機床設計中的人機工程學應用分析

王洪波

摘 要：現在我國的機械制造技術正在飛速發展著，其中數控機床的發展牽動著整個制造業的核心。從數控機床的設計還有制造過程可以看出，人機的好壞也決定著數控機床性能的好壞。在機床設計中主要涉及到人機工程學的一些要素包括：數控操作面板、操作界面的色彩以及加工的區域等。本文將結合人機工程學的特點來對人機工程學在機床設計中的應用進行分析。

關鍵詞：人機工程學；機床設計；數控機床

隨著科技的發展，機床的操作系統也發生了翻天覆地的變化。研究學者們提出了人機工程學，該工程學結合了人體結構學、心理學還有生理學的有關知識，對人、數控機床以及環境進行研究，使得人為差錯在機床運行過程中盡可能的降低，進而發揮人和機器的各自優勢，提高機械運行的穩定性和安全性。

1.人機工程學在機床軟件界面設計中的應用

在數控機床的控制系統中最為核心的結構便是軟件，軟件的用戶界面將會直接影響到數控機床的工作效果。現在我們就來了解一下人機工程學在機床軟件界面設計中的相關應用。

1.1色彩與圖形

為了讓界面能更好的進行提示工作，換屆操作者的視覺疲勞，界面上的顏色選擇變成了一個關鍵的問題。一般來說界面上的顏色不會超過3-5種，因為太多的顏色只會讓操作者感覺眼花繚亂，合適的色彩會讓操作者產生舒適感，不會產生視覺疲勞，減少工作中的失誤。因為圖形具有直觀形象的特點，因此可以適當在界面上增加一些圖形來幫助操作者理解。同時界面上的各個功能區的劃分也會對機床的運行產生一定的影響，因此在設計時，應該按照人的生理和心理上的特點進行設計，便于操作。

1.2字體設計

在同一個操作的界面中所顯示的字體不應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，字體應該盡量簡潔清晰并且區別度大。

1.3界面風格

因為一致性的設計系統不僅能夠對操作者的學習有一定的幫助，盡快熟悉數控機床的杰作系統，而且還能減少機床操作的出錯率。所以在進行界面設計的時候盡量使得界面的外觀、布局和信息顯示相似。

對于操作者來說，數控機床的人機界面大致可以分為監控區、操作區還有工作處理區三個區域。監控區顯示比較集中，操作區就是操作者完成各種操作的區域，而工作處理區是對工件進行裝卸的區域。在結構還有功能上這三個區域各自獨立，但是監控區和操作區可以組合成為一個單元，形成控制區，處于一個控制面板中。

1.4工作處理區域

因為現在的數控機床設備是自動加工，因此操作者在工作處理區域主要就是對工件進行裝卡以及觀察工件的加工狀態。

數控機床在工作處理區域大多采用的是防護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，還能有效增強機床的整體感。關于機床門的尺寸問題，首先考慮的便是能否滿足操作者對于裝卡工件的所需功能上的要求，通常是在機床門打開的情況下寬度大于所使用工作臺的寬度。大型數控機床大多采用的是雙開門結構，而小型的數控機床采用的是單開門結構。

數控機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度。不同類型的機床所設計的觀察窗會因為功能的不同而大小各異。比如說主軸運動范圍較大的機床觀察窗就會較大，車床因為需要觀察的加工范圍較小，因此該處的觀察窗就會較小一些。觀察窗主要是根據人體的結構進行設計，為了讓操作者在其視野范圍內更好的觀察機床的運作情況，觀察窗的高度還有大小都要保證人有最好的視野范圍。左右推拉式的機床門是現在數控機床使用最為廣泛的一類機床門，因為這種機床門有利于操作者的手在左右運動時施展推拉力。這樣把手的設計便又成了一個關鍵性的問題。直徑過粗或過細都不會方便操作者的手抓握和施力；還有把手的形狀，現在最常用的是圓形的把手，方形的在某些時候也會應用；安裝把手的位置，首先應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操作區域

所謂機床的操作區域就是對工件進行處理的區域。該區域的有關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，操作區域所占有的空間必須能保證在機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間內查看所有的顯示信息，顯示裝置的安裝和設計顯得尤為重要。在這個過程中，應該盡量按照人的視區來對控制面板的大小和結構進行設計，符合人的視覺特性。因為在操作過程中操作者的軀干會向前傾斜，所以工作臺面的高度要低于操作者的站姿胳膊肘的高度，另外工作的臺面不能離操作者的手太遠，因為這種姿勢長時間下來會讓操作者感到不適，進而降低操作的準確性和精確度。在顯示器中，顯示區域的中心點應該稍低于人眼的站姿眼高度，這樣才會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

因為色彩在一定程度上能夠對人的情緒和心理產生影響，因此科學的設計數控機床外罩的色彩，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，一般的數控機場的顏色大多是上淺下深，這樣的設計風格不僅會讓人產生一種安定的感覺，還能在外觀上保持機床的整潔。并且隨著科技的發展，在機床的外部設計中會應用不同的色調來進行裝飾，提高操作者的工作興致。為了提高操作者在操作數控機床時的安全性，一些警示性的標志也會運用一些比較醒目的色調。

2.結語

由于數控機床的更加人性化的設計風格，使得操作者的應用需求得到滿足，數控機床更加美觀的特性得到了展示。因為該設計是根據人的生理還有心理的特點來對先前的數控機床結構進行調整，因此在該過程中能夠有效的加強人與數控機床的有關設備的信息交流，進而再反饋到環境中，達到“人——機器——環境”三者的和諧發展。

參考文獻：

[1]馮光勇.人機工程學在機床設計中的應用[J].科技創新與應用，2013，05：1.

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