門架的模塊加寬設計可以滿足尺度較寬的產(chǎn)品加工需求，龍門立柱模塊的高度設計可以滿足扁型產(chǎn)品或尺寸較高的產(chǎn)品加工需求。

3.數(shù)控車床模塊化設計的方法

在數(shù)控車床模塊化設計中，主要分為橫系列模塊化設計、縱系列模塊化設計、橫系列和跨系列模塊化設計、全系列模塊化設計、全系列和跨系列模塊化設計五種方法。

首先，橫系列模塊化設計主要是指在設計中不用改變產(chǎn)品的原有參數(shù)，而只是利用各種模塊的不同組合來改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一種方式，這種方法由于在模塊化設計中較為方便，因此被各工業(yè)企業(yè)廣泛地應用于車床設計中。如在對車床銑頭進行更換時，就可以通過模塊單元的組合形成立銑頭、臥銑頭、轉(zhuǎn)塔銑頭等多種變形，從而實現(xiàn)車床銑頭在作業(yè)中的不同需求。

其次，縱系列模塊化設計是指在同一類型產(chǎn)品中，對產(chǎn)品的不同規(guī)格基型進行設計。這種設計方法中產(chǎn)品基型的主參數(shù)與動力參數(shù)均是不同的，因此產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與規(guī)格也是不相同的。另外，在模塊化設計中，縱系列模塊化設計工序是較為復雜的，如果在設計中將動力參數(shù)與之相關的零件部分模塊組均設置成為通用模塊的話，則會造成車床部分零件功能下降或是冗余現(xiàn)象，不僅浪費了資源材料，還會嚴重影響車床的整體運行能力。因此，在縱系列模塊化設計中，必須要根據(jù)動力參數(shù)對車床各部分進行細致的模塊劃分，并保證模塊只在規(guī)定的范圍內(nèi)可通用，以此來提高車床運行效率。

再次，橫系列和跨系列模塊化設計主要是指在模塊化設計中，除了要對橫系列模塊進行變形設計外，還要對其中一部分模塊的參數(shù)及結(jié)構(gòu)進行重組，使其形成一些新系列的產(chǎn)品。例如：在德國一家數(shù)控車床加工企業(yè)中，就設計出了一種具有綜合性功能的銑車床。該設備除了具有可發(fā)展型橫系列數(shù)控操作功能外，還通過對立柱、工作臺及滑座的模塊化設計使其形成一種滿足各種零件加工需求的橫跨式落地銑車床。

另外，所謂的全系列模塊化設計主要是指其在設計中即包括了橫系列也包括了縱系列模塊化設計。如在國外某數(shù)控車床企業(yè)生產(chǎn)中，所設計出的銑床設備除了能夠更換立銑頭、臥銑頭、轉(zhuǎn)塔銑頭外，還可以在生產(chǎn)加工中改變車身、橫梁、工作臺的高度及寬度，使其形成一種多維一體的運行模式，大大提高了企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)能力。

最后，全系列和跨系列模塊化設計主要是指在全系列模塊化設計的基礎之上，通過對結(jié)構(gòu)的比較及分析、模塊的重新組合等方式形成一種近似于跨式產(chǎn)品的橫模塊設計，以實現(xiàn)車床模塊間相互轉(zhuǎn)換的功能。

4.結(jié)語

綜上所述可知，數(shù)控車床模塊化設計對提高整個車床的動行能力及產(chǎn)品加工生產(chǎn)效率都具有著十分重要的意義。因此在模塊化設計中，首先要掌握模塊化設計的特點及結(jié)構(gòu)形式，并有針對性地將其運用到車床設計的各環(huán)節(jié)中，從而保證車床綜合性能的提高，滿足企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需求。

參考文獻：

[1]蔡學熙.現(xiàn)代機械模塊化設計方法實用手冊[J].北京：工業(yè)出版社，2014.

[2]吳高位，賀曉娟，李惠娟.數(shù)控車床模塊化設計的應用及其探討[J].《機械工程師》，2010（06）87-88.

[3]溫鐸.數(shù)控車床模塊化設計的研究[J].西安交通大學機械工程，2011（08）62-63.