数控车床模块化设计的应用及其探讨

付政委

摘 要：随着我国各项经济建设指标的不断发展，数控行业在车床设计中也融入了更多先进的高科技技术及设计理念。下面，就一起跟随本文对数控车床模块化设计的应用进行一个简单的分析与探讨。

关键词：数控车床;模块化设计;应用

为满足广大用户的需求及个性化设计理念，在车床设计中融入模块化设计已经成为了今后车床设计的主导，也是数控行业发展的必然趋势。

1.车床模块化设计

车床模块化设计，主是要指将模块化设计的理念及其技术完美地应用于车床的设计与改革中，也就是说，在对车床用户需求进行合理分析的基础之上，设计出一系列功能不同、性能不同，但却可以随意转换的系统单元，并通过这些单元之间的相互转换完成用户的操作。

除此之外，模块化设计要遵循一定的设计原则：其一，在模块化设计中，必须要先对车床的結构及特性进行分析，并在分析的基础之上划分系统模块，以保证模块设计的合理化。其二，所划分设计出的模块在使用功能上一定要具有相对的独立性，从而保证模块之间可以实现相互转换却又互不影响的功能。其三，对于车床中较大型的基础零件，要划分设计成独立的模块，并同时要充分考虑到大型零件对整体车床运行的支撑作用。其四，对于车床设计中较为复杂的零件，在模块化设计中可以采用分层次划分的形式，将零件按照不同的结构性能细化分为几个不同的层次模块。其五，在模块化设计中要对整个车床的性能、结构、成本、设计周期等因素进行分析，并在此基础上将模块划分为主要模块与次要模块，以此来突出车床模块化设计中的重点，有利于提高模块化设计的整体效果。其六，在车床模块化设计中，要保证模块化设计具有一定的可扩充性能，同时要求在模块设计中要留有一定的接口部分，为后期设计中增加新的模块创造有利的条件。

2.数控车床模块化设计的应用

随着数控行业的不断发展，模块化设计在车床设计中的应用越来越广泛。例如：国内某数控企业就利用模块化设计对龙门铣车床过行了系列化的设计与划分。首先，该企业根据龙门铣车床的结构特点以及运行要求，将其划分成了30多个模块单元。即：立柱模块单元、工作台模块单元、铣头模块单元、横架模块单元、传动装置模块单元、液压装置模块单元、进给箱模块单元、电气装置模块单元等。并在设计中通过模块单元的不同组合方式及不同变形方式来完成车床的整体设计与功能的改善，从而使车床具有了上千种不同的形式和用途。另外，该企业通过对车床铣头模块的不同组合和设计，使铣头部分搭配出了100多种不同基型的产品，从而大大满足了用户的不同需求。工作台模块的加长设计可以满足于尺寸较长的零件加工需求，龙门架的模块加宽设计可以满足尺度较宽的产品加工需求，龙门立柱模块的高度设计可以满足扁型产品或尺寸较高的产品加工需求。

3.数控车床模块化设计的方法

在数控车床模块化设计中，主要分为横系列模块化设计、纵系列模块化设计、横系列和跨系列模块化设计、全系列模块化设计、全系列和跨系列模块化设计五种方法。

首先，横系列模块化设计主要是指在设计中不用改变产品的原有参数，而只是利用各种模块的不同组合来改变产品结构的一种方式，这种方法由于在模块化设计中较为方便，因此被各工业企业广泛地应用于车床设计中。如在对车床铣头进行更换时，就可以通过模块单元的组合形成立铣头、卧铣头、转塔铣头等多种变形，从而实现车床铣头在作业中的不同需求。

其次，纵系列模块化设计是指在同一类型产品中，对产品的不同规格基型进行设计。这种设计方法中产品基型的主参数与动力参数均是不同的，因此产品的结构与规格也是不相同的。另外，在模块化设计中，纵系列模块化设计工序是较为复杂的，如果在设计中将动力参数与之相关的零件部分模块组均设置成为通用模块的话，则会造成车床部分零件功能下降或是冗余现象，不仅浪费了资源材料，还会严重影响车床的整体运行能力。因此，在纵系列模块化设计中，必须要根据动力参数对车床各部分进行细致的模块划分，并保证模块只在规定的范围内可通用，以此来提高车床运行效率。

再次，横系列和跨系列模块化设计主要是指在模块化设计中，除了要对横系列模块进行变形设计外，还要对其中一部分模块的参数及结构进行重组，使其形成一些新系列的产品。例如：在德国一家数控车床加工企业中，就设计出了一种具有综合性功能的铣车床。该设备除了具有可发展型横系列数控操作功能外，还通过对立柱、工作台及滑座的模块化设计使其形成一种满足各种零件加工需求的横跨式落地铣车床。

另外，所谓的全系列模块化设计主要是指其在设计中即包括了横系列也包括了纵系列模块化设计。如在国外某数控车床企业生产中，所设计出的铣床设备除了能够更换立铣头、卧铣头、转塔铣头外，还可以在生产加工中改变车身、横梁、工作台的高度及宽度，使其形成一种多维一体的运行模式，大大提高了企业的产品生产能力。

最后，全系列和跨系列模块化设计主要是指在全系列模块化设计的基础之上，通过对结构的比较及分析、模块的重新组合等方式形成一种近似于跨式产品的横模块设计，以实现车床模块间相互转换的功能。

4.结语

综上所述可知，数控车床模块化设计对提高整个车床的动行能力及产品加工生产效率都具有着十分重要的意义。因此在模块化设计中，首先要掌握模块化设计的特点及结构形式，并有针对性地将其运用到车床设计的各环节中，从而保证车床综合性能的提高，满足企业生产发展的需求。

参考文献：

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[2]吴高位，贺晓娟，李惠娟.数控车床模块化设计的应用及其探讨[J].《机械工程师》，2010（06）87-88.

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