关于“VL8080”机床外观造型设计的构建

张冬梅 聂丙奎

摘 要： 数控机床是现代制造业的重要装备，在设计“VL8080”機床外观造型过程，针对我国机床外观设计造型、个性化、人性化的现状，并结合沈阳机床钣焊事业部的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，使机床外观造型达良好的效果。

关键词： “VL8080”机床；工业设计；结构特征

在设计“VL8080”机床外观造型过程，我首先对“VL8080”机床主机部分进行了细致的了解，使我对此产品的内部结构和功能有了进一步的理解，同时对外观设计室提供的“VL8080”机床外观效果图进行了消化理解。以上工作对我进行“VL8080”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、不漏等因素，防护外观是为整个机床性能服务的。从而在“VL8080”整个机床外防护设计过程中我在保证机床实用功能的前提下保证了防护造型美观，从而达到了更加有利于机床整体性能的发挥。

1.机床主机部分结构分析

1.1 主机结构特征—外形轮廓及主要尺寸（见图1.1）

机与外防护结构特征是主机直接或间接的连接在一起的。其中接水盘电箱和支架是直接与主机连接在一起的，而左右防护体和下围板都是通过支架或接水盘过渡间接与主机连接在一起的。这样采用了长圆孔可调保证了防护的外形尺寸。当然外防护的设计不是脱离主机而设计，而是依附于主机原型而设计。

1.2 “VL8080”机床外防护主要结构分析

“VL8080”机床的外防护工业设计过程中，我很大程度上是探讨结构特征与其造型（“VL8080”外观效果图）的关系。通过对第一节“VL8080”主机造型原型的研究，我建立了“VL8080”机床内部结构到外观造型的关系模型，并且知道“VL8080”关键轮廓——主机造型，是外观造型原型的表现形式。基于主机关系模型，借助主机关键轮廓及其造型（“VL8080”外观效果图）构建了基于“VL8080”外防护的工业设计系统的方案，同时还考虑到此机床为数控高速立式车床这一主要特点，并通过调节外观造型原型实现了“VL8080”外观防护的优化设计。外观防护的0优化设计。

2. 外防护外形的建立

根据外观设计室提供的“VL8080”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，具体结构划分祥见附图2

由附图2我们可以清晰地将“VL8080”外防护结构大致分为如下四大部分：

（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及活动拉门、操作面板和上顶盖几大部分；

（2）外防护左右侧面：考虑到数控机床的主要功能零件加工——便于观查；机床设备维护及保养——方便快捷；我们将外防护的左右侧面设计为单开门形式；

（3）外防护后面：考虑到机床电箱及机床内部油箱、水箱等的位置及设备操作及维护，将后侧支架外露并在靠右侧开小门便于维修；

（4）外防护顶面：考虑到机床主电机及拉罩，Z向运动行程，将顶盖固定于立柱两侧便于拆卸。

（1） 活动拉门与下导轨的结构形式

在设计活动拉门与下导轨的结构时，我首先考虑到用外购的直线导轨，它表面光滑，活动性高，省力，但是它的可调性差，成本高，强度低极易损坏，所以经过考虑后决定改用自制的滑轮导轨，他可调性强易安装便于维修，且成本低廉强度好。结构详见图4右。他不但滑动流利，开关时不易发生滑动碰撞且不易损坏，实现了功能和成本完美的统一。

（2）活动拉门与上导轨的结构形式

在设计活动拉门与上导轨的结构时，我矛盾了，我首先考虑到上导轨应具有可调整性能，并且它主要起导向作用，它严格控制拉门的走向，但是由于上导轨的整体位置调整性能差，经过反复思量认真考虑及研究我们决定在“VL8080”上导轨的结构采用我们常用的设计结构，即采用外购的直线导轨的结构。如右图（图3）所示的结构。

为了保证其导向及调节的功能，我们将滑块位置采用长圆孔（参见图3俯视图所示的4-10×15长圆孔），上导轨滑块与拉门连接后通过调整螺柱在长圆孔的位置，使滑块在前后方向上可进行调节，从而使门能沿着上导轨的导向顺利滑动，并且采用上下方向连接，还可以起到一定的承重作用。

（3） CRT箱及其转动结构的确定

根据“VL8080”机床的电器主管设计的要求，以及防护走线的方式及尺寸，我们确定了此CRT箱的外形尺寸为650mm×420mm×130mm，并根据“VL8080”机床所用电气系统确定了面板开孔方式及尺寸、穿线孔大小、把手、位置及大小尺寸。

同时，在结构上我们还实现了CRT箱旋转90度限位功能。大家也能清楚地发现我们设计的CRT箱上、下转轴设计结构是十分简单的，仅通过一个轴、一个圆螺母、一个蝶形弹簧、一个止动挡圈和一个铜垫即实现了CRT箱的旋转功能。这种结构目前在机床设计中应用比较广泛，而且这种简单的结构更能保证CRT箱的操作稳定，更增加了紧固和夹紧功能，是用户使用起来更加方便安装和维护。得到了用户的普遍认可。

结论

由于设计时充分考虑到人机工程学以下几点：

1）产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合；

2）产品是否顺手和好使用；

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，最终使成品达到了主机厂和客户的认可。

参考文献

[1]刘涛主编.工业设计概论.冶金工业出版社.2006.

[2]成大先主编.机械设计手册.化学工业出版社.2002.