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基于TRIZ理论的普通车床安全防护装置设计

文档作者：唐昌松文档来源：徐州工业职业技术学院		点击数：	更新时间： 2021年03月04日
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基于TRIZ理论的普通车床安全防护装置设计
唐昌松
(徐州1工业职业技术学院，江苏徐州221140)
摘要：针对普通车床加工时存在的安全隐患，运用TRIZ理论对其安全防护进行了分析。得出问题的解决
思路及具体设计方案与工作原理，有效地解决了加工生产时的安全防护问题。
关键词：普通车床；安全防护装置；TRIZ；创新设计
中图分类号：TG511 文献标识码：A
Design of safety protection device for general lathe based on TRIZ
TANG Changsong
(Xuzhou College of Industrial Technology，Xuzhou 221 140，CHN)
Abstract：Aiming at the safety hazard of general lathe during the production，analyzes the safety protection using
TRIZ theory，and obtains solution，concrete design scheme and working principle，effectively solves the
safety problem during the production．
Keywords：general lathe；safety protection device；TRIZ；innovative design
普通车床是机械制造企业生产和学校机械加工实
训的常用设备。众所周知，车床在加工时通过主轴带
动工件旋转，配合车刀的进给运动完成工件加工 。
当操作不当或意外情况发生时，高速旋转的工件或安
装的车刀一旦被甩出，将造成严重的安全事故，直接危
害到操作人员或工作场所其他人员的人身安全，甚至
出现过女性操作人员头发被旋转的工件卷入而导致恶
性后果的发生。即便在正常工作下，加工时产生的切
屑也可能飞溅到人员身上，造成因高温的烫伤或被锋
利的切屑刮伤，每年因普通车床操作而产生的安全事
故不在少数。根据调研，市面上有的普通车床在床身
后方加装有固定防护长挡板，但此类防护挡板只能阻
挡操作人员正前方单向飞溅的切屑和冷却液，并将其
回收到机床下方托盘中，但却无法提供面向操作人员
方向的防护，防护效果差；另有部分车床采用类似数控
车床和加工中心的防护装置，但是其占用空间大、成本
高，而且用在普通车床上不方便操作。对于工厂或学
校而言，由于普通车床价格便宜、实用，在机械加工中
被广泛使用，大批量完全更换技术更先进的数控机床
是不现实的。因此，设计出一种结构简单、成本低廉、
防护效果好、操作灵活方便的普通车床安全防护装置
显得十分必要。
1 运用TRIZ理论提出解决思路
TRIZ理论是由前苏联科学家阿奇舒勒率领研究
团队得出的著名发明问题解决理论。TRIZ理论认为
发明问题的核心是解决矛盾，矛盾是创新设计问题的
切人点。矛盾分为物理矛盾和技术矛盾，其中技术矛
盾是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可
指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个
子系统或系统变坏。对于设计中存在的技术矛盾，先
将实际问题中导致矛盾的因素提取成TRIZ理论中需
要改善的通用工程参数和恶化的通用工程参数，再应
用矛盾矩阵查找出相应的发明原理，然后设计者根据
发明原理及相关案例得出相应的创意 。
现运用TRIZ技术创新理论提出普通车床安全防
护装置设计的解决思路。
对于普通车床安全防护装置设计问题，需要考虑
的主要问题是：既要提高车床加工过程中安全防护的
可靠性及防护装置操作的方便性，同时又要考虑在有
安全防护装置使用的情况下，保证产品生产加工时的
效率。根据TRIZ技术创新理论中的通用工程参数描
述，本设计中需要解决的技术矛盾中：改善的通用工程
参数是可靠性(参数号27)和操作方便性(参数号
33)，恶化的参数是生产率(参数号39)。
根据矛盾矩阵(见表1)，查找出解决此类问题可
能适用的发明原理号为1、l5、28、29、35、38，分别对应
分割原理、动态特性原理、机械系统替代、气压和液压
机构、物理或化学参数改变及强氧化剂。经过对以上
6个发明原理结合普通车床加工实际情况进行综合分
功能都件
析，运用发明原理1与发明原理15能够较好解决本设
计问题。
表1 矛盾矩阵
恶化的参数一
改善的参数 1一运动物 2一静止物 39一
体的重量 体的重量 生产率
1～运动物体重量 25，3，24，37
2～静止物体重量 1，28，15，35
J l 』
27一可靠性 3，8，10，40 3，10，8，28 1，35，29，38
l i i
33一操作方便性 25，2，13，15 6，13，1，25 15，1，28
l 』 l l
39一生产率 35，26，24，37 28，27，15，3
发明原理1：分割原理。分割原理具体体现在：将
一个物体分成独立的几个部分；将一个物体分成容易
组装和拆卸的部分；增加物体被分割的程度，以实现系
统的改造。由此想到可将防护装置设计成易于组装和
拆卸的几个部分，如把装置设计成用于联接部分与防
护部分，以分别用于与机床的联接及加工时防护，来实
现对普通车床的技术改造。
发明原理15：动态特性原理。动态特性原理具体
体现在物体(或外部介质)的特性的变化应当在每一
工作阶段都是最佳的，即自动调节物体；将物体分成彼
此相对移动的几个部分；使不动的物体成为动的。根
据动态特性原理可以得出构思，将防护装置做成可移
动的，即：可根据加工时不同的工作位置情况进行方便
调节，以实现防护装置不需做很大的情况下就可解决
防护装置对整个机床加工范围的保护。另外，在车削
加工时防护装置提供保护，而在装卸工件等情况时候，
防护装置要能快速打开，由此想到可将防护装置做成
可旋转的。
2 安全防护装置设计方案及工作原理
根据对普通车床的安全防护要求，并运用TRIZ
创新理论得到的解决思路，结合普通车床的实际工作
情况，安全防护装置设计方案如图1所示_5 J。
普通车床安全防护装置由防护罩部分，将防护罩
固定在车床上的固定机构和调整防护罩位置的伸缩杆
等部分组成。防护罩部分起到防护作用，由固定弯杆
4和5、连接板3、透明防护罩2和支撑架l组成。固定
机构为固定在车床主轴箱上的固定座l6，其通过螺钉
8、螺母6和垫圈7固定在车床主轴箱上。伸缩杆部分
由固定杆14、套在固定杆14上的伸缩杆9，以及定位
(b)俯视结构示意图
9 10 11 12 13 14 15
态
(c)A—A剖视图
l一支撑架；2一透明防护罩；3一连接板；4，5一固定弯杆；6一螺母
7一垫圈；8一螺钉；9一伸缩杆；1O～ 弹簧；11一顶帽；12一套筒；
13一套环；14一固定杆；15一旋钮螺钉；16一固定座。
图1安全防护装置设计方案
伸缩杆9的卡锁机构组成。伸缩杆9能够在固定杆14
上左右移动并绕固定杆14转动。固定座16上开有和
固定杆14配合的孔，固定杆14插人孔中用旋钮螺钉15
紧固。透明防护罩2为弧形弯板，固定弯杆4和5为不
同大小的u形，下端压在透明防护罩2上，上端通过连
接板3将其固定在伸缩杆9上；支撑架1的一端卡住透
明防护罩2，另一端固定在伸缩杆9上；透明防护罩2通
过固定弯杆4和5将其固定在伸缩杆9上并能够以固
定杆l4为轴实现旋转。卡锁机构的作用是定位伸缩杆
；

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