數控機床的人體工程學分析

【摘 要】在數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，在增加產品附加值同時，更有利于人工作效率的提高。

【關鍵詞】數控機床；人體工程學；分析

數控機床是現代化大批量生產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

現代的數控機床多數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一，常見的方正直面的造型給人以穩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，使得數控機床的整體造型統一中獲得變化，呆板中不失活力。

1.4門把手的人性化設計

門把手是人經常接觸的部件，其設計形式直接影響人的工作效率。數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，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數控機床控制面板的人機界面分析

數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和操控區。這里著重分析操控區的人機要素。

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，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

色彩在數控機床設計當中是先于形態映入我們眼睛，要滿足人—機—環境的協調要求，數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

控制面板上的按鍵合理的進行色彩設計可以區分功能區域，增加辨識度，便于操作，提高安全系數，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.數控原理和數控機床.北京化學工業出版社.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：工業設計，研究方向：工業設計。