论文部分内容阅读
摘 要：机床外防护的整体主要由钣焊件焊接或铸造而成。表面处理工艺较落后，比较粗糙，边角毛糙，表面涂漆效果不理想。质感较为冰冷，有些形状设计不合理，长期操作会致使四肢疲劳甚至受伤，本文以钣焊件为研究对象，分析了在设计中应避免的问题及在设计中要考虑的因素。
关键词：钣焊件；设计；问题
一、设计中避免的问题
（一）在能使用长条孔的地方尽量不用圆孔。如果连接件都是只靠激光切割机下料直接成品的话，或者连接件是直接激光切割机下料直接成品而被连接件是机器直接加工成的可以用圆孔。
（二）大的钣焊件如果不影响功能的前提下，拆成几个小的零件装配在一起。由于板材的来料成品是有规格的。通常为1.5mm板材规格1250×2500，2mm板材规格1500×3000。所以大的零件就需要通过焊接拼接到一块。
（三）提高钣焊零件的刚性。可以通过给钣焊零件焊接横条或竖条的一些薄板折成的筋来提高钣焊零件的刚性。
（四）钣焊件与其它部件的连接。防护件有许多地方都需要和机床的其它部件连接。所以在与其它部件连接的地方，其它部件应加工出需连接的孔。这样可以减少现场配做，大大减轻装配工人的劳动强度，提高工作效率。
（五）折边高度工艺和孔距折边的距离也是应该掌握的。直边高度：保证弯曲件直边平直的直边高度H不应小于2t，否则需先压槽或加高直边（弯曲后再切掉），如图1.1。
图1.1弯曲件直边的高度
孔边距离：如果弯曲毛坯上有预先冲制的孔，为使孔型不发生变化，必须使孔位置于变形区外，即孔边距离L（L为孔空心距离折边距离，t为板厚度）应符合以下关系：
当t<2mm时，L≥t：
当t≥2mm时，L≥2t。
如果孔边距L过小，可在弯曲线上加冲工艺孔或切槽。
（六）许多钣焊零件都是要经过焊接的，所以焊缝也是一个必须考虑的问题。
焊点的设计也是很重要的，有的需要连续焊接，有的需要点焊，有的需要来那两面焊接圆周焊接。根据实际情况选择。
在装配过程中，装配的两个件间就要考虑焊缝的问题，在连接过程中尽量避开焊点，
如果设计中没考虑到焊缝，那么装配过程中就很有可能出现装干涉，需要工人打磨掉干涉的焊点，这样会影响装配的进度。另外外观件外边的焊点要打磨平整，保持防护外观的美观。
（七）装在已经装配的两个其它部件之间的防护件，需要留一定的间隙。如果没有留间隙，而且防护周边都有翻边，那么就有可能由于制造的误差，装配的误差积累，导致防护装配不上，就造成返修。
二、从人机工程上来分析钣焊件的设计
（一）机床门的人机工程设计
机床门是机床整体造型的重要部件，而且与机床操作人员接触较多，其尺寸与结构是否合理对机床操作的易用性有着重要的影响。机床门的宽度主要受到工作台尺寸的限制，为了方便操作人员装卡零件的需要，门的宽度尺寸在一般情况下要求略大于工作台的宽度，即把工作台完全敞开。由于不同型号机床的工作台尺寸差别较大，因此门的造型也需要作较大的变化，以满足操作人员的工作要求。对于工作台较小的机床一般采用单开门的结构，而对于工作台较宽的机床则多选用双开门。因为要把工作台完全敞开，如果采用单门结构，机床门的体积过大，推拉操作较吃力，不便于使用，所以在大型的加工中心等机床中双开门的结构较为常见。
（二）观察窗的人机工程设计
观察窗的作用主要是操作者可通过它对加工工件和机床的运动进行观察。这种观察和显示数据一起构成了机床对个人的重要反馈。操作者对工件的观察在监视控制中是十分频繁的，观察的姿势受到观察窗的影响很大，因此观察窗的设计是机床人机工程设计中需要把握的要点。观察窗的高度应按照人体的视高尺寸的50%位置来设计，以适应不同身高的人群。
（三）把手的人机工程设计
把手是操作人员操作机床常接触的部件，对机床操作的舒适性和操作人员工作效率的提高都有一定的影响。把手的设计要考虑的因素较多，其直径与长度要与人手的尺寸相适应，使得抓握舒适，操作方便。
把手的长度在设计中也需要重视。现有的数控机床的把手造型多采用长把手的设计，一方面是为了造型的需要，另一方面也可以适合不同身高的人群抓握。但也有不少机床采用短把手，短把手的设计就要考虑把手长度对人手抓握的影响。
对于长把手来说，其安装的高度没有太多限制，只要把手抓握位置能包括最佳控制区，且安放位置美观即可；而对于短把手则要尽量安装在最佳控制区内，而且位置多设计在门中间偏下的位置，这样能尽量使手腕保持自然状态，手与小臂处于一条直线上，避免因手腕彎曲而弓}起肌肉静态施力。
（四）控制面板的布置原则
机床工作台面和控制面板的布置原则主工作台面的高度应根据操作要求，按立姿，坐姿，坐/立姿的操作要求进行设计。工作台面上，像手轮和摇把类的手动操纵器的设计，应根据功能和使用方式的不同，进行大小、形状、类别及位置的设计。控制面板上的控制按钮和显示仪表，应按功能区进行划分，同时满足显示.控制相合性的要求，其位置高度和布置排列应符合人机关系，使人方便操纵和观察。
三、结论
数控机床是主导性的机床产品，其外观设计是机床制造行业的一项重大课题，因此对外防护钣焊件的设计是为了提高整体质量，从而进一步提高其在国内外市场的竞争力与附加值，使产品立于不败之地。
参考文献：
[1]阮宝湘.工业设计人机工程学[M].北京：机械工业出版社，2005（2）：231.
