前言：我們精心挑選了數(shù)篇優(yōu)質(zhì)機(jī)床設(shè)計(jì)論文文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來(lái)啟發(fā)，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

機(jī)床作為制造業(yè)中普遍采用通用設(shè)備，其性能標(biāo)志了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展水平。隨著電力電子和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，使機(jī)床柔性化、精密化、自動(dòng)化、智能化成為可能。盡管數(shù)控機(jī)床已經(jīng)部分具備自動(dòng)化和智能化的特征，使勞動(dòng)強(qiáng)度大為下降，但是其仍是按照加工程序進(jìn)行加工設(shè)備并不能完全取代人在零部件加工中的作用。人類社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展以及人類文化素質(zhì)的普遍提高，在機(jī)床設(shè)計(jì)領(lǐng)域不單著重提高機(jī)床的加工精度、機(jī)床壽命以及自動(dòng)化智能化等性能方面，同時(shí)給予機(jī)床造型設(shè)計(jì)足夠的重視。一個(gè)成功的機(jī)床造型設(shè)計(jì)能兼顧美學(xué)與工程學(xué)，在滿足功能需要的前提下協(xié)調(diào)人與環(huán)境的關(guān)系，在造型上能讓人們感受到一種覺(jué)有科技性先進(jìn)性的美感。造型設(shè)計(jì)中操作布、色彩、材料和工藝都應(yīng)滿足功能和便于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)考慮到機(jī)床實(shí)際所處于的環(huán)境以及機(jī)床器件對(duì)風(fēng)路等的要求，盡可能給操作者提供一個(gè)舒適的環(huán)境，以提高操作者的工作效率。

二、現(xiàn)代機(jī)床造型設(shè)計(jì)與技術(shù)設(shè)計(jì)的關(guān)系

機(jī)床設(shè)計(jì)、美術(shù)設(shè)計(jì)與機(jī)床造型設(shè)計(jì)三者性質(zhì)和著重點(diǎn)不同，但有著密切的關(guān)系。機(jī)床設(shè)計(jì)著重機(jī)床的性能，合理布置各部件位置，以滿足用戶對(duì)機(jī)床的性能要求為首要目的。美術(shù)設(shè)計(jì)著重于藝術(shù)性美感的體現(xiàn)，重要通過(guò)外形結(jié)構(gòu)、色彩和材料等來(lái)體現(xiàn)。而機(jī)床造型設(shè)計(jì)需要應(yīng)用藝術(shù)表現(xiàn)法則和美術(shù)設(shè)計(jì)技能，來(lái)為機(jī)床服務(wù)，將機(jī)床設(shè)計(jì)的部分與美術(shù)設(shè)計(jì)部分相結(jié)合，在保證機(jī)床性能的基礎(chǔ)上合理的解決產(chǎn)品造型的有關(guān)技術(shù)問(wèn)題。現(xiàn)代機(jī)床要求在機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就要對(duì)造型設(shè)計(jì)有一定的考慮，因此技術(shù)設(shè)計(jì)與造型設(shè)計(jì)時(shí)同步配合進(jìn)行的創(chuàng)造性工作，貫穿于機(jī)床設(shè)計(jì)制造的全過(guò)程。

三、現(xiàn)代機(jī)床造型設(shè)計(jì)的原則

經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外機(jī)床造型的研究和分析，總結(jié)出一些造型設(shè)計(jì)的原則如下。

3.1全局設(shè)計(jì)機(jī)床是一個(gè)由若干個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)構(gòu)成的集合體，為使造型設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)最大化，在設(shè)計(jì)之初就要對(duì)機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)、界面要求、零部件材質(zhì)及布局、人機(jī)構(gòu)成等設(shè)計(jì)部分做到全面的了解。并與機(jī)床設(shè)計(jì)階段提出全局化的設(shè)計(jì)規(guī)劃。以保證機(jī)床經(jīng)過(guò)造型設(shè)計(jì)后具有獨(dú)特品格和特征。

3.2功能第一機(jī)床的根本功能是對(duì)零部件進(jìn)行加工，其最主要的性能指標(biāo)為加工精度。造型設(shè)計(jì)中重要采用藝術(shù)的形式體現(xiàn)機(jī)床的科技感并且結(jié)合使用環(huán)境調(diào)節(jié)操作者的精神和心理有一定的調(diào)節(jié)作用，因此不能以造型需求而對(duì)機(jī)床的性能造成影響。

