工業(yè)設(shè)計(jì)在機(jī)床中的應(yīng)用

陜西秦川機(jī)械發(fā)展股份有限公司技術(shù)研究院 王怡康

沈陽機(jī)床在第六屆中國數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)期間(CCMT2010）和第十二屆中國國際機(jī)床展覽會(huì)(CIMT2011）期間展出的產(chǎn)品都具有新穎時(shí)尚的外觀，彰顯了人性化的設(shè)計(jì)理念，將機(jī)械的剛性與藝術(shù)的柔性完美的結(jié)合在一起，適應(yīng)了國際化市場現(xiàn)代化的時(shí)代趨勢。在柔性化、個(gè)性化、可視化等方面達(dá)到完美的融合，將給國內(nèi)外用戶以全新的視覺沖擊。這些機(jī)床展品給筆者留下了深刻的印象，也讓筆者改變了對國產(chǎn)機(jī)床以往的觀點(diǎn)和看法。

下面就機(jī)床造型設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)談一些簡單的認(rèn)識(shí)，供讀者參考。

1.機(jī)床的操縱面板

機(jī)床的受眾是人，是人在操作和使用機(jī)床來完成某種加工活動(dòng)。對于數(shù)控機(jī)床來說，數(shù)控面板就是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)，其主要包括數(shù)控面板的面板布置，以及安裝位置及其高度等。人的手部動(dòng)作主要是以觸摸和按壓為主,因此,應(yīng)該以人的指尖為考慮對象。

由于現(xiàn)有機(jī)床生產(chǎn)制造廠家的操作箱以及數(shù)控系統(tǒng)都有固定的供應(yīng)商，所以在總體設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該考慮操作箱的類型以及面板，綜合考慮人機(jī)因素，以及安裝位置及其高度、最佳按鍵區(qū)和手的活動(dòng)范圍。人的手部動(dòng)作主要是以出磨合按壓為主。

2.機(jī)床門的人機(jī)工程設(shè)計(jì)

機(jī)床門是機(jī)床整體造型的重要部件，而且與機(jī)床操作人員接觸較多，其尺寸與結(jié)構(gòu)是否合理對機(jī)床操作的易用性有著重要的影響。機(jī)床門的設(shè)計(jì)除了要求其造型與機(jī)床外罩相配合，還需要考慮門的寬度。門的寬度不但會(huì)對機(jī)床整體外觀造成較大影響，而且還會(huì)關(guān)系到機(jī)床的使用以及操作。

隨著數(shù)控機(jī)床的規(guī)格和體積不斷增大，門的尺寸以及重量都在不斷的增加，使得人對門開啟的操作問題越來越突出，例如秦川機(jī)床的YK73200型成形磨齒機(jī)，由于最大加工直徑達(dá)到2000mm，使得門寬度和重量增加，推拉操作較吃力，不便于使用。

因此，在門的造型設(shè)計(jì)中寬度是一個(gè)不可忽視的要素。機(jī)床門的寬度主要受到工作臺(tái)尺寸的限制，為了方便操作人員裝卡零件的需要，門的寬度尺寸在一般情況下要求略大于最大加工范圍的尺寸。由于不同型號機(jī)床的最大加工范圍差別較大，因此門的造型也需要作較大的變化，以滿足操作人員的工作要求。對于工作臺(tái)較小的機(jī)床一般采用單開門的結(jié)構(gòu)，而對于工作臺(tái)較寬的機(jī)床則多選用雙開門。

如何解決人在操作和使用過程中的諸多不便，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上如何解決這些存在的問題，也是機(jī)床門設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3.把手的人機(jī)工程設(shè)計(jì)

把手是操作人員操作機(jī)床常接觸的部件，對機(jī)床操作的舒適性和操作人員工作效率的提高都有一定的影響。把手的設(shè)計(jì)要考慮的因素較多，其直徑與長度要與人手的尺寸相適應(yīng)，使得抓握舒適，操作方便。

此次展覽會(huì)沈陽機(jī)床門把手的設(shè)計(jì)很有特點(diǎn)，打破了傳統(tǒng)機(jī)床把手的造型風(fēng)格。此款把手設(shè)計(jì)中包含了人的認(rèn)知規(guī)律以及把手對人的提示、導(dǎo)向作用，一看就是推拉方式。色彩搭配合理，做工精細(xì)，充分體現(xiàn)機(jī)床的現(xiàn)代感、科技感以及精密的含義。

對于把手安裝高度的確定，應(yīng)選取五十人體身高的50%位置來作為設(shè)計(jì)依據(jù)，以適合不同身高的人使用。手的活動(dòng)范圍和肘的高度共同確定了最佳的手控制區(qū)，相關(guān)數(shù)據(jù)可以通過查閱人體測量的資料獲得。從以上分析可以得出，機(jī)床中與操作者接觸較多的部件是機(jī)床人機(jī)工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。這類部件不僅要求造型美觀、結(jié)構(gòu)簡單，而且要把握 “以人為本”的設(shè)計(jì)原則，讓操作人員使用方便、舒適，工作效率大大提高。

4.觀察窗的人機(jī)工程設(shè)計(jì)

觀察窗的作用主要是操作者可通過它對加工工件和機(jī)床的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行觀察。這種觀察和顯示數(shù)據(jù)一起構(gòu)成了機(jī)床對個(gè)人的重要信息反饋。操作者對工件的觀察在監(jiān)視控制中是十分頻繁的，觀察的姿勢受到觀察窗的影響很大，因此觀察窗的設(shè)計(jì)是機(jī)床人機(jī)工程設(shè)計(jì)中需要把握的要點(diǎn)。觀察窗的高度應(yīng)按照人體的視高尺寸的50% 位置來設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同身高的人群。