張冬梅 聶丙奎

摘 要： 數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造業(yè)的重要裝備，在設(shè)計(jì)“VL8080”機(jī)床外觀造型過程，針對(duì)我國(guó)機(jī)床外觀設(shè)計(jì)造型、個(gè)性化、人性化的現(xiàn)狀，并結(jié)合沈陽(yáng)機(jī)床鈑焊事業(yè)部的制造技術(shù)及加工能力，在這次設(shè)計(jì)中還引入了工業(yè)設(shè)計(jì)思想，人機(jī)工程學(xué)原理。依據(jù)機(jī)床床身及機(jī)械系統(tǒng)的關(guān)鍵輪廓進(jìn)行了可行性分析，使機(jī)床外觀造型達(dá)良好的效果。

關(guān)鍵詞： “VL8080”機(jī)床；工業(yè)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)特征

在設(shè)計(jì)“VL8080”機(jī)床外觀造型過程，我首先對(duì)“VL8080”機(jī)床主機(jī)部分進(jìn)行了細(xì)致的了解，使我對(duì)此產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能有了進(jìn)一步的理解，同時(shí)對(duì)外觀設(shè)計(jì)室提供的“VL8080”機(jī)床外觀效果圖進(jìn)行了消化理解。以上工作對(duì)我進(jìn)行“VL8080”機(jī)床外觀防護(hù)的設(shè)計(jì)起了指導(dǎo)性作用。在保證機(jī)床整體功能的前提下，我在設(shè)計(jì)防護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，還考慮以下幾個(gè)方面：美觀性、宜人性（操作、觀查、調(diào)正、清理、維修），不滲、不漏等因素，防護(hù)外觀是為整個(gè)機(jī)床性能服務(wù)的。從而在“VL8080”整個(gè)機(jī)床外防護(hù)設(shè)計(jì)過程中我在保證機(jī)床實(shí)用功能的前提下保證了防護(hù)造型美觀，從而達(dá)到了更加有利于機(jī)床整體性能的發(fā)揮。

1.機(jī)床主機(jī)部分結(jié)構(gòu)分析

1.1 主機(jī)結(jié)構(gòu)特征—外形輪廓及主要尺寸（見圖1.1）

機(jī)與外防護(hù)結(jié)構(gòu)特征是主機(jī)直接或間接的連接在一起的。其中接水盤電箱和支架是直接與主機(jī)連接在一起的，而左右防護(hù)體和下圍板都是通過支架或接水盤過渡間接與主機(jī)連接在一起的。這樣采用了長(zhǎng)圓孔可調(diào)保證了防護(hù)的外形尺寸。當(dāng)然外防護(hù)的設(shè)計(jì)不是脫離主機(jī)而設(shè)計(jì)，而是依附于主機(jī)原型而設(shè)計(jì)。

1.2 “VL8080”機(jī)床外防護(hù)主要結(jié)構(gòu)分析

“VL8080”機(jī)床的外防護(hù)工業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我很大程度上是探討結(jié)構(gòu)特征與其造型（“VL8080”外觀效果圖）的關(guān)系。通過對(duì)第一節(jié)“VL8080”主機(jī)造型原型的研究，我建立了“VL8080”機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)到外觀造型的關(guān)系模型，并且知道“VL8080”關(guān)鍵輪廓——主機(jī)造型，是外觀造型原型的表現(xiàn)形式?；谥鳈C(jī)關(guān)系模型，借助主機(jī)關(guān)鍵輪廓及其造型（“VL8080”外觀效果圖）構(gòu)建了基于“VL8080”外防護(hù)的工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方案，同時(shí)還考慮到此機(jī)床為數(shù)控高速立式車床這一主要特點(diǎn)，并通過調(diào)節(jié)外觀造型原型實(shí)現(xiàn)了“VL8080”外觀防護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。外觀防護(hù)的0優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2. 外防護(hù)外形的建立

根據(jù)外觀設(shè)計(jì)室提供的“VL8080”機(jī)床外觀效果圖、機(jī)床主機(jī)各部分的功能及功能區(qū)域劃分和方位，初步確定了整體外防護(hù)的外觀結(jié)構(gòu)、及功能的區(qū)域劃分，具體結(jié)構(gòu)劃分祥見附圖2

由附圖2我們可以清晰地將“VL8080”外防護(hù)結(jié)構(gòu)大致分為如下四大部分：

（1）外防護(hù)正面：考慮到整個(gè)機(jī)床功能及性能的實(shí)現(xiàn)，并依據(jù)于外觀效果圖，我們首先將外防護(hù)的正面分為左右固定罩及活動(dòng)拉門、操作面板和上頂蓋幾大部分；