3.3工業(yè)工程工業(yè)工程作為精益生產(chǎn)的重要組成部分，關(guān)系到產(chǎn)品批量生產(chǎn)時(shí)的品質(zhì)與成本。因此在造型設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到工業(yè)工程性，應(yīng)對(duì)部件進(jìn)行工藝性的審查，所涉及的部件應(yīng)具有易于加工和一致性的特點(diǎn)，同時(shí)要提高零部件的通用型和標(biāo)準(zhǔn)化程度。以適合批量生產(chǎn)的要求。

3.4以人為本機(jī)床造型設(shè)計(jì)不僅要對(duì)已操作性和思考習(xí)慣性還應(yīng)心理、生理、工效和安全健康方面有所考慮。所使用的材料應(yīng)具有環(huán)保性，機(jī)床視窗應(yīng)采用安全玻璃等不易碎材質(zhì)制成。

3.5精神功能人在零部件加工中起決定性作用，因此現(xiàn)代機(jī)床造型設(shè)計(jì)還需要特別重視產(chǎn)品對(duì)人的精神功能。研究顯示人的心理和生理會(huì)對(duì)色彩產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，通過(guò)認(rèn)識(shí)和掌握色彩規(guī)律，利用機(jī)床造型設(shè)計(jì)中色彩的微妙變化來(lái)調(diào)節(jié)操作者的心理和生理狀態(tài)有助于提供操作者的效率。

3.6簡(jiǎn)約原則現(xiàn)代機(jī)床造型設(shè)計(jì)要符合簡(jiǎn)約的原則，不應(yīng)使用過(guò)多的裝飾性部件以免產(chǎn)生不必要的成本。以實(shí)用、美觀、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案，達(dá)到增加產(chǎn)品的附加值的目的。

3.7綠色環(huán)保造型設(shè)計(jì)所應(yīng)選用對(duì)環(huán)境友好，無(wú)毒無(wú)害的材料，兼顧節(jié)能降耗的要求。使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)環(huán)境的影響最小，資源效率最高。

四、結(jié)語(yǔ)

第2篇

每天我們都生活在五彩繽紛的環(huán)境中，積累了很多視覺(jué)的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)都不是孤立在腦海中存在的，它還會(huì)與其他的經(jīng)驗(yàn)相互影響，如味覺(jué)經(jīng)驗(yàn)、觸覺(jué)經(jīng)驗(yàn)、生活經(jīng)歷等等。例如，橙色使人聯(lián)想到火焰，讓人感覺(jué)到溫暖;又可以聯(lián)想到金色的秋天，給我們帶來(lái)豐收的喜悅。綠色讓我們想起綠葉，給我們欣欣向榮的感覺(jué)。每一種顏色都有自己的特點(diǎn)，所以當(dāng)我們看到某種色彩時(shí)就會(huì)產(chǎn)生不同的情緒。正如美國(guó)視覺(jué)藝術(shù)心理學(xué)家卡洛琳•布魯墨所說(shuō):“色彩喚起各種情緒，表達(dá)感情，甚至影響我們正常的生理感受。”進(jìn)而言之，色彩能夠給人帶來(lái)不同的情緒，表達(dá)不同的情感，不同情緒對(duì)人的行為起到不同的作用。因此，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行機(jī)床的色彩設(shè)計(jì)時(shí)，可以以此為基本依據(jù)，通過(guò)合理的色彩設(shè)計(jì)令使用者產(chǎn)生良好的情感體驗(yàn)，從而提高工作效率。

2機(jī)床造型設(shè)計(jì)中色彩情感化要素分析

機(jī)床有很多分類，每種機(jī)床都有其不同的造型和功能。色彩設(shè)計(jì)也需從具體的產(chǎn)品出發(fā)考慮“人———機(jī)———環(huán)境”三者相結(jié)合。也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)機(jī)床產(chǎn)品的色彩時(shí)，要考慮其使用場(chǎng)所、使用對(duì)象及機(jī)床本身的因素。

2．1考慮人與機(jī)床產(chǎn)品使用的環(huán)境因素

機(jī)床的使用環(huán)境因素主要有:放置環(huán)境色彩狀況、使用環(huán)境衛(wèi)生狀況、照明狀況、噪音等等。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)床是置于廠房中的，白墻搭配淺綠色地板、淺藍(lán)色或淺灰色地板構(gòu)成了目前廠房?jī)?nèi)部空間的最基本色彩。可以說(shuō)這是一個(gè)色調(diào)偏冷的色彩環(huán)境，人在這樣的色彩環(huán)境中比較容易安靜下來(lái)。但這樣的色彩設(shè)計(jì)，忽略了環(huán)境溫度問(wèn)題。如果廠房環(huán)境溫度高，那么應(yīng)該選擇冷色調(diào)的藍(lán)色或者淺色系，使人在心理上覺(jué)得涼爽;相反如果環(huán)境溫度低，則選擇用暖色系，讓人使用的時(shí)候感覺(jué)到溫暖。同時(shí)，也要考慮廠房?jī)?nèi)的衛(wèi)生狀況。如果生產(chǎn)過(guò)程中，容易造成環(huán)境臟，那么應(yīng)該考慮用耐臟的深色系列;如果環(huán)境干凈，那么可以選用比較淺的顏色。

