關(guān)于“PWL1200”門式車輪車床外防護(hù)的設(shè)計(jì)

高 坤 宋 辰

沈陽機(jī)床股份有限公司鈑焊分公司

關(guān)于“PWL1200”門式車輪車床外防護(hù)的設(shè)計(jì)

高 坤 宋 辰

沈陽機(jī)床股份有限公司鈑焊分公司

在設(shè)計(jì)“PWL1200”機(jī)床外防護(hù)的造型過程時(shí)，針對(duì)我國機(jī)床外觀設(shè)計(jì)造型、個(gè)性化、人性化的現(xiàn)狀，并結(jié)合機(jī)床制造技術(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)到良好的效果。

工業(yè)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)特征；人機(jī)工程學(xué)

1.機(jī)床主機(jī)部分結(jié)構(gòu)分析

在設(shè)計(jì)PWL1200機(jī)床外觀造型過程，我首先對(duì)機(jī)床主機(jī)部分(圖1)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)機(jī)床廠提供的機(jī)床外觀效果圖進(jìn)行了消化理解。以上工作對(duì)“PWL1200”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、不漏也是很重要考慮因素，防護(hù)外觀是為整個(gè)機(jī)床性能服務(wù)的，從而在整個(gè)機(jī)床外防護(hù)設(shè)計(jì)過程中我在保證機(jī)床使用性能的前提下保證了防護(hù)外觀漂亮，從而達(dá)到了更加有利于機(jī)床整體性能的發(fā)揮。

PWL1200門式車輪車床是武重在WZ系列臥車及CR51系列數(shù)控立式加工中心先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合輪對(duì)加工的特點(diǎn)，汲取當(dāng)代最新機(jī)電液等先進(jìn)技術(shù)研發(fā)的具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)、效率高、精度高以及自動(dòng)化水平高等特點(diǎn)，該機(jī)床專門用于高精高效修整加工從鐵路、地鐵及輕軌車輛上拆卸下來的輪對(duì)和制動(dòng)盤，其門式結(jié)構(gòu)也可使輪對(duì)從機(jī)床穿越而形成流水線。

圖1.1 外形輪廓及主要尺寸

2. 外防護(hù)外形的建立

首先根據(jù)用戶要求外形尺寸為：9000×4150×3115(長(zhǎng)×高×深 單位 mm) ，設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格遵照此外形尺寸，以滿足用戶的要求。

根據(jù)主機(jī)廠提供的PWL1200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。可以清晰地將PWL1200外防護(hù)結(jié)構(gòu)大致分為如下五大部分：

(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、活動(dòng)拉門；

(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——便于觀察；機(jī)床設(shè)備維護(hù)及保養(yǎng)——方便快捷；我將外防護(hù)的左右側(cè)面設(shè)計(jì)為帶觀察側(cè)窗；

(3)外防護(hù)后面：機(jī)床專門用于高精高效修整加工從鐵路、地鐵及輕軌車輛上拆卸下來的輪對(duì)和制動(dòng)盤，根據(jù)機(jī)床的性能要求，前后都設(shè)計(jì)成拉門形式，便于加工零件；

(4)主軸箱：機(jī)床有兩個(gè)主軸箱，每個(gè)主軸箱是由一臺(tái)西門子交流伺服主軸電機(jī)通過一對(duì)皮帶輪帶動(dòng)主軸箱內(nèi)的主軸傳動(dòng)。

(5)操作系統(tǒng)：獨(dú)立操作面板。

3.五大區(qū)域主要結(jié)構(gòu)的確定及功能原理

(1)活動(dòng)拉門結(jié)構(gòu)及原理

考慮到拉門設(shè)計(jì)首先要考慮保證拉門應(yīng)活動(dòng)自如、視窗便于觀察及拉手便于操作，其次是活動(dòng)拉門要有可調(diào)整結(jié)構(gòu)同時(shí)便于用戶使用，最后考慮到拉門設(shè)計(jì)要方便生產(chǎn)制造及降低成本等。

(2) 活動(dòng)拉門與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式

在設(shè)計(jì)活動(dòng)拉門導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)時(shí)，我首先考慮采用滑動(dòng)直線導(dǎo)軌來實(shí)現(xiàn)，滑動(dòng)導(dǎo)軌在工業(yè)自動(dòng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中廣泛運(yùn)用。其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，剛性強(qiáng)，快速滑動(dòng)時(shí)噪音低等特點(diǎn)非常適合機(jī)床外防護(hù)的特征。考慮到PWL1200此機(jī)床整體比較方正，拉門的總重量約為200KG，因此拉門的上下導(dǎo)軌均采用滑動(dòng)直線導(dǎo)軌。導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)方案確定后，下一步就要考慮安裝拆卸的問題。由于是外拉門，導(dǎo)軌必須隱藏在防護(hù)體內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)外觀效果。因?yàn)樯蠈?dǎo)軌設(shè)置在防護(hù)體頂部，人的視線無法看到，外露也不影響效果。但下導(dǎo)軌就只能想辦法設(shè)計(jì)成暗導(dǎo)軌。經(jīng)過反復(fù)模擬計(jì)算，我將下導(dǎo)軌的安裝形式顛倒過來， 導(dǎo)軌安裝于門體上(隨拉門運(yùn)動(dòng))，這樣既解決了隱藏下導(dǎo)軌的問題，還起到了支撐拉門重量的作用。

(3)右側(cè)防護(hù)結(jié)構(gòu)的確定

在設(shè)計(jì)左右側(cè)防護(hù)體結(jié)構(gòu)時(shí)，我主要考慮到以下幾點(diǎn)：1.水性要好。機(jī)床工作時(shí)冷卻液四處飛濺，內(nèi)防護(hù)將大部分水擋在加工區(qū)，但仍有少量的冷卻液透過內(nèi)防護(hù)，飛濺到后面。2.體具有可拆卸性。從立體圖可以看出，整個(gè)防護(hù)體其實(shí)是由好多個(gè)零件組裝起來的，每個(gè)工件都是由螺栓連接，這種結(jié)構(gòu)的目的是為了機(jī)床活動(dòng)立柱和伺服電機(jī)維修方便，當(dāng)出現(xiàn)維修情況時(shí)，操作者不必將整個(gè)左防護(hù)體完全拆掉，只針對(duì)某一部位的零部件進(jìn)行拆卸便可完成維修工作。3.分件要拆分合理。在零部件的拆分上我充分按照鈑焊事業(yè)部工藝指導(dǎo)要求，接縫合理得當(dāng)，焊接處牢固可靠，不漏焊點(diǎn)，從備料到鉚焊各個(gè)細(xì)節(jié)考慮，盡量避免了零部件的二次缺陷。4.與效果圖一致，美觀性要好。

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、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)到客。

[1]丁玉蘭主編.人機(jī)工程學(xué).北京理工大學(xué)出版社.