关键词：钣焊件；设计；问题
一、设计中避免的问题
（一）在能使用长条孔的地方尽量不用圆孔。如果连接件都是只靠激光切割机下料直接成品的话，或者连接件是直接激光切割机下料直接成品而被连接件是机器直接加工成的可以用圆孔。
（二）大的钣焊件如果不影响功能的前提下，拆成几个小的零件装配在一起。由于板材的来料成品是有规格的。通常为1.5mm板材规格1250×2500，2mm板材规格1500×3000。所以大的零件就需要通过焊接拼接到一块。
（三）提高钣焊零件的刚性。可以通过给钣焊零件焊接横条或竖条的一些薄板折成的筋来提高钣焊零件的刚性。
（四）钣焊件与其它部件的连接。防护件有许多地方都需要和机床的其它部件连接。所以在与其它部件连接的地方，其它部件应加工出需连接的孔。这样可以减少现场配做，大大减轻装配工人的劳动强度，提高工作效率。
（五）折边高度工艺和孔距折边的距离也是应该掌握的。直边高度：保证弯曲件直边平直的直边高度H不应小于2t，否则需先压槽或加高直边（弯曲后再切掉），如图1.1。
图1.1弯曲件直边的高度
孔边距离：如果弯曲毛坯上有预先冲制的孔，为使孔型不发生变化，必须使孔位置于变形区外，即孔边距离L（L为孔空心距离折边距离，t为板厚度）应符合以下关系：
当t<2mm时，L≥t：
当t≥2mm时，L≥2t。
如果孔边距L过小，可在弯曲线上加冲工艺孔或切槽。
（六）许多钣焊零件都是要经过焊接的，所以焊缝也是一个必须考虑的问题。
焊点的设计也是很重要的，有的需要连续焊接，有的需要点焊，有的需要来那两面焊接圆周焊接。根据实际情况选择。
在装配过程中，装配的两个件间就要考虑焊缝的问题，在连接过程中尽量避开焊点，
如果设计中没考虑到焊缝，那么装配过程中就很有可能出现装干涉，需要工人打磨掉干涉的焊点，这样会影响装配的进度。另外外观件外边的焊点要打磨平整，保持防护外观的美观。
（七）装在已经装配的两个其它部件之间的防护件，需要留一定的间隙。如果没有留间隙，而且防护周边都有翻边，那么就有可能由于制造的误差，装配的误差积累，导致防护装配不上，就造成返修。
二、从人机工程上来分析钣焊件的设计
（一）机床门的人机工程设计
机床门是机床整体造型的重要部件，而且与机床操作人员接触较多，其尺寸与结构是否合理对机床操作的易用性有着重要的影响。机床门的宽度主要受到工作台尺寸的限制，为了方便操作人员装卡零件的需要，门的宽度尺寸在一般情况下要求略大于工作台的宽度，即把工作台完全敞开。由于不同型号机床的工作台尺寸差别较大，因此门的造型也需要作较大的变化，以满足操作人员的工作要求。对于工作台较小的机床一般采用单开门的结构，而对于工作台较宽的机床则多选用双开门。因为要把工作台完全敞开，如果采用单门结构，机床门的体积过大，推拉操作较吃力，不便于使用，所以在大型的加工中心等机床中双开门的结构较为常见。
（二）观察窗的人机工程设计
观察窗的作用主要是操作者可通过它对加工工件和机床的运动进行观察。这种观察和显示数据一起构成了机床对个人的重要反馈。操作者对工件的观察在监视控制中是十分频繁的，观察的姿势受到观察窗的影响很大，因此观察窗的设计是机床人机工程设计中需要把握的要点。观察窗的高度应按照人体的视高尺寸的50%位置来设计，以适应不同身高的人群。
（三）把手的人机工程设计
把手是操作人员操作机床常接触的部件，对机床操作的舒适性和操作人员工作效率的提高都有一定的影响。把手的设计要考虑的因素较多，其直径与长度要与人手的尺寸相适应，使得抓握舒适，操作方便。
把手的长度在设计中也需要重视。现有的数控机床的把手造型多采用长把手的设计，一方面是为了造型的需要，另一方面也可以适合不同身高的人群抓握。但也有不少机床采用短把手，短把手的设计就要考虑把手长度对人手抓握的影响。
对于长把手来说，其安装的高度没有太多限制，只要把手抓握位置能包括最佳控制区，且安放位置美观即可；而对于短把手则要尽量安装在最佳控制区内，而且位置多设计在门中间偏下的位置，这样能尽量使手腕保持自然状态，手与小臂处于一条直线上，避免因手腕彎曲而弓}起肌肉静态施力。
（四）控制面板的布置原则
机床工作台面和控制面板的布置原则主工作台面的高度应根据操作要求，按立姿，坐姿，坐/立姿的操作要求进行设计。工作台面上，像手轮和摇把类的手动操纵器的设计，应根据功能和使用方式的不同，进行大小、形状、类别及位置的设计。控制面板上的控制按钮和显示仪表，应按功能区进行划分，同时满足显示.控制相合性的要求，其位置高度和布置排列应符合人机关系，使人方便操纵和观察。
三、结论
数控机床是主导性的机床产品，其外观设计是机床制造行业的一项重大课题，因此对外防护钣焊件的设计是为了提高整体质量，从而进一步提高其在国内外市场的竞争力与附加值，使产品立于不败之地。
参考文献：
[1]阮宝湘.工业设计人机工程学[M].北京：机械工业出版社，2005（2）：231.