C516A立车大修改造中的设计创新.docx

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C516A立车大修改造中的设计创新

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卢燕华

介绍了对C516A立车在大修改造中，为了恢复机床几何精度，提高其利用率，满足用户特殊需要，从液压系统、电气系统及安全防护门三方面的设计创新。文中的设計创新可供同类产品设计参考和借鉴。

我们要改造的C516A立车是齐齐哈尔机床厂生产制造的设备，由于使用年代久远，该设备电器控制系统及元器件严重老化，精度缺失，故障频繁，且工作现场铁屑飞溅，达不到环评及安全生产标准化要求标准。为了解决以上问题，确保设备修理质量，我们除对磨损的床身导轨采用磨削、刮研修复，对磨损的横梁丝杠副及立刀架升降丝杠副进行了更换等一系列常规大修措施外，在对该设备恢复几何精度的同时，还从液压系统、电气系统两方面进行了彻底改造，并设计增加了安全防护门。

1液压系统改造创新

液压系统是该设备修理的重点，也是难点。因为立车工作台18级变速及横梁升降的加紧放松都由它控制。原液压系统采用7套牵引电磁铁控制，其故障率高且已损坏，18级变速不稳定，备件不好买。液压系统管路杂乱，液压变速箱经常漏油，不便维修。为了彻底解决这些问题，我们对液压系统重新进行了设计，更换了液压齿轮泵，选用了新型滤油器。取消了原7套牵引电磁铁，改为6套直流24V板式带指示灯的电磁阀，增加了两套配油板及溢流阀来完成工作台18级变速及横梁升降的夹紧放松。改造后，液压系统结构紧凑，液压管路整齐美观、体积变小，经过多年使用，改造效果好，变速快，不漏油，维修方便。

2电气系统改造创新

2.1原主电机的起动采用的是星三角降压起动，改造后采用西安西普STR系列软启动控制方式。有效降低了电动机的起动电流，且在外接旁路接触器工作后，仍对电机有保护作用，不需另加电机保护元件。STR系列数字式交流电机软启动器具有起动平稳、技术性能高（采用了高性能微处理器）、保护功能完善可靠（如过流、过载、缺相、过热等）等特点，可使电动机实现最佳的起动效果，延长电动机的使用寿命。

2.2原设备的控制线路是继电器线路，线路老化，布线零乱，线号不清，维修非常不便。改造后采用了三菱FX2N系列可编程序控制器，实现了设备的逻辑功能，为了使设备的控制动作更安全、更可靠，设计时增加互锁、连锁条件，完善了时序动作功能。

2.3原工作台的变速开关是18位开关，配件为定制的，开关锁定机构有电磁锁，旋转开关时有时间限制，购买困难。改造后用两个旋转开关，一个三位，一个六位，配合实现18级速度选择，配件易购，变速很方便。18级速度的实现见下表1。

为了防止误操作，在编程中设有自锁和连锁功能。当工作台以选定的速度运转时，速度锁定，此时操作工作台选速按钮及变速按钮，变速不会动作。只有在工作台主电机停止后，先确定并选好速度、再按变速按钮，工作台才能脉动，完成变速过程。

2.4原设备的过载和短路保护不论单相、三相用的均是熔断器，改造后采用了相匹配的断路器，这样在出现故障并排除后，可直接合上断路器，避免了因找不到匹配的熔芯，采用不合适的方法如短接熔断器而带来的安全隐患。在为容量大于或等于500VA变压器选输入保护断路器时，要考虑起动时冲击电流影口向，选D型断路器。

2.5重新设计操作流程，制作新的悬挂按钮站，用按钮取代十字方向开关，用文字标明各按钮的功能，简化操作步骤。并根据用户要求，在操作面板上加装立刀架的双向、单相进给选择开关，按用户描述要达到的目的，编相应的逻辑控制程序，满足了用户的特殊加工需要。新制作的按钮站盘面布局合理、美观，按钮功能一目了然，便于操作者操作。

3立车安全防护门的设计创新

应客户安全标准化要求，我们对该设备增加设计了安全防护门。经过多次协商讨论，最终采用环形导轨三扇推拉门方案。环形导轨推拉门采用上下两个环形导轨，该环形导轨内部装有滚动轴承，开口朝下，铁屑不易进入。新加装的推拉门整体推拉自如，起到了有效安全防护的目的，达到了用户要求，受到了用户好评。该推拉门为同类立车首创。

C516A立车经大修改造后，各项几何精度达到了原出厂标准。改造后的液压系统性能稳定可靠。推拉门起到了安全防护目的。设备的电气性能有了很大的提高和完善，PLC的使用适应了现代机床的发展趋势，缩短了检修时间，可以使设备更好地发挥其利用率，提高了经济效益。

参考文献：

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[3]王晓勇，唐敦兵，楼佩煌，马万太.基于公理化设计的可编程序控制器控制系统设计方法[J].计算机集成制造系统，2008（11）：2097-2104.

[4]甘良志，胡福年.电路分析的公理化与教学实践[J].