李濱

摘 要：TC45臥式高精度數(shù)控車床可車削各種螺紋、圓弧、圓錐及回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外曲面，對回轉(zhuǎn)體類零件進行高效、大批量、高精度的加工。本文所研究的機床外觀設(shè)計從機床難防水、難防屑角度著手，運用人機工程學(xué)原理，簡化結(jié)構(gòu)，避免了因顏色不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)拆分所帶來的不必要復(fù)雜工藝性，又大大降低了生產(chǎn)制造成本。

關(guān)鍵詞：臥式高精度數(shù)控車床；外觀設(shè)計；人機工程學(xué)

中圖分類號：TG65 文獻標志碼：A

0 引言

TC45臥式高精度數(shù)控車床具有高速、高精、高效、高穩(wěn)定性的性能特點，適用于各種軸類、盤類零件的半精加工和精加工。因其原有外防護陳舊，在更新數(shù)控系統(tǒng)，優(yōu)化床身部件的同時，要重新設(shè)計外防護。如何既滿足新防護設(shè)計美觀，又便于加工生產(chǎn)，還要方便裝配、維修。這一系列問題都是在外觀設(shè)計過程中需要考慮的必要因素。

1 TC45改造設(shè)計前

該機床改造設(shè)計前如圖1所示。

由于原有機床外觀破損，沒有技術(shù)圖紙，所有外防護設(shè)計圖尺寸都要經(jīng)過實際現(xiàn)場測量。需要確定床身的總體尺寸，主機各部分功能，及功能區(qū)域的位置及劃分。通過機床X、Y軸行程，極限位置，以及加工工件的大小，工作臺位置，確定拉門位置及開門尺寸，操作箱的設(shè)計及走線方式等。機床的防水、排屑等是設(shè)計的重點問題。根據(jù)現(xiàn)場的溝通與反饋，進行防護設(shè)計。

2 TC45防護改造后設(shè)計

2.1 防護總體尺寸

根據(jù)現(xiàn)場的實際勘察，從外觀造型的角度及節(jié)約成本的角度考慮，將防護的整體尺寸設(shè)計為2400mm×1400mm×1600mm。整體設(shè)計以斜線造型為主，視覺上突顯流體線條的美感，用圓弧的造型設(shè)計使防護更具有親和力及安全性。將防護結(jié)構(gòu)分割為左、右側(cè)防護罩、拉門、后防護罩和下圍板等5個部分。不僅安裝方便，又考慮到使用維修拆卸更容易操作的問題。

2.2 防護拉門設(shè)計

TC45的拉門設(shè)計，采用了不對稱式外拉門設(shè)計，即上寬下窄式。打破了傳統(tǒng)拉門的規(guī)則設(shè)計，避免了防護部分拉門行程不足的問題，又增加了拉門的穩(wěn)定性。拉門在設(shè)計時，要考慮的因素如下。

（1）拉門要活動自如

拉門要便于操作者使用。上下導(dǎo)軌均選用滑動直線導(dǎo)軌，因其具有剛性強、運動平穩(wěn)、在快速滑動時噪聲低等特點，非常適合外拉門的設(shè)計。

（2）拉門的防水性

防水性是整個防護設(shè)計中要考慮的最重要的問題之一。外拉門的設(shè)計對防水性有了更高的要求。圖2為拉門與防護結(jié)構(gòu)圖，此設(shè)計有效地解決了外拉門防水的問題。

（3）拉門視窗、把手及裝飾

在設(shè)計時，要求隨時滿足操作者在加工工件時對機床運動及加工情況的觀察。觀察窗的設(shè)計盡量完整地展現(xiàn)加工區(qū)域，除了定位精準外，還要考慮整體造型的美觀。這是整個防護設(shè)計的核心部分。TC45設(shè)計時在玻璃周圍增加了紅色的裝飾帶，配合左側(cè)防護罩的裝飾帶，線條流暢，造型整體統(tǒng)一。

2.3 防護操縱箱設(shè)計

原有操縱箱采用懸臂支撐系統(tǒng)。這種設(shè)計在裝配和運輸中存在著很多隱患。新設(shè)計將操縱箱通過色彩造型與防護搭配，放置在右側(cè)防護罩上，這樣既便于操作觀察，又降低了成本。

2.4 防護裝飾及配色

防護設(shè)計主要以黑白為主，凸顯機床沉穩(wěn)、科技的特點，紅色裝飾的設(shè)計帶又增加了現(xiàn)代感，產(chǎn)品型號與裝飾條采用絲網(wǎng)印刷工藝，避免零件的拆分，又節(jié)約了加工成本。把手處增加了不銹鋼材質(zhì)的造型，使設(shè)計活潑新穎。圖3為改造后外觀設(shè)計效果圖。

3 人機工程學(xué)在設(shè)計中的應(yīng)用

外觀設(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地被辨認；

（5）產(chǎn)品是否便于清洗、保養(yǎng)及修理。

結(jié)論

TC45通過創(chuàng)新設(shè)計，簡約流暢的外觀，低廉的制作成本，又具有明顯的防水防屑優(yōu)勢。不僅滿足了客戶對外觀審美的需求，操作者使用時有人機工程學(xué)作為依據(jù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，適合操作過程中的觀察，保養(yǎng)、維護，特別是零件加工時上件、取件、換件都非常方便。因此，在同類產(chǎn)品中，具有性價比極高的推廣性。

本設(shè)計在“裝備中國”2017年“創(chuàng)新濱?！EW杯”高端裝備創(chuàng)新設(shè)計大賽中榮獲銅獎。

參考文獻

[1]高鳳麟.人機工程學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]祁嘉華.佘繼梅學(xué)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.