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精雕机保护外罩门结构设计

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摘要：精雕机是数控铣床的一种，用途广泛、操作方便，主要用于加工平板电脑屏幕、手机玻璃等脆硬材料。随着现代制造业不断地发展，用户的个性化要求日趋强烈，精雕机的外观变化也越来越快，设计精雕机保护外罩是采用先进的CAD\CAM设计，在短时间内设计出来的新型产品。结合最优化设计、产品系统设计等设计理念[1]。

精雕机保护罩的设计，主要是防护门的结构设计，常见的分为两种，气动式、推拉手动式。由于气动式需要考虑成本、机床使用环境等实际问题。本文只对推拉式的结构进行分析，结合已有的推拉门结构，提出改进方案。

原有精雕机采用内门内导轨或是外门内导轨结构，结构复杂还有堆积切屑的隐患，为改善结构装配难度，减少堆积切屑问题，将防护门结构进行改型，重新设计了一款外门外导轨结构。

目前，改型后的结构机床已完成样机装配。从实验结果来看，新的防护罩门结构具有装配方便、美观、实用性强、可推广等优点。

绪论

随着现代制造业的发展，客户对产品的外观要求越来越高，相应地对精雕机的外观要求越来越高。

精雕机的防护罩是机床重要的防护部件，是隔离防护安全装置，用来防止人进入危险区与外露的高速运动或传动的零件或带电导体等接触受伤害，或者飞溅出来的切屑、工件、刀具等外来物伤人[2]。其中门的结构又至关重要，是影响防护罩性能的本质因素。

本文针对精雕机做了如下几方面的工作：

1.对原有的门结构的分析；原有结构的造型分析，并实地考察现场的使用情况，分析问题原因。

2.重新设计保护外罩门结构；原有精雕机采用内门内导轨或是外门内导轨结构，结构复杂还有堆积切屑的隐患，为改善结构装配难度，减少堆积切屑问题，将防护门结构进行改型，重新设计了一款外门外导轨结构。

一、精雕机保护外罩门结构简介

精雕机的防护门和防护罩之间是通过滑动导轨副或滚动导轨副相连接，其中导轨通过螺钉安装在防护罩上，滑块或滚轮通过螺钉安装在钣金连接件上，再把带滑块或者滚轮的钣金连接件通过螺钉连接到防护罩上。防护罩的整体结构简图如图1-1所示。防护门沿X轴方向运动，驱动方式一般有两种，手动和气动。

图1-1防护罩门结构简图

气动驱动，一般通过双作用气缸来实现门的开和关的动作。但是在实验中发现，门的开关行程一般在600mm左右(符合人机工程学中，人的静态肩宽尺寸设计要求。成年男性选用第95百分位的数据，最大宽度在469mm)，门的质量一般在20-30kg。试验表明一侧单杆气缸水平作用600mm的情况下。门的运动稳定性极差，并且气缸的噪声相对较大。如果采用上下双气缸水平作用驱动，又会出现运动不同步的问题，导致滑动导轨副和滚轮导轨副变形，甚至脱落。且相对于手动驱动的情况，气动驱动对于使用环境要求比较高，在潮湿的南方，无法保证气源的纯净，导致气缸混入液体，影响行程。导致出现关门不严的危险情况，也同时影响了防护外罩的使用寿命。另外结构也较手动驱动复杂，需在手动驱动的装配基础上增加，气缸固定装置，连接装置，和气路控制系统等。综上所述，在这种行程长（600mm左右）、负载大（20-30kg）的情况一般采用手动驱动的方式。本文只讨论手动驱动方式。

二、保护外罩门结构设计

在保护外罩门结构的设计中，主要的设计内容包括，运动导轨副的选型和导轨安装方式及位置的确定。本文使用Solidworks软件完成了门结构的改进设计，并实际加工验证使用情况。

1.常用外罩门结构

一、常用的导轨安装方式及位置，可分为内拉门内导轨和外拉门外导轨两类。

（1）内拉门内导轨的结构如下图2-2模型所示。防护门和上下导轨均安装在防护罩的内侧，通过动滑轮和钢丝绳的连接，使得内门1和内门2运动方式为联动，且运动速度比为1:2。这种结构的特点是：能节省占地空间，使得防护罩在X轴方向上不会因开门尺寸而加大，从而节约了成本；操作上更省力，两扇门采用动滑轮连接，使得人在操作开门时更省力了。

图2-2

但同时这种结构的弊端也很棘手，装配复杂、内导轨的堆积切屑问题等。通过实地考察过这种结构的使用问题。堆积切屑是主要问题，门下导轨的堆积问题尤其严重，会导致门卡顿、异响甚至脱轨。

（2）外拉门内导轨的结构，如下图2-4所示。门的上导轨在防护罩外侧，下导轨在护罩内侧，这种结构算是在上一结构的改良版本，其特点是装配方便、堆积切屑的现象也得到了改善。弊端是在门下方的导轨处，防护罩有一个凹槽，这地方经常会有切屑外溢的现象，这部分虽然有一半在护罩外侧，但是由于空间狭小，还是给后期清理造成不便。

图2-4

2.改进结构设计

为提高防护门的使用性能、装配性能，本文设计了一种新的外罩门结构。首先设计了一款外门外导轨结构，然后就现有的导轨副进行实际装配实验选出各方面最优的组合。最后把前两步合在