數(shù)控機床的人體工程學分析

【摘 要】在數(shù)控機床設計中合理運用人體工程學，可以給人視覺上帶來美感，操作起來舒適方便，在增加產(chǎn)品附加值同時，更有利于人工作效率的提高。

【關鍵詞】數(shù)控機床；人體工程學；分析

數(shù)控機床是現(xiàn)代化大批量生產(chǎn)加工過程中不可缺少的設備之一，也是機電設備中典型的高科技產(chǎn)品。它操作的舒適性、安全性都會直接影響人工作的效率，因此在數(shù)控機床的設計制造中，應該更多關注如何進行人性化設計。本文擬從以下幾方面進行人機分析。

1數(shù)控機床外觀造型的人體工程學分析

1.1機床外罩的人性化設計

現(xiàn)代的數(shù)控機床多數(shù)由整張鈑金對內部工作臺進行全方位的包裹，視覺上更具整體性，操作上更具安全性，因此機床外罩的外觀造型設計是整個機床的主調，其他零部件的設計基本上要做到和外罩的造型和諧統(tǒng)一，常見的方正直面的造型給人以穩(wěn)重端莊大方的心理感覺；平面加曲面的方式造型給人感覺流暢溫婉圓潤；平面加斜面的造型讓人感覺富有變化。各種造型都很簡潔明快，表現(xiàn)出了機床高精度、高速度、高效率的特點，視覺上滿足人的審美。

1.2機床門的人性化設計

機床門的造型要配合機床外罩的形狀，使整體造型具有流暢和諧的感覺。由于機床門的寬度尺寸會影響機床整體造型和機床使用性能的好壞。比較人性化的設計是使門的設計寬度略大于工作臺的寬度，以方便人裝卡工件的需要。工作臺小的機床設計成單開門，工作臺寬大的設計成雙開門，推拉操作輕巧，便于操作加工。

1.3觀察窗的人性化設計

觀察窗是人觀察工件加工的途徑，不同類型的機床由于功能的不同，觀察窗尺寸差別很大。通常觀察窗的設計高度由五十百分位的人體視高尺寸來確定，以滿足不同身高的人。工作范圍較寬廣的機床甚至采用多個觀察窗，以滿足對工件不同加工部位的觀察。觀察窗的造型除了常見的傳統(tǒng)的矩形大圓角形式可以清晰觀察機床的工作情況，還有圓形或方形陣列的格子窗，使得數(shù)控機床的整體造型統(tǒng)一中獲得變化，呆板中不失活力。

1.4門把手的人性化設計

門把手是人經(jīng)常接觸的部件，其設計形式直接影響人的工作效率。數(shù)控機床常見的是安裝長把手，以適合不同身高的人操作。截面多為圓形或橢圓形，直徑在12～18mm左右，主要滿足人手的抓握形狀，方便施力推拉門。垂直型長把手一般都安裝在機床門最佳控制區(qū)，位置擺放美觀即可。還有一種短把手需考慮人手的寬度尺寸，一般在75mm之上，可以使抓握輕松舒適。安裝短把手時，一般選取第五十百分位的人體身高作參考，無論水平型還是垂直型，都放置在機床門中間偏下的地方，保證抓握時手臂和手腕在同一直線上，人可以自然用力。

2數(shù)控機床控制面板的人機界面分析

數(shù)控機床操作是人機交互的過程，控制面板的人機界面包括顯示區(qū)和操控區(qū)。這里著重分析操控區(qū)的人機要素。

2.1控制按鍵的人性化設計

一般是由操作者的手指完成指定動作，普通的設計采用有一定行程的下壓式按鍵，通常設計成圓形或矩形，大小和正常人體手指平均尺寸相匹配。有些按鍵的表面還被處理成手指負形，使按壓上去的手感較好。還有液膜式觸摸按鍵，體積小，用力輕，空間緊湊，美觀實用。按鍵排列通常按照功能進行分區(qū)，同類按鍵擺放在一起，整齊有序；重要功能的按鍵放在醒目、便于操作的位置，形狀顏色與眾不同，可防止誤操作。通常按鍵區(qū)放置在比人手肘略高、眼睛低的地方操作才是最舒適的。

2.2手柄的人性化設計

手柄是常見的單手移動控制器，其形狀是參考人手握姿的結構特征和生理尺寸，使手心預留一定空腔，方便抓握，握感舒適，一般設計成球型或者錐形，并適當套上塑膠或硅膠，處理成帶有大小形狀不同的紋理，以產(chǎn)生足夠的摩擦力防止打滑，方便人控制施力動作，減輕反復操作的疲勞感。

3數(shù)控機床色彩的人體工程學分析

3.1整體色彩的搭配

色彩在數(shù)控機床設計當中是先于形態(tài)映入我們眼睛，要滿足人—機—環(huán)境的協(xié)調要求，數(shù)控機床整體的色彩不能繁復，二三種顏色即可，色彩越簡潔醒目，整體感越強。通常單色外罩會顯得單調呆板，笨重乏味，所以目前多采用套色外罩，使用大面積明快而不鮮艷的色彩（灰白色），以免引起操作者的視疲勞，而機床門選用醒目的顏色（橙紅、黃色等），起錦上添花的作用，而且和工廠使用的環(huán)境相匹配。人在這種人機合一的條件下工作，生理和心理感受變得輕松，無形中可以提高工作效率。

3.2局部色彩功能分區(qū)

控制面板上的按鍵合理的進行色彩設計可以區(qū)分功能區(qū)域，增加辨識度，便于操作，提高安全系數(shù)，在整體的造型中起點綴修飾的作用。具有特殊功能的按鍵采用如紅、黃、綠等有警示作用的色彩，可使人準確無誤的操作。

總之，設計數(shù)控機床時，要充分考慮人的生理心理需要，其控制操作應該符合人的使用習慣，做到容易識別，便于操作，不易疲勞，感覺舒適，才能真正做到以人為本。

參考文獻：

[1]丁玉蘭.人機工程學. 北京理工大學出版社.2005

[2]張柱銀.數(shù)控原理和數(shù)控機床.北京化學工業(yè)出版社.2003

[3]魏輝.機床人機設計研究.2008（32）

作者簡介：

蔣欣，（1978～），女，江蘇宜興人，學歷：大學本科，專業(yè)：工業(yè)設計，研究方向：工業(yè)設計。