環(huán)境照明產(chǎn)生的效果也是需要考慮的問(wèn)題。在廠房作業(yè)中會(huì)使用到自然光和人工光。使用人工光就要考慮其光線產(chǎn)生的視覺(jué)效果會(huì)不會(huì)影響人的心理。白熾燈偏黃的光線會(huì)給人產(chǎn)生溫暖的心理效果，而熒光燈的光線因?yàn)楸容^接近自然，給人帶來(lái)的心理差異較小。不同的色光會(huì)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生細(xì)微的變化，如白色的物體在白熾燈的光線下會(huì)顯得偏黃。因此設(shè)計(jì)機(jī)床的色彩時(shí)也需考慮到照明環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，這樣才能更好地發(fā)揮色彩的情感化功能。噪音，也是環(huán)境因素之一。但這個(gè)因素經(jīng)常被設(shè)計(jì)者所忽略。當(dāng)人長(zhǎng)期在一個(gè)充滿噪聲的環(huán)境，生理方面會(huì)導(dǎo)致頭暈、耳聾、記憶力減退、神經(jīng)衰落、易疲勞等等;心理方面會(huì)使人產(chǎn)生煩躁、易怒、激動(dòng)等消極的情緒，從而導(dǎo)致反應(yīng)遲鈍，工作效率低，甚至?xí)斐墒鹿省３嗽趶S房?jī)?nèi)采用吸音，隔音等措施降低噪音外，在機(jī)床的色彩設(shè)計(jì)方面可以運(yùn)用使人安靜的藍(lán)色系列色彩，或者可以緩解人的緊張心理的綠色系列色彩。

2．2考慮人與機(jī)床產(chǎn)品的因素

機(jī)床有很多部分組成，不同的部分承載不同功能，其色彩設(shè)計(jì)要根據(jù)其形態(tài)和功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，以達(dá)到形態(tài)、功能和情感的統(tǒng)一。可用不同的色調(diào)對(duì)機(jī)床的不同功能進(jìn)行區(qū)分，如底座、立柱等可以采用明度低的深色，而主體色可以選擇用明度高的淺色系，使機(jī)床在整體視覺(jué)上具有穩(wěn)定感。目前的機(jī)床產(chǎn)品大都用深藍(lán)色或者深灰色作為底座的色彩，在情感上使人感到穩(wěn)定可靠，而且比較耐臟。機(jī)床的工作臺(tái)和操作界面是色彩設(shè)計(jì)中非常重要的部分，它關(guān)系到機(jī)床的美觀性，也直接影響著操作者的心理。工作臺(tái)是操作者長(zhǎng)時(shí)間觀看的，操作臺(tái)的色彩應(yīng)該選擇使人感覺(jué)到舒適的顏色，避免視覺(jué)疲勞。操作界面的不同功能部分應(yīng)用不同的顏色加以區(qū)分，以便在操作的過(guò)程中快速識(shí)別，避免操作錯(cuò)誤。一些特別的區(qū)域或按鍵必須按照統(tǒng)一的安全規(guī)則來(lái)進(jìn)行色彩設(shè)計(jì)，如紅色表示危險(xiǎn)，禁止;綠色表示安全;黃色表示警示，注意安全，不能隨意更改。總的來(lái)說(shuō)，操作界面的色彩設(shè)計(jì)應(yīng)該在區(qū)分不同功能部分的同時(shí)，兼顧色彩統(tǒng)一，是操作者在視覺(jué)上不覺(jué)得混亂，保持心情愉快，提高工作效率。

2．3考慮操作者對(duì)色彩的喜好因素

以使用對(duì)象為中心進(jìn)行色彩設(shè)計(jì)。就使用對(duì)象人來(lái)說(shuō)，由于其民族、生活的地域、職業(yè)、性別、所受的教育程度等因素的不同，對(duì)色彩的喜好也是不一樣的。即使同一個(gè)人在不同時(shí)期所喜歡的顏色也不一樣。但對(duì)于大型機(jī)械———機(jī)床來(lái)說(shuō)，它并不能夠隨便改變顏色以隨時(shí)應(yīng)付不同的操作者的喜好狀況和心理狀況。建立共性美，是首先要面對(duì)的問(wèn)題。因此進(jìn)行色彩設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師必須對(duì)該機(jī)床所銷售地區(qū)的操作者的整體情況進(jìn)行調(diào)查了解，分析使用人群對(duì)色彩的心理反應(yīng)，才能把握好色彩的情感設(shè)計(jì)。