（2）外防護(hù)左右側(cè)面：考慮到數(shù)控機(jī)床的主要功能零件加工——便于觀查；機(jī)床設(shè)備維護(hù)及保養(yǎng)——方便快捷；我們將外防護(hù)的左右側(cè)面設(shè)計(jì)為單開門形式；

（3）外防護(hù)后面：考慮到機(jī)床電箱及機(jī)床內(nèi)部油箱、水箱等的位置及設(shè)備操作及維護(hù)，將后側(cè)支架外露并在靠右側(cè)開小門便于維修；

（4）外防護(hù)頂面：考慮到機(jī)床主電機(jī)及拉罩，Z向運(yùn)動(dòng)行程，將頂蓋固定于立柱兩側(cè)便于拆卸。

（1） 活動(dòng)拉門與下導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式

在設(shè)計(jì)活動(dòng)拉門與下導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)時(shí)，我首先考慮到用外購(gòu)的直線導(dǎo)軌，它表面光滑，活動(dòng)性高，省力，但是它的可調(diào)性差，成本高，強(qiáng)度低極易損壞，所以經(jīng)過考慮后決定改用自制的滑輪導(dǎo)軌，他可調(diào)性強(qiáng)易安裝便于維修，且成本低廉強(qiáng)度好。結(jié)構(gòu)詳見圖4右。他不但滑動(dòng)流利，開關(guān)時(shí)不易發(fā)生滑動(dòng)碰撞且不易損壞，實(shí)現(xiàn)了功能和成本完美的統(tǒng)一。

（2）活動(dòng)拉門與上導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式

在設(shè)計(jì)活動(dòng)拉門與上導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)時(shí)，我矛盾了，我首先考慮到上導(dǎo)軌應(yīng)具有可調(diào)整性能，并且它主要起導(dǎo)向作用，它嚴(yán)格控制拉門的走向，但是由于上導(dǎo)軌的整體位置調(diào)整性能差，經(jīng)過反復(fù)思量認(rèn)真考慮及研究我們決定在“VL8080”上導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)采用我們常用的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，即采用外購(gòu)的直線導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)。如右圖（圖3）所示的結(jié)構(gòu)。

為了保證其導(dǎo)向及調(diào)節(jié)的功能，我們將滑塊位置采用長(zhǎng)圓孔（參見圖3俯視圖所示的4-10×15長(zhǎng)圓孔），上導(dǎo)軌滑塊與拉門連接后通過調(diào)整螺柱在長(zhǎng)圓孔的位置，使滑塊在前后方向上可進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使門能沿著上導(dǎo)軌的導(dǎo)向順利滑動(dòng)，并且采用上下方向連接，還可以起到一定的承重作用。

（3） CRT箱及其轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的確定

根據(jù)“VL8080”機(jī)床的電器主管設(shè)計(jì)的要求，以及防護(hù)走線的方式及尺寸，我們確定了此CRT箱的外形尺寸為650mm×420mm×130mm，并根據(jù)“VL8080”機(jī)床所用電氣系統(tǒng)確定了面板開孔方式及尺寸、穿線孔大小、把手、位置及大小尺寸。

同時(shí)，在結(jié)構(gòu)上我們還實(shí)現(xiàn)了CRT箱旋轉(zhuǎn)90度限位功能。大家也能清楚地發(fā)現(xiàn)我們?cè)O(shè)計(jì)的CRT箱上、下轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是十分簡(jiǎn)單的，僅通過一個(gè)軸、一個(gè)圓螺母、一個(gè)蝶形彈簧、一個(gè)止動(dòng)擋圈和一個(gè)銅墊即實(shí)現(xiàn)了CRT箱的旋轉(zhuǎn)功能。這種結(jié)構(gòu)目前在機(jī)床設(shè)計(jì)中應(yīng)用比較廣泛，而且這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)更能保證CRT箱的操作穩(wěn)定，更增加了緊固和夾緊功能，是用戶使用起來更加方便安裝和維護(hù)。得到了用戶的普遍認(rèn)可。

結(jié)論

由于設(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)品與人體的尺寸、形狀及用力是否配合；

2）產(chǎn)品是否順手和好使用；

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疑問的被辨認(rèn)；

5）產(chǎn)品是否便于清洗、保養(yǎng)及修理。

結(jié)合以上幾點(diǎn)及機(jī)床、加工零件特點(diǎn)及制造誤差，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)滿足了用戶要求，制造誤差對(duì)產(chǎn)品的影響也已充分考慮，最終使成品達(dá)到了主機(jī)廠和客戶的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)

[1]劉濤主編.工業(yè)設(shè)計(jì)概論.冶金工業(yè)出版社.2006.

[2]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社.2002.