機(jī)床設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用分析

王洪波

摘 要：現(xiàn)在我國的機(jī)械制造技術(shù)正在飛速發(fā)展著，其中數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)縿?dòng)著整個(gè)制造業(yè)的核心。從數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)還有制造過程可以看出，人機(jī)的好壞也決定著數(shù)控機(jī)床性能的好壞。在機(jī)床設(shè)計(jì)中主要涉及到人機(jī)工程學(xué)的一些要素包括：數(shù)控操作面板、操作界面的色彩以及加工的區(qū)域等。本文將結(jié)合人機(jī)工程學(xué)的特點(diǎn)來對(duì)人機(jī)工程學(xué)在機(jī)床設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)；機(jī)床設(shè)計(jì)；數(shù)控機(jī)床

隨著科技的發(fā)展，機(jī)床的操作系統(tǒng)也發(fā)生了翻天覆地的變化。研究學(xué)者們提出了人機(jī)工程學(xué)，該工程學(xué)結(jié)合了人體結(jié)構(gòu)學(xué)、心理學(xué)還有生理學(xué)的有關(guān)知識(shí)，對(duì)人、數(shù)控機(jī)床以及環(huán)境進(jìn)行研究，使得人為差錯(cuò)在機(jī)床運(yùn)行過程中盡可能的降低，進(jìn)而發(fā)揮人和機(jī)器的各自優(yōu)勢(shì)，提高機(jī)械運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

1.人機(jī)工程學(xué)在機(jī)床軟件界面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)中最為核心的結(jié)構(gòu)便是軟件，軟件的用戶界面將會(huì)直接影響到數(shù)控機(jī)床的工作效果。現(xiàn)在我們就來了解一下人機(jī)工程學(xué)在機(jī)床軟件界面設(shè)計(jì)中的相關(guān)應(yīng)用。

1.1色彩與圖形

為了讓界面能更好的進(jìn)行提示工作，換屆操作者的視覺疲勞，界面上的顏色選擇變成了一個(gè)關(guān)鍵的問題。一般來說界面上的顏色不會(huì)超過3-5種，因?yàn)樘嗟念伾粫?huì)讓操作者感覺眼花繚亂，合適的色彩會(huì)讓操作者產(chǎn)生舒適感，不會(huì)產(chǎn)生視覺疲勞，減少工作中的失誤。因?yàn)閳D形具有直觀形象的特點(diǎn)，因此可以適當(dāng)在界面上增加一些圖形來幫助操作者理解。同時(shí)界面上的各個(gè)功能區(qū)的劃分也會(huì)對(duì)機(jī)床的運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該按照人的生理和心理上的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，便于操作。

1.2字體設(shè)計(jì)

在同一個(gè)操作的界面中所顯示的字體不應(yīng)該在形式上有太大的變化，尤其是在字體的選擇上。為了降低操作者的視覺疲勞，字體應(yīng)該盡量簡潔清晰并且區(qū)別度大。

1.3界面風(fēng)格

因?yàn)橐恢滦缘脑O(shè)計(jì)系統(tǒng)不僅能夠?qū)Σ僮髡叩膶W(xué)習(xí)有一定的幫助，盡快熟悉數(shù)控機(jī)床的杰作系統(tǒng)，而且還能減少機(jī)床操作的出錯(cuò)率。所以在進(jìn)行界面設(shè)計(jì)的時(shí)候盡量使得界面的外觀、布局和信息顯示相似。

對(duì)于操作者來說，數(shù)控機(jī)床的人機(jī)界面大致可以分為監(jiān)控區(qū)、操作區(qū)還有工作處理區(qū)三個(gè)區(qū)域。監(jiān)控區(qū)顯示比較集中，操作區(qū)就是操作者完成各種操作的區(qū)域，而工作處理區(qū)是對(duì)工件進(jìn)行裝卸的區(qū)域。在結(jié)構(gòu)還有功能上這三個(gè)區(qū)域各自獨(dú)立，但是監(jiān)控區(qū)和操作區(qū)可以組合成為一個(gè)單元，形成控制區(qū)，處于一個(gè)控制面板中。

1.4工作處理區(qū)域

因?yàn)楝F(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床設(shè)備是自動(dòng)加工，因此操作者在工作處理區(qū)域主要就是對(duì)工件進(jìn)行裝卡以及觀察工件的加工狀態(tài)。

