6-1機床造型設計
進行產品造型設計的首要步驟是確定造型物的基本體量關係,即首先要有一個基本的空間布局,布昂確定,造型物的基本輪廓就有了。
一、總體布局的基本要求
1.應保證滿足所規定的功能要求,對係列型譜的參數標準,最大限度地考慮產品部件通用化。
2.要充分保證各種運動和結構實現的可能性。
3.既要充分保證產品的精度、剛度、穩定性,又要盡可能地減輕產品的重量。
4.應有較好的工藝性,便於加工、裝配和維修。
5.要保證使用安全、操作簡便、宜人。
6.應使產品外形美觀、大方、新穎。
二、影響機床布局的基本因素
1.機床的形成運動和調整運動
加工同樣的表麵,根據工件特點和要求,可采用不同的表麵形成方法和運動來完成,即使采用相同的刀具,也可采用不同的形成運動。
此外,與機加工工藝密切相關的工序集中與分散程度和對譏床萬能性要求的差別,均影響機床的布局。
2.機床部件的運動分配
機床加工表麵形成的方法和所需的運動數相關,但當運動分配不同或結構型式不同,機床的布局也隨之變化。
3.加工對像的形狀、尺寸、重量
由於工件形狀,尺寸和重量不同,在機床布局時。對尺寸較大的盤式零件宜采用立式布局,長度較大的工件宜采用臥式布局,重量大的工件,宜采用落地式布局。
4.機床的精度要求
考慮影響精度的傳動鏈因素,熱變形因素;及其他因素,相同加工方法也可有不同的布局方式。
5.機床的自動程度
需布置自動上、下料裝置的機床,要求上部敞開,一般宜采用臥式布局。
6.機床操作使用的方便
7.機床製造的方便和“三化”
8.其他因素
布局時要考慮到擴大機床工藝範圍和安裝附件的可能性,占地麵積的大小,減輕機床;量、運輸等因素。
由上述因素可見,機床的合理布局所涉及的問題很多,但是,加工工藝和機床運動的分配對布局起決定性作用。對於不同類型的布局機床,布局要求的重點也是不同的。如通用機床,因工件形狀,尺寸變化大,要求工藝範圍寬,布局要便於調整以適應不同工件加工。通用機床的自動化程度低,布局時要特別注意減輕工人體力勞動強度問題。專用機床的工藝範圍窄,要求高生產率則是布局的主要問題。對於精密機床,布局的主要問題是提高機床的動靜態剛度,減少機床的振動和熱變形,提高傳動精度等;對於重型機床來說,布局的主要問題是減少傳動功率,減少占地麵積,擴大工藝範圍,提高通用化程度,設置遠距離操縱係統等。
三、機床主體造型實例分析
造型物的主體造型應考慮造型物幾何形體的確定,造型體的線型組織,造型體比例尺度的確定和分析。下麵以C616—1普通車床為例進行一些造型分析。
C616普通車床,是50年代的仿製產品,多年來,其造型形象原封不動。為大圓弧過渡的造型格調。造型零散、整體感不強,色調低深,缺乏強烈的時代氣質及藝術感。
機床,是某機床廠在提高產品內在質量的同時,大力提高外觀質量,對產品藝術造型進行了改進。設計師們在性能穩定的老產品C616車床的基礎上,改進設計出C616—1普通車床,針對原機床存在造型風格落後於時代的主要缺點,除結構性能作少量改進外,對原機床的外觀造型作了較大的改變。首先從機床的線型風格、比例尺度、色彩配置、裝飾等作了兩次改進工作。
第一次著重改進了線型風格,由大圓弧過渡改為方直小圓角,改進了機床的主體顏色,由原來的冷調灰綠色,改進為熱調的淺駝灰色,同時改變了操縱件的風格,並在床腳間加一大擋板,以增加機床的整體性。但是;從外觀效果看仍然存在銘牌麵板分散,線型式樣陳舊,整體造型比例欠均齊統一等一係列問題;
第二次,首先以機床外形輪廓為基礎。選取;固定比例因子;對比例尺度、結構線型等關係進行了“全麵的調整,同時在床身與床坐間加一中間色帶。貫穿整個機床,加強了機床的整體性和統一感。
通過比例尺度與結構線型的調整(機床主要結構尺寸)。使車床整體與各部件間的比例更加協調一致,結構線型統一均齊。大大加強了整體感。
前後床座之間用一模擋板連接;並與床座凸線均齊一致;形成中間色帶。它將機床上下左右有機地聯係在一起,使之緊密無間。完整堅實。同時又起隱蔽油盤。
床頭箱側麵采用微向內傾斜之斜線。給人以穩定堅固。具有抗衡尾座頂工件的巨大力量的視覺感。
機床全部采用大麵板,獲得了較好的裝飾與整體效果。床頭箱二條黑色的銘牌引人注目;起到了突出重點的作用。
機床主體色彩采用淺砂色,色調偏暖而明快。給人以明朗興奮的感覺。同時表現出褙密、高雅、大方的氣質,與麵板金厲光澤色和操縱件的小麵積豔麗色的對比之下。形成鮮明、醒目、既熱烈又素雅的色感效果。除一個主體色;中間色帶選用間色調的象牙白。形成上下自然分色。構成協調的兩介主體色。豐富色彩變化;更加強中部板前後的聯係作用和車床的穩定感。
操縱手柄和手輪的造型風格與主體統一協調。取得和諧統一的效果。手柄端部采用豔麗的工程塑料柄把,既可引起操作者的注意。又起到了活躍機床&彩的點繩作用。
由於普通車床在藝術造型設計方麵基本符合藝術造型法則及審美要求,所以取得了較為顯著的藝術效果,深受用戶歡迎。
四、機床整機的人機工程設計
機床造型應遵循造型美學的原則,使其取得較好的藝術效果,同時還應注意在機床設計中的人機關係。
機床整機人機工程設計可分為三個主要階段,構成一個設計程序;其研究階段是分析和定義“問題”的過程,設計者采用一定的技術和方法,觀察係統存在的人機關係;設計階段針對定義的問題,按人機工程學原理進行設計;評價階段同樣也采用一定的技術和方法比較新舊設計。其機床人機工程設計分析技術三個階段內容具體如下
對於不同的機床,人機工程學研究的問題也不同,對於勞動密集型的普通車床人機工程學主要考慮體力負荷,對於技術密集型的如數控機床要考慮體力和腦力負荷問題,對於高技術密集型的如柔性加工係統要考慮腦力負荷大的問題;高技術機床除了操作技能,作業性質作業負荷研究外,還應注意維修,因為大量使用自動化機器取代人的操作,降低了對操作人員的技能要求,但增加了維修人員和調試人員的技能和知識的要求。對於複雜程度很高的作業,操作者必須經較長時間培訓後才能勝任。因而,高技術產品的作業輔助技術設計和培訓計劃都是很重要的。
另外,在高技術機床中還應考慮操作者的心理滿意度。在高技術機床中由於自動化程度高,工人往往隻是進行上下料、按開關等低技術勞動。因此操作者心理滿意度很低。理想的作業環境。該模型的基本意義是,強作業動機取決於是否獲得了作業滿意,即由於作業獲得某種自我價值,強作業動機促使人產生高作業效能,高作業效能又可獲得作業滿意。人機工程學應該很好的考慮人機係統的合理設計以創造一種理想的作業心理環境。
在機床人機工程設計中還要注意人機界麵設計,對操作者而言,機床的人機界麵可分為三個區:監控區、操作區、工件處理區。
監控區是顯示比較集中區域;
操作區是人完成主要操作的區域;