3結(jié)語(yǔ)

第3篇

五軸數(shù)控銑床方案設(shè)計(jì)

1總體方案設(shè)計(jì)

筆者所研究的五軸數(shù)控銑床,是一種針對(duì)模具加工的高速、高效率機(jī)床,并可以選配五軸功能,可使工件在一次裝夾下,完成五面的加工。為了實(shí)現(xiàn)高性能動(dòng)態(tài)特性,其基本結(jié)構(gòu)考慮為工作臺(tái)固定,橫梁-滑座-主軸箱移動(dòng)分別實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)進(jìn)給,具有三坐標(biāo)自動(dòng)定位和三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)能。固定工作臺(tái)可以換成雙擺工作臺(tái),實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)。主要技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

2具體方案設(shè)計(jì)

2.1第1種方案

第1種方案將該五軸數(shù)控銑床設(shè)計(jì)為龍門式,具體工作形式可以描述為:龍門架則沿床身作縱向(x方向)運(yùn)動(dòng),滑枕沿著龍門架作橫向(y方向)移動(dòng),主軸箱沿著滑枕作z方向的移動(dòng)。工件固定在平轉(zhuǎn)臺(tái)上,平轉(zhuǎn)臺(tái)固定在立轉(zhuǎn)臺(tái)上。平轉(zhuǎn)臺(tái)繞z軸作轉(zhuǎn)動(dòng),立轉(zhuǎn)臺(tái)又同時(shí)繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng),如圖2所示。

2.2第2種方案

該方案為立式五軸數(shù)控銑床,其底座固定,滑枕沿著底座作x方向移動(dòng),立柱在滑枕上作y方向移動(dòng),主軸箱沿著立柱作z方向移動(dòng),這樣就實(shí)現(xiàn)了三軸聯(lián)動(dòng)。工件固定在平轉(zhuǎn)臺(tái)上,平轉(zhuǎn)臺(tái)又固定在立轉(zhuǎn)臺(tái)上。平轉(zhuǎn)臺(tái)繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng),立轉(zhuǎn)臺(tái)又同時(shí)繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng),這樣就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)給該數(shù)控銑床輸入程序時(shí)就會(huì)實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)。五軸分別為3個(gè)平動(dòng)軸和2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸,如圖3所示。

該立式五軸與龍門式五軸的運(yùn)動(dòng)方案基本相同,不同的是布局上有區(qū)別。龍門式數(shù)控銑床的主軸箱沿著滑枕作z方向移動(dòng),而該立式五軸數(shù)控銑床的主軸箱則沿著立柱進(jìn)行z方向移動(dòng)。

2.3第3種方案

該方案也是立式五軸數(shù)控銑床,床身固定在地面上,滑枕在床身上沿著y軸方向移動(dòng),支座在床身上沿著z軸方向移動(dòng),同時(shí)工作臺(tái)在支座上沿著x軸方向移動(dòng),這樣就實(shí)現(xiàn)了三軸聯(lián)動(dòng)。平轉(zhuǎn)臺(tái)固定在工作臺(tái)上繞著z軸方向作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),刀具固定在立轉(zhuǎn)臺(tái)上,立轉(zhuǎn)臺(tái)在滑枕上繞著y軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),如圖4所示。

基于ADAMS運(yùn)動(dòng)仿真

1對(duì)3種設(shè)計(jì)方案的運(yùn)動(dòng)仿真

應(yīng)用SolidWorks三維繪圖軟件對(duì)每種設(shè)計(jì)方案中的數(shù)控銑床進(jìn)行建模,然后導(dǎo)入到ADAMS軟件中。在ADAMS軟件中把模型加入約束、驅(qū)動(dòng)并對(duì)運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行編程仿真,模擬出五軸數(shù)控機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,可以在虛擬的條件下看到機(jī)床的物理形態(tài)和動(dòng)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)情況,達(dá)到可視化目的。

在設(shè)計(jì)該機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí),ADAMS軟件雖然可以實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng),但是五軸聯(lián)動(dòng)后的運(yùn)動(dòng)軌跡并不直觀,因此決定采用三軸聯(lián)動(dòng)。