數(shù)控機(jī)床在工作處理區(qū)域大多采用的是防護(hù)門封閉式的加工形式，這樣的方法不僅使得操作者的安全有了保證，還能有效增強(qiáng)機(jī)床的整體感。關(guān)于機(jī)床門的尺寸問題，首先考慮的便是能否滿足操作者對(duì)于裝卡工件的所需功能上的要求，通常是在機(jī)床門打開的情況下寬度大于所使用工作臺(tái)的寬度。大型數(shù)控機(jī)床大多采用的是雙開門結(jié)構(gòu)，而小型的數(shù)控機(jī)床采用的是單開門結(jié)構(gòu)。

數(shù)控機(jī)床的門上都有由玻璃制作的觀察窗，這樣是為了操作者觀察工件的加工進(jìn)度。不同類型的機(jī)床所設(shè)計(jì)的觀察窗會(huì)因?yàn)楣δ艿牟煌笮「鳟悺１热缯f主軸運(yùn)動(dòng)范圍較大的機(jī)床觀察窗就會(huì)較大，車床因?yàn)樾枰^察的加工范圍較小，因此該處的觀察窗就會(huì)較小一些。觀察窗主要是根據(jù)人體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了讓操作者在其視野范圍內(nèi)更好的觀察機(jī)床的運(yùn)作情況，觀察窗的高度還有大小都要保證人有最好的視野范圍。左右推拉式的機(jī)床門是現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床使用最為廣泛的一類機(jī)床門，因?yàn)檫@種機(jī)床門有利于操作者的手在左右運(yùn)動(dòng)時(shí)施展推拉力。這樣把手的設(shè)計(jì)便又成了一個(gè)關(guān)鍵性的問題。直徑過粗或過細(xì)都不會(huì)方便操作者的手抓握和施力；還有把手的形狀，現(xiàn)在最常用的是圓形的把手，方形的在某些時(shí)候也會(huì)應(yīng)用；安裝把手的位置，首先應(yīng)該保證位置安裝在操作者能夠接觸到的地方，然后再考慮操作者在該位置是否舒適。

1.5操作區(qū)域

所謂機(jī)床的操作區(qū)域就是對(duì)工件進(jìn)行處理的區(qū)域。該區(qū)域的有關(guān)整體裝置主要考慮操作者的手臂還有手的操作范圍，將危害降低到最小。再者，操作區(qū)域所占有的空間必須能保證在機(jī)床門打開后的寬度大于操作者的肩寬，保證操作者的安全。

1.6顯示面板

為了讓操作者在較短的時(shí)間內(nèi)查看所有的顯示信息，顯示裝置的安裝和設(shè)計(jì)顯得尤為重要。在這個(gè)過程中，應(yīng)該盡量按照人的視區(qū)來對(duì)控制面板的大小和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，符合人的視覺特性。因?yàn)樵诓僮鬟^程中操作者的軀干會(huì)向前傾斜，所以工作臺(tái)面的高度要低于操作者的站姿胳膊肘的高度，另外工作的臺(tái)面不能離操作者的手太遠(yuǎn)，因?yàn)檫@種姿勢(shì)長時(shí)間下來會(huì)讓操作者感到不適，進(jìn)而降低操作的準(zhǔn)確性和精確度。在顯示器中，顯示區(qū)域的中心點(diǎn)應(yīng)該稍低于人眼的站姿眼高度，這樣才會(huì)有利于操作者將顯示裝置上的信息一覽無余。

1.7外罩色彩

因?yàn)樯试谝欢ǔ潭壬夏軌驅(qū)θ说那榫w和心理產(chǎn)生影響，因此科學(xué)的設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床外罩的色彩，不僅能夠讓操作人員心情愉悅，還能使得工作效率獲得提高。所以，一般的數(shù)控機(jī)場的顏色大多是上淺下深，這樣的設(shè)計(jì)風(fēng)格不僅會(huì)讓人產(chǎn)生一種安定的感覺，還能在外觀上保持機(jī)床的整潔。并且隨著科技的發(fā)展，在機(jī)床的外部設(shè)計(jì)中會(huì)應(yīng)用不同的色調(diào)來進(jìn)行裝飾，提高操作者的工作興致。為了提高操作者在操作數(shù)控機(jī)床時(shí)的安全性，一些警示性的標(biāo)志也會(huì)運(yùn)用一些比較醒目的色調(diào)。

2.結(jié)語

由于數(shù)控機(jī)床的更加人性化的設(shè)計(jì)風(fēng)格，使得操作者的應(yīng)用需求得到滿足，數(shù)控機(jī)床更加美觀的特性得到了展示。因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)是根據(jù)人的生理還有心理的特點(diǎn)來對(duì)先前的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，因此在該過程中能夠有效的加強(qiáng)人與數(shù)控機(jī)床的有關(guān)設(shè)備的信息交流，進(jìn)而再反饋到環(huán)境中，達(dá)到“人——機(jī)器——環(huán)境”三者的和諧發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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