浅谈车床防护设计.doc

浅谈车床防护设计徐大伟 许晓强 马旭（沈阳机床集团股份有限公司沈一车床厂技术部 邮编110141）摘要：介绍了车床防护的发展，总结了比较典型的造型设计的特点，并对未来防护的发展趋势做了概括。可以在防护设计工作中起到一定的借鉴作用。关键字：防护、外观造型、基准、防护结构Analysis of the Design of the Guard of LatheXu Dawei, Xu Xiaoqiang, Ma Xu(Technique Department of Shenyang NO.1 Lathe Works Shenyang Machine Tool Co., Ltd., Shenyang 110141, China)Abstract: This composition introduces the development history of the guard of lathe. Summarize the characteristics of the comparatively typical designs, and sum up the developing trend of future guards. This composition is useful for reference to a certain extent in the design of guard.Keywords: Guard, Appearance style; Benchmark; Safeguard construction以往，人们重视的车床核心价值是其加工能力，对车床防护的重视程度并不高。普车以及许多经济型数控车床都采用无防护或半防护的设计。然而目前车床的竞争力已不仅仅体现在主机性能，而是变得更加全面。高雅大气的外观设计是一台车床外在品质的一种表现形式。同时车床防护性能的好与坏直接影响其整体的刚性及防水性能，也成为目前评价一台车床品质的重要因素之一。1.早期的车床防护回顾工业设计的历史，机床其实是最早应用产品外观设计的行业之一，机床企业讲究产品外观的原因，除了对美的追求以外，更重要的是在市场形势出现变化，对主机高性能要求的不断提高也给防护带来了潜移默化的改变。对于早期的车床，防护这一概念并没有被提到一定的重视高度，主要原因是当时的车床在切削速度、快移速度、切削液使用、零件精度方面没有达到现有的水平。普通车床以及早期的经济型车床主要靠操作者来控制，所以防护的应用也仅仅是出于安全角度的考虑。随着数控车床的大量普及和不断的创新，防护的应用也伴随着发展起来，但是无论从防护性能、结构还是美观角度上讲都比较简单，只是实现了基本的功能而已。目前的机床行业发展迅速，防护的设计也日趋成熟，也有了更高的要求。2.车床防护的现状2.1内防护内防护是整个防护的核心。目前，数控车床两轴的快移速度普遍在12m/min以上，冷却液扬程普遍在11m，这就对内防护整体防水性和运动稳定性提出了很高的要求。内防护与外防护的搭接处、床头立板与Z轴拉罩搭接处、刀架罩处都是内防护的防水设计的重点。我厂通常的办法是在拉罩连接处安装特殊材质的刮屑条，并在床头立板与拉门连接处安装毛刷，防水和防屑的效果比较的理想。2.2外防护我国以前对美在机械造型中的作用重视不够，出口的机械产品不太重视把美学运用到造型中去，因此产品虽然在机床性能、刚性等方面达到了国际水平，但仍在车床整体效果上缺乏竞争力。因此，优良的机械产品必须和美的创造结合，才能达到最大的社会效益和经济效益。数控车床的整体造型是由外防护各部件组成，它们之间和谐搭配体现了机床的整体造型风格。造型风格大致可以分为以下几种。2.2.1方直的形态这类车床的形态多为直线加以小圆角过渡，整体的造型较为方正。直线给人以精致、严肃、统一有序并理性的感觉，复合加工机床高精度、高度度、高效率的特点。这类机床造型的外罩门多位为方正的直线造型，可有倾斜变化。观察窗多位直线型带小圆角。把手多为直线造型，竖直或横向位于观察窗旁。2.2.2圆润的形态这类车床多以曲面造型为主，面与面之间采用大圆角平滑连接，给人整体印象是造型圆润、统一、线条温婉流畅。这类造型的外罩门多为大弧度的曲面，曲面与直面间采用大倒角圆滑过渡，观察窗可采用直径较大的圆角，也可以运用曲线型等变化。把手为配合门的曲面，多设计为弯曲把手，但是短小的把手也可以是直线型，竖直或横向放置于观察窗旁。目前这类防护的造型设计在车床的中比较普遍。而且大量采用了亚格丽板元素和色彩元素，使机床整体风格高雅大气，而且在亚格丽板内配合车床的型号规格的字体，具有画龙点睛的效果。图1为运用了圆弧设计并增添了亚格丽板和色彩元素的车床造型设计。 图12.2.3对比变化的形态这类车床给人的视觉冲击较大，由此带来了很强的视觉效果。其造型通常是由曲面和直面组合在一起，使得不同部位形成形体的对比，并且面与面之间有较多的起伏变化，给人的感觉造型层次丰富。这类车床门的轮廓常与外罩的正面轮廓不一致，而且观察窗的造型有较多的变化，所以细节的设计一般是这类防护的亮点。2.2.4简洁统一的形态采用大块的直面或曲面造型，面与面之间少有起伏变化，外罩可适当做些斜角或圆角的造型，以打破造型过于简洁而造成的沉闷感。这类车床门和观察窗的造型与整体设计相协调，门、窗和把手的造型可增加一些细部结构，使得外观不会过于单调。车床的防护外罩除了美观外，在结构上的设计也很重要。防护外罩的设计要本着便于用户对安装和拆卸的原则，以便于用户对机床主机的维修和维护。在考虑防水搭接的同时也应该逆向思考，避免防护罩对主机造成遮挡。并且用于装配和维护的盖板空间也应该能到达人体工程学要求，尽量避免装配过程出现由于防护的设计缺陷给装配和维护带来的不便，从而降低工作效率。在设计过程中也应该考虑到使用者的可操作性，在允许的范围内添加便于操作者放置资料或工具的设计，可以体现整机的人性化设计和实现操作者的近置化管理。3.未来车床防护的发展由于车床是较为普及的一类机床，尤其是新一类经济型数控车床以其高性价比涵盖的行业十分广泛。所以市场对车床需求量非常大，这就对车床的制造周期提出了较高的要求。整体防护的概念也成为将来防护的发展方向。所谓整体防护就是尽可能的将防护外罩主要零件整体化，这样就可以大大降低装配时间，提高装配效率。如下图所示： 图2 图3 图1为图2所示机床整体后防护罩。该后防护罩是由原来的上盖、后防护罩和尾座防护罩合为一体形成的整体防护罩。通过对几个大件的整合，使原本需要逐个安装调整的零件通过简单的连接就可以实现，极大的提高了装配效率。原本各零件之间由螺钉进行连接，需要不断的调整才能实现较好的外观。但如果是整体防护结构，大件之间通过焊接连接在一起，整体刚性可以得到提高。但整体防护也有其弊端，那就是对加工工艺性要求较高。虽然整体防护具有安装方便、安装基面准、刚性好等特点，但是这些优点都是因为把装配时的难度转移到了加工过程中去保证。由于钣焊件自身的特点，受切割、焊接、内部应力、运输等因素影响很大，所以整体防护很可能出现在安装现场无法安装的情况。因此在设计整体防护过程中最好通过一些辅助设计手段比如有限元分析等，在关键部位设置加强筋提高防护罩整体刚性。同时在床身上增加一些加工的基准面供整体防护安装定位。定位基准多通过立柱与床身和防护外罩连接，利用床身加工面作为定位基准，利用立柱的高刚性提高防护罩整体刚性。并且在防护罩把接的关键调整部位设置腰型孔进行必要的调节，这样既可以实现整体防护的设计思路，又可以避免由于防护罩过大产生变形影响装配。4.结束语机床中防护是与操作者接触较多的部件，是机床人机工程设计的重点。不仅要求造型美观、结构简单，而且