新CAK50 機床防護設計簡析

潘佳

（沈陽機床股份有限公司沈一車床廠，遼寧 沈陽110142）

1 概述

CAK50 機床自產生以來已有很悠久的歷史，在歷史的長河中經歷過許多次升級改進。尤其作為機床整體門面所在的外防護，無論從外觀造型和整體性能方面都不斷地做著優化升級。其中，就外觀造型而言就經歷過幾次重大改變。從最初的單門半防護到后期的雙門全防護；從開始的整體弧形外觀造型到后來的垂直外觀造型；從原始的灰白兩色外觀，到最近的黑白紅三色外觀。但無論外觀造型如何改變，機床防護整體的防水性能才是關鍵所在。一直以來長期困擾著CAK50 機床的便是防護漏水問題，即便是采用涂抹防水玻璃膠等方式也難以杜絕漏水現象的發生，嚴重影響了機床品質。針對這一問題，此次新CAK50 機床的升級改進過程中，將機床防護防水性能作為重點，從整體理念到結構細節再到鈑金工藝，采取多項措施徹底杜絕了防護漏水現象的發生。與此同時，為了降低車間裝配難度，在防護的設計過程中，采取了全新的整體防護理念，有效提高了裝配效率。此外，針對水箱增加了三重過濾結構，有效地保證了冷卻液的潔凈，減少了堵塞問題的發生。

2 防水性能升級

此次新CAK50 機床防護設計中，通過對以往防護所存在問題進行分析，同時借鑒了大禹治水改“堵”為“疏”的理念，改變以往哪里漏了堵哪里的思維。將防護視為一個整體，通過結構細節把分散在四處的冷卻液疏導回收至防護內部，并最終導入到水箱中。其中最為關鍵有效的結構細節主要體現在以下幾個方面：

2.1 整體前圍板

通過對以往防護漏水問題的分析中發現，絕大部分漏水問題產生于前圍板。其原因主要有兩個方面，一是前圍板作為整個防護的基座，大量的冷卻液回流沖擊，對前圍板的結構有著很大的考驗；二是整個前圍板的鈑金設計及焊接工藝，其直接影響了前圍板的防水性能。在本次的設計中，著重解決了以上兩個問題。首先，整個前圍板采取全包圍結構，將所有防護置于其上并包圍在其中；其次，前圍板整體安裝在兩個床腿上，并在前圍板內側與床腿搭接的部分增加折彎，可以使回流的冷卻液更好地流入機床內部，防止冷卻液沿前圍板底部反爬至防護外；最后，在兩個床腿之間的部分增加了較大的導水沿，有效保證加工區域大量的冷卻液可以回流至水箱中。此外，在工藝方面采取了能折彎則不焊接的原則，保證前圍板的主體基本以折彎產生，減少焊接所帶來的漏水的可能性。前圍板的結構如圖1 所示。

圖1 前圍板

圖2 防水擋板位置

2.2 防水擋板

在以往的防護漏水問題解決過程中我們發現，在前圍板和下圍板之間的縫隙經常有水滲出，后經分析為冷卻液從前圍板與床腿安裝孔沿安裝螺釘及前圍板背面爬行至外側。之前采取的措施往往為在安裝孔處涂抹防水玻璃膠，但由于運輸及使用過程中所產生的震動，常常導致膠體失效開裂，從而無法達到防水的目的。針對這一問題，此次設計中在前圍板背面安裝孔下方增加了U 型防水擋板。當有少量冷卻液滲出經過時，會被防水擋板阻擋，隨著液體的堆積形成水滴，由于重力的關系會直接滴入床腿中，以達到回收的目的。防水擋板的位置如圖2所示。

2.3 床頭罩導水槽

除前圍板外，處在加工區的左拉門上方也會噴濺大量的冷卻液。當門拉開時，這些冷卻液會以水滴的形式滴至床頭罩上方。當積累到一定程度，便會通過四周的縫隙流至防護其余部位，并最終流到地面等處。本次設計中，首先將床頭罩上方板的四周向上折彎，再焊接至主體上，形成類似于水槽的結構；其次，該板采用向床頭立板方向傾斜的方式，使其中的冷卻液能夠順利地導向床頭立板后方；最后，在板與床頭立板結合的部位開三個矩形孔，以便冷卻液回流至床頭立板后方。床頭罩的結構如圖3 所示。

圖3 床頭罩

圖4 床頭立板

2.4 床頭立板導水槽

上面提到將冷卻液回流至床頭立板后方，如不對這些冷卻液進行疏導回收，其仍有流至防護外乃至滲入床頭箱的可能。故在本次設計中，在床頭立板后方增加接水導水槽。一方面有效地將回流回來的冷卻液進行回收，另一方面將這些冷卻液疏導回流至防護內部，避免其流至外部的可能。床頭立板導水槽結構如圖4 所示。

3 整體防護裝配

在充分考慮機床防護防水性能的基礎上，本次防護設計過程中還對防護裝配方法進行了優化，首次引用了整體防護的理念。長期以來，機床防護都是以單個零件的形式分散送至裝配現場，車間工人需要從眾多散件中逐個挑選安裝至機床主機上。這樣既對工人裝配經驗和水平有較高的要求，又無法保證整個防護的裝配質量。由于單個零件之間的自身誤差以及不同零件之間的裝配誤差，往往在整個防護裝配即將完成時，需要對累計裝配誤差進行調整。但此時絕大部分防護已裝配完成，導致機床內外空間有限，使得調整起來就十分困難。

整體防護裝配能夠有效地避免上述問題的發生。所謂整體防護，就是先將所有防護散件裝配至專用的工裝架子上（如圖5所示），而后以一個整體的形式運送至裝配現場。另一方面，車間工人將防護裝配至主機上時，只需要將防護分解為前后兩個整體即可完成裝配。即先將后防護安裝固定在主機上，再將前防護整體與后防護和主機安裝固定，最后只需將少部分擋水板安裝在防護上，圖6 給出了整體防護裝配的示意。這種整體防護裝配的優點就在于：（1）所有散件的裝配調整在工裝架子上完成，調整空間大便于操作；（2）對車間工人裝配水平要求較低，模塊化的裝配步驟少難度低，減少了裝配過程中帶來的質量問題；（3）單臺防護裝配時間更短，更適用于機床的批量生產。同時，整體防護仍是由散件組裝而成，當機床需要維護或防護需要更換單件時，同樣可以實現單件拆裝，便于機床后期維護。

圖5 專用工裝架子

圖6 整體防護裝配示意

4 結論

本文主要介紹了新CAK50 防護設計改進過程中，針對其防水性能的幾個關鍵結構細節的改變。同時針對防護裝配問題，提出了整體防護裝配的理念。經過后期現場防水性能運車實驗及機床售后反饋來看，本次防護設計改進有效地解決了以往防護漏水問題，直接提升了產品形象和品質，在用戶中積攢了良好的口碑。另外，整體防護的裝配很好地降低了裝配勞動強度，提高了生產效率，為機床的批量供應提供了良好保障。