關于“PWL1200”門式車輪車床外防護的設計

高 坤 宋 辰

沈陽機床股份有限公司鈑焊分公司

關于“PWL1200”門式車輪車床外防護的設計

高 坤 宋 辰

沈陽機床股份有限公司鈑焊分公司

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

工業(yè)設計；結構特征；人機工程學

1.機床主機部分結構分析

在設計PWL1200機床外觀造型過程，我首先對機床主機部分(圖1)進行了細致的了解，使我對此產(chǎn)品的內部結構和功能有了進一步的理解，同時對機床廠提供的機床外觀效果圖進行了消化理解。以上工作對“PWL1200”機床外觀防護的設計起了指導性作用。在保證機床整體功能的前提下，我在設計防護結構時，還考慮以下幾個方面：美觀性、宜人性(操作、觀查、調正、清理、維修)，不滲、不漏也是很重要考慮因素，防護外觀是為整個機床性能服務的，從而在整個機床外防護設計過程中我在保證機床使用性能的前提下保證了防護外觀漂亮，從而達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技術基礎上，結合輪對加工的特點，汲取當代最新機電液等先進技術研發(fā)的具有結構先進、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，其門式結構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) ，設計時要嚴格遵照此外形尺寸，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的外觀結構、及功能的區(qū)域劃分。可以清晰地將PWL1200外防護結構大致分為如下五大部分：

(1)外防護正面：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，我們首先將外防護的正面分為左右固定罩、活動拉門；

(2)外防護左右側面：考慮到數(shù)控機床的主要功能零件加工——便于觀察；機床設備維護及保養(yǎng)——方便快捷；我將外防護的左右側面設計為帶觀察側窗；

(3)外防護后面：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)域主要結構的確定及功能原理

(1)活動拉門結構及原理

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

(2) 活動拉門與導軌的結構形式

在設計活動拉門導軌的結構時，我首先考慮采用滑動直線導軌來實現(xiàn)，滑動導軌在工業(yè)自動傳動結構中廣泛運用。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，因此拉門的上下導軌均采用滑動直線導軌。導軌結構方案確定后，下一步就要考慮安裝拆卸的問題。由于是外拉門，導軌必須隱藏在防護體內才能實現(xiàn)外觀效果。因為上導軌設置在防護體頂部，人的視線無法看到，外露也不影響效果。但下導軌就只能想辦法設計成暗導軌。經(jīng)過反復模擬計算，我將下導軌的安裝形式顛倒過來， 導軌安裝于門體上(隨拉門運動)，這樣既解決了隱藏下導軌的問題，還起到了支撐拉門重量的作用。

(3)右側防護結構的確定

在設計左右側防護體結構時，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，內防護將大部分水擋在加工區(qū)，但仍有少量的冷卻液透過內防護，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，這種結構的目的是為了機床活動立柱和伺服電機維修方便，當出現(xiàn)維修情況時，操作者不必將整個左防護體完全拆掉，只針對某一部位的零部件進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)部工藝指導要求，接縫合理得當，焊接處牢固可靠，不漏焊點，從備料到鉚焊各個細節(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。

結論

由于設計時充分考慮到人機工程學以下幾點：1.產(chǎn)品與人、產(chǎn)品外觀與環(huán)境是否相適應； 2.產(chǎn)品結構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；5.產(chǎn)品是否便于清洗、保養(yǎng)及修理。結合以上幾點及機床、加工零件特點及制造誤差，整個產(chǎn)品設計結構滿足了用戶要求，制造誤差對產(chǎn)品的影響也已充分考慮，最終使成品達到客。

[1]丁玉蘭主編.人機工程學.北京理工大學出版社.