高 坤 宋 辰

沈陽機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

高 坤 宋 辰

沈陽機床股份有限公司鈑焊分公司

在設(shè)計“PWL1200”機床外防護(hù)的造型過程時，針對我國機床外觀設(shè)計造型、個性化、人性化的現(xiàn)狀，并結(jié)合機床制造技術(shù)及加工能力。在這次設(shè)計中還引入了工業(yè)設(shè)計思想，人機工程學(xué)原理。依據(jù)機床床身及機械系統(tǒng)的關(guān)鍵輪廓進(jìn)行了可行性分析，使機床外觀造型達(dá)到良好的效果。

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

1.機床主機部分結(jié)構(gòu)分析

在設(shè)計PWL1200機床外觀造型過程，我首先對機床主機部分(圖1)進(jìn)行了細(xì)致的了解，使我對此產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能有了進(jìn)一步的理解，同時對機床廠提供的機床外觀效果圖進(jìn)行了消化理解。以上工作對“PWL1200”機床外觀防護(hù)的設(shè)計起了指導(dǎo)性作用。在保證機床整體功能的前提下，我在設(shè)計防護(hù)結(jié)構(gòu)時，還考慮以下幾個方面：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)外觀是為整個機床性能服務(wù)的，從而在整個機床外防護(hù)設(shè)計過程中我在保證機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)合輪對加工的特點，汲取當(dāng)代最新機電液等先進(jìn)技術(shù)研發(fā)的具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)、效率高、精度高以及自動化水平高等特點，該機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和制動盤，其門式結(jié)構(gòu)也可使輪對從機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×高×深 單位 mm) ，設(shè)計時要嚴(yán)格遵照此外形尺寸，以滿足用戶的要求。

根據(jù)主機廠提供的PWL1200機床外觀效果圖、機床主機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?？梢郧逦貙WL1200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：考慮到整個機床功能及性能的實現(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、活動拉門；

(2)外防護(hù)左右側(cè)面：考慮到數(shù)控機床的主要功能零件加工——便于觀察；機床設(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)計為帶觀察側(cè)窗；

(3)外防護(hù)后面：機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和制動盤，根據(jù)機床的性能要求，前后都設(shè)計成拉門形式，便于加工零件；

(4)主軸箱：機床有兩個主軸箱，每個主軸箱是由一臺西門子交流伺服主軸電機通過一對皮帶輪帶動主軸箱內(nèi)的主軸傳動。

(5)操作系統(tǒng)：獨立操作面板。

3.五大區(qū)域主要結(jié)構(gòu)的確定及功能原理

(1)活動拉門結(jié)構(gòu)及原理

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

(2) 活動拉門與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式

在設(shè)計活動拉門導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)時，我首先考慮采用滑動直線導(dǎo)軌來實現(xiàn)，滑動導(dǎo)軌在工業(yè)自動傳動結(jié)構(gòu)中廣泛運用。其運動平穩(wěn)，剛性強，快速滑動時噪音低等特點非常適合機床外防護(hù)的特征。考慮到PWL1200此機床整體比較方正，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)才能實現(xiàn)外觀效果。因為上導(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)計成暗導(dǎo)軌。經(jīng)過反復(fù)模擬計算，我將下導(dǎo)軌的安裝形式顛倒過來， 導(dǎo)軌安裝于門體上(隨拉門運動)，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)計左右側(cè)防護(hù)體結(jié)構(gòu)時，我主要考慮到以下幾點：1.水性要好。機床工作時冷卻液四處飛濺，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，整個防護(hù)體其實是由好多個零件組裝起來的，每個工件都是由螺栓連接，這種結(jié)構(gòu)的目的是為了機床活動立柱和伺服電機維修方便，當(dāng)出現(xiàn)維修情況時，操作者不必將整個左防護(hù)體完全拆掉，只針對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，從備料到鉚焊各個細(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)計時充分考慮到人機工程學(xué)以下幾點：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，實用性； 3.是否防止了使用人操作時意外傷害和錯用時產(chǎn)生的危險；4.各操作單元是否實用；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)合以上幾點及機床、加工零件特點及制造誤差，整個產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)滿足了用戶要求，制造誤差對產(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.人機工程學(xué).北京理工大學(xué)出版社.