數(shù)控車床模塊化設(shè)計的應(yīng)用及其探討

付政委

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

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床;模塊化設(shè)計;應(yīng)用

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

1.車床模塊化設(shè)計

車床模塊化設(shè)計，主是要指將模塊化設(shè)計的理念及其技術(shù)完美地應(yīng)用于車床的設(shè)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(chǔ)之上，設(shè)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(shè)計要遵循一定的設(shè)計原則：其一，在模塊化設(shè)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(chǔ)之上劃分系統(tǒng)模塊，以保證模塊設(shè)計的合理化。其二，所劃分設(shè)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(chǔ)零件，要劃分設(shè)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(shè)計中較為復(fù)雜的零件，在模塊化設(shè)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(xì)化分為幾個不同的層次模塊。其五，在模塊化設(shè)計中要對整個車床的性能、結(jié)構(gòu)、成本、設(shè)計周期等因素進行分析，并在此基礎(chǔ)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(shè)計中的重點，有利于提高模塊化設(shè)計的整體效果。其六，在車床模塊化設(shè)計中，要保證模塊化設(shè)計具有一定的可擴充性能，同時要求在模塊設(shè)計中要留有一定的接口部分，為后期設(shè)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(shè)計的應(yīng)用

隨著數(shù)控行業(yè)的不斷發(fā)展，模塊化設(shè)計在車床設(shè)計中的應(yīng)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(shè)計對龍門銑車床過行了系列化的設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計的方法

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

首先，橫系列模塊化設(shè)計主要是指在設(shè)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(shè)計中較為方便，因此被各工業(yè)企業(yè)廣泛地應(yīng)用于車床設(shè)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(shè)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(shè)計。這種設(shè)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(shè)計中，縱系列模塊化設(shè)計工序是較為復(fù)雜的，如果在設(shè)計中將動力參數(shù)與之相關(guān)的零件部分模塊組均設(shè)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(yán)重影響車床的整體運行能力。因此，在縱系列模塊化設(shè)計中，必須要根據(jù)動力參數(shù)對車床各部分進行細(xì)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(shè)計主要是指在模塊化設(shè)計中，除了要對橫系列模塊進行變形設(shè)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(shè)計出了一種具有綜合性功能的銑車床。該設(shè)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(shè)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(shè)計主要是指其在設(shè)計中即包括了橫系列也包括了縱系列模塊化設(shè)計。如在國外某數(shù)控車床企業(yè)生產(chǎn)中，所設(shè)計出的銑床設(shè)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(shè)計主要是指在全系列模塊化設(shè)計的基礎(chǔ)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(shè)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(shè)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(shè)計中，首先要掌握模塊化設(shè)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(shè)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。

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