第1種方案中先設(shè)置床身與橫梁處的Motion3、橫梁與滑枕處的Motion2、滑枕與滑板處的Motion4,然后設(shè)定仿真時(shí)間為9,共為500步,結(jié)果形成的軌跡為一螺旋線。圖5、圖6所示為第1種設(shè)計(jì)方案的三維模型和刀具軌跡。

第2種方案中先設(shè)置床身與滑枕處的Motion1、滑板1與滑枕處的Motion2、滑板1與滑板2處的Motion3,然后設(shè)定仿真時(shí)間為9,共為500步,結(jié)果形成的軌跡為一螺旋線。圖7、圖8所示為第2種方案的三維模型和刀具軌跡。第3種方案中先設(shè)置底座與滑枕處的Motion1、底座與滑板處的Motion3、支撐臺(tái)與滑板處的Motion4,然后設(shè)定仿真時(shí)間為9,共為500步。該方案與前兩個(gè)方案的不同之處在于不是由刀具直接形成螺旋線,而是工件在工作臺(tái)上作圓周運(yùn)動(dòng),刀具作直線運(yùn)動(dòng),由這兩種運(yùn)動(dòng)形成螺旋線。圖9、圖10所示為第3種方案的三維模型和合成軌跡。

2結(jié)果分析

2.1第1種方案

該布局形式為龍門架移動(dòng)式,其主軸可以在龍門架的橫向與垂直溜板上運(yùn)動(dòng),而龍門架則沿床身作縱向運(yùn)動(dòng)。如圖6所示方案1中的刀具運(yùn)行軌跡為螺旋線,該方案采用x,y軸的對(duì)稱布局形式,提高了機(jī)床的熱穩(wěn)定性及加工精度。這種布局適用于加工較重的工件,可以減小銑床的結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量。該龍門銑床的優(yōu)點(diǎn)是:

1)占地面積小。工作臺(tái)移動(dòng)式龍門銑床,整機(jī)長(zhǎng)度必須兩倍于縱向行程長(zhǎng)度,而第1種方案設(shè)計(jì)的龍門銑床的整機(jī)長(zhǎng)度只需縱向行程加上龍門架側(cè)面寬度即可;

2)動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。該移動(dòng)式龍門銑床采用的是固定工作臺(tái),一般與床身整體鑄出,龍門框架縱向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩等值不變,不會(huì)因工件的承載重量的改變而變化,從而保證了加工精度和機(jī)床的響應(yīng)性能。

2.2第2種方案

該機(jī)床為立式數(shù)控銑床,采用工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng),且主軸沿垂直溜板上、下運(yùn)動(dòng)。由滑枕和滑板實(shí)現(xiàn)x,y兩個(gè)坐標(biāo)的移動(dòng),主軸沿立柱上下實(shí)現(xiàn)z坐標(biāo)移動(dòng)。如圖8所示的方案2中的刀具運(yùn)行軌跡,主要優(yōu)點(diǎn)在于z軸導(dǎo)軌的承重是固定不變的,有利于提高z軸的定位精度和精度的穩(wěn)定性;但是由于本銑床的z軸承載較重,不利于提高z軸的快速性。

2.3第3種方案

該機(jī)床為立式數(shù)控銑床,工作臺(tái)沿z坐標(biāo)上、下移動(dòng),主軸頭為轉(zhuǎn)動(dòng)式。圖10所示為方案3的合成軌跡,該方案由工作臺(tái)和滑枕實(shí)現(xiàn)了x,y坐標(biāo)的移動(dòng)。其主要優(yōu)點(diǎn)是適用于加工質(zhì)量較小的工件,缺點(diǎn)是機(jī)床的結(jié)構(gòu)不太穩(wěn)定,導(dǎo)致加工精度受到影響。

綜上所述,根據(jù)表2給出的技術(shù)要求可知,龍門式五軸數(shù)控銑床工作行程要求較大,承重要求較高,因此第3種方案不符合設(shè)計(jì)要求。從機(jī)床布局的結(jié)構(gòu)來(lái)看,龍門式的布局更為合理,而第2種方案設(shè)計(jì)的立式五軸數(shù)控銑床的熱穩(wěn)定性及剛性都不如第1種方案設(shè)計(jì)的龍門式五軸數(shù)控銑床。

結(jié)論

1)將可視優(yōu)化設(shè)計(jì)與概念設(shè)計(jì)相結(jié)合,提出了數(shù)控機(jī)床概念設(shè)計(jì)流程,并應(yīng)用于某五軸數(shù)控銑床的方案設(shè)計(jì)。