关于“PWL1200”门式车轮车床外防护的设计

高 坤 宋 辰

沈阳机床股份有限公司钣焊分公司

关于“PWL1200”门式车轮车床外防护的设计

高 坤 宋 辰

沈阳机床股份有限公司钣焊分公司

在设计“PWL1200”机床外防护的造型过程时，针对我国机床外观设计造型、个性化、人性化的现状，并结合机床制造技术及加工能力。在这次设计中还引入了工业设计思想，人机工程学原理。依据机床床身及机械系统的关键轮廓进行了可行性分析，使机床外观造型达到良好的效果。

工业设计；结构特征；人机工程学

1.机床主机部分结构分析

在设计PWL1200机床外观造型过程，我首先对机床主机部分(图1)进行了细致的了解，使我对此产品的内部结构和功能有了进一步的理解，同时对机床厂提供的机床外观效果图进行了消化理解。以上工作对“PWL1200”机床外观防护的设计起了指导性作用。在保证机床整体功能的前提下，我在设计防护结构时，还考虑以下几个方面：美观性、宜人性(操作、观查、调正、清理、维修)，不渗、不漏也是很重要考虑因素，防护外观是为整个机床性能服务的，从而在整个机床外防护设计过程中我在保证机床使用性能的前提下保证了防护外观漂亮，从而达到了更加有利于机床整体性能的发挥。

PWL1200门式车轮车床是武重在WZ系列卧车及CR51系列数控立式加工中心先进技术基础上，结合轮对加工的特点，汲取当代最新机电液等先进技术研发的具有结构先进、效率高、精度高以及自动化水平高等特点，该机床专门用于高精高效修整加工从铁路、地铁及轻轨车辆上拆卸下来的轮对和制动盘，其门式结构也可使轮对从机床穿越而形成流水线。

图1.1 外形轮廓及主要尺寸

2. 外防护外形的建立

首先根据用户要求外形尺寸为：9000×4150×3115(长×高×深 单位 mm) ，设计时要严格遵照此外形尺寸，以满足用户的要求。

根据主机厂提供的PWL1200机床外观效果图、机床主机各部分的功能及功能区域划分和方位，初步确定了整体外防护的外观结构、及功能的区域划分。可以清晰地将PWL1200外防护结构大致分为如下五大部分：

(1)外防护正面：考虑到整个机床功能及性能的实现，并依据于外观效果图，我们首先将外防护的正面分为左右固定罩、活动拉门；

(2)外防护左右侧面：考虑到数控机床的主要功能零件加工——便于观察；机床设备维护及保养——方便快捷；我将外防护的左右侧面设计为带观察侧窗；

(3)外防护后面：机床专门用于高精高效修整加工从铁路、地铁及轻轨车辆上拆卸下来的轮对和制动盘，根据机床的性能要求，前后都设计成拉门形式，便于加工零件；

(4)主轴箱：机床有两个主轴箱，每个主轴箱是由一台西门子交流伺服主轴电机通过一对皮带轮带动主轴箱内的主轴传动。

(5)操作系统：独立操作面板。

3.五大区域主要结构的确定及功能原理

(1)活动拉门结构及原理

考虑到拉门设计首先要考虑保证拉门应活动自如、视窗便于观察及拉手便于操作，其次是活动拉门要有可调整结构同时便于用户使用，最后考虑到拉门设计要方便生产制造及降低成本等。

(2) 活动拉门与导轨的结构形式

在设计活动拉门导轨的结构时，我首先考虑采用滑动直线导轨来实现，滑动导轨在工业自动传动结构中广泛运用。其运动平稳，刚性强，快速滑动时噪音低等特点非常适合机床外防护的特征。考虑到PWL1200此机床整体比较方正，拉门的总重量约为200KG，因此拉门的上下导轨均采用滑动直线导轨。导轨结构方案确定后，下一步就要考虑安装拆卸的问题。由于是外拉门，导轨必须隐藏在防护体内才能实现外观效果。因为上导轨设置在防护体顶部，人的视线无法看到，外露也不影响效果。但下导轨就只能想办法设计成暗导轨。经过反复模拟计算，我将下导轨的安装形式颠倒过来， 导轨安装于门体上(随拉门运动)，这样既解决了隐藏下导轨的问题，还起到了支撑拉门重量的作用。

(3)右侧防护结构的确定

在设计左右侧防护体结构时，我主要考虑到以下几点：1.水性要好。机床工作时冷却液四处飞溅，内防护将大部分水挡在加工区，但仍有少量的冷却液透过内防护，飞溅到后面。2.体具有可拆卸性。从立体图可以看出，整个防护体其实是由好多个零件组装起来的，每个工件都是由螺栓连接，这种结构的目的是为了机床活动立柱和伺服电机维修方便，当出现维修情况时，操作者不必将整个左防护体完全拆掉，只针对某一部位的零部件进行拆卸便可完成维修工作。3.分件要拆分合理。在零部件的拆分上我充分按照钣焊事业部工艺指导要求，接缝合理得当，焊接处牢固可靠，不漏焊点，从备料到铆焊各个细节考虑，尽量避免了零部件的二次缺陷。4.与效果图一致，美观性要好。

结论

由于设计时充分考虑到人机工程学以下几点：1.产品与人、产品外观与环境是否相适应； 2.产品结构是否具有良好的操作性，实用性； 3.是否防止了使用人操作时意外伤害和错用时产生的危险；4.各操作单元是否实用；各元件在安置上能否使其意义毫无疑问的被辨认；5.产品是否便于清洗、保养及修理。结合以上几点及机床、加工零件特点及制造误差，整个产品设计结构满足了用户要求，制造误差对产品的影响也已充分考虑，最终使成品达到客。

[1]丁玉兰主编.人机工程学.北京理工大学出版社.