李濱

摘 要：TC45臥式高精度數(shù)控車(chē)床可車(chē)削各種螺紋、圓弧、圓錐及回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外曲面，對(duì)回轉(zhuǎn)體類(lèi)零件進(jìn)行高效、大批量、高精度的加工。本文所研究的機(jī)床外觀設(shè)計(jì)從機(jī)床難防水、難防屑角度著手，運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，避免了因顏色不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)拆分所帶來(lái)的不必要復(fù)雜工藝性，又大大降低了生產(chǎn)制造成本。

關(guān)鍵詞：臥式高精度數(shù)控車(chē)床；外觀設(shè)計(jì)；人機(jī)工程學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：TG65 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

TC45臥式高精度數(shù)控車(chē)床具有高速、高精、高效、高穩(wěn)定性的性能特點(diǎn)，適用于各種軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)零件的半精加工和精加工。因其原有外防護(hù)陳舊，在更新數(shù)控系統(tǒng)，優(yōu)化床身部件的同時(shí)，要重新設(shè)計(jì)外防護(hù)。如何既滿足新防護(hù)設(shè)計(jì)美觀，又便于加工生產(chǎn)，還要方便裝配、維修。這一系列問(wèn)題都是在外觀設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的必要因素。

1 TC45改造設(shè)計(jì)前

該機(jī)床改造設(shè)計(jì)前如圖1所示。

由于原有機(jī)床外觀破損，沒(méi)有技術(shù)圖紙，所有外防護(hù)設(shè)計(jì)圖尺寸都要經(jīng)過(guò)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。需要確定床身的總體尺寸，主機(jī)各部分功能，及功能區(qū)域的位置及劃分。通過(guò)機(jī)床X、Y軸行程，極限位置，以及加工工件的大小，工作臺(tái)位置，確定拉門(mén)位置及開(kāi)門(mén)尺寸，操作箱的設(shè)計(jì)及走線方式等。機(jī)床的防水、排屑等是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的溝通與反饋，進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)。

2 TC45防護(hù)改造后設(shè)計(jì)

2.1 防護(hù)總體尺寸

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際勘察，從外觀造型的角度及節(jié)約成本的角度考慮，將防護(hù)的整體尺寸設(shè)計(jì)為2400mm×1400mm×1600mm。整體設(shè)計(jì)以斜線造型為主，視覺(jué)上突顯流體線條的美感，用圓弧的造型設(shè)計(jì)使防護(hù)更具有親和力及安全性。將防護(hù)結(jié)構(gòu)分割為左、右側(cè)防護(hù)罩、拉門(mén)、后防護(hù)罩和下圍板等5個(gè)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(wèn)題。

2.2 防護(hù)拉門(mén)設(shè)計(jì)

TC45的拉門(mén)設(shè)計(jì)，采用了不對(duì)稱(chēng)式外拉門(mén)設(shè)計(jì)，即上寬下窄式。打破了傳統(tǒng)拉門(mén)的規(guī)則設(shè)計(jì)，避免了防護(hù)部分拉門(mén)行程不足的問(wèn)題，又增加了拉門(mén)的穩(wěn)定性。拉門(mén)在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮的因素如下。

（1）拉門(mén)要活動(dòng)自如

拉門(mén)要便于操作者使用。上下導(dǎo)軌均選用滑動(dòng)直線導(dǎo)軌，因其具有剛性強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、在快速滑動(dòng)時(shí)噪聲低等特點(diǎn)，非常適合外拉門(mén)的設(shè)計(jì)。

（2）拉門(mén)的防水性

防水性是整個(gè)防護(hù)設(shè)計(jì)中要考慮的最重要的問(wèn)題之一。外拉門(mén)的設(shè)計(jì)對(duì)防水性有了更高的要求。圖2為拉門(mén)與防護(hù)結(jié)構(gòu)圖，此設(shè)計(jì)有效地解決了外拉門(mén)防水的問(wèn)題。

（3）拉門(mén)視窗、把手及裝飾

在設(shè)計(jì)時(shí)，要求隨時(shí)滿足操作者在加工工件時(shí)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工情況的觀察。觀察窗的設(shè)計(jì)盡量完整地展現(xiàn)加工區(qū)域，除了定位精準(zhǔn)外，還要考慮整體造型的美觀。這是整個(gè)防護(hù)設(shè)計(jì)的核心部分。TC45設(shè)計(jì)時(shí)在玻璃周?chē)黾恿思t色的裝飾帶，配合左側(cè)防護(hù)罩的裝飾帶，線條流暢，造型整體統(tǒng)一。

2.3 防護(hù)操縱箱設(shè)計(jì)

原有操縱箱采用懸臂支撐系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)在裝配和運(yùn)輸中存在著很多隱患。新設(shè)計(jì)將操縱箱通過(guò)色彩造型與防護(hù)搭配，放置在右側(cè)防護(hù)罩上，這樣既便于操作觀察，又降低了成本。

2.4 防護(hù)裝飾及配色

防護(hù)設(shè)計(jì)主要以黑白為主，凸顯機(jī)床沉穩(wěn)、科技的特點(diǎn)，紅色裝飾的設(shè)計(jì)帶又增加了現(xiàn)代感，產(chǎn)品型號(hào)與裝飾條采用絲網(wǎng)印刷工藝，避免零件的拆分，又節(jié)約了加工成本。把手處增加了不銹鋼材質(zhì)的造型，使設(shè)計(jì)活潑新穎。圖3為改造后外觀設(shè)計(jì)效果圖。

3 人機(jī)工程學(xué)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

外觀設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到人機(jī)工程學(xué)以下幾點(diǎn)：

（1）產(chǎn)品與人、產(chǎn)品外觀與環(huán)境是否相適應(yīng)；

（2）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否具有良好的操作性，實(shí)用性；

（3）是否防止了使用人操作時(shí)意外傷害和錯(cuò)用時(shí)產(chǎn)生的危險(xiǎn)；

（4）各操作單元是否實(shí)用；各元件在安置上能否使其意義毫無(wú)疑問(wèn)地被辨認(rèn)；

（5）產(chǎn)品是否便于清洗、保養(yǎng)及修理。

結(jié)論

TC45通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)約流暢的外觀，低廉的制作成本，又具有明顯的防水防屑優(yōu)勢(shì)。不僅滿足了客戶(hù)對(duì)外觀審美的需求，操作者使用時(shí)有人機(jī)工程學(xué)作為依據(jù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，適合操作過(guò)程中的觀察，保養(yǎng)、維護(hù)，特別是零件加工時(shí)上件、取件、換件都非常方便。因此，在同類(lèi)產(chǎn)品中，具有性?xún)r(jià)比極高的推廣性。

本設(shè)計(jì)在“裝備中國(guó)”2017年“創(chuàng)新濱海·SEW杯”高端裝備創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中榮獲銅獎(jiǎng)。

參考文獻(xiàn)

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