机床设计中的人机工程学应用分析

王洪波

摘 要：现在我国的机械制造技术正在飞速发展着，其中数控机床的发展牵动着整个制造业的核心。从数控机床的设计还有制造过程可以看出，人机的好坏也决定着数控机床性能的好坏。在机床设计中主要涉及到人机工程学的一些要素包括：数控操作面板、操作界面的色彩以及加工的区域等。本文将结合人机工程学的特点来对人机工程学在机床设计中的应用进行分析。

关键词：人机工程学；机床设计；数控机床

随着科技的发展，机床的操作系统也发生了翻天覆地的变化。研究學者们提出了人机工程学，该工程学结合了人体结构学、心理学还有生理学的有关知识，对人、数控机床以及环境进行研究，使得人为差错在机床运行过程中尽可能的降低，进而发挥人和机器的各自优势，提高机械运行的稳定性和安全性。

1.人机工程学在机床软件界面设计中的应用

在数控机床的控制系统中最为核心的结构便是软件，软件的用户界面将会直接影响到数控机床的工作效果。现在我们就来了解一下人机工程学在机床软件界面设计中的相关应用。

1.1色彩与图形

为了让界面能更好的进行提示工作，换届操作者的视觉疲劳，界面上的颜色选择变成了一个关键的问题。一般来说界面上的颜色不会超过3-5种，因为太多的颜色只会让操作者感觉眼花缭乱，合适的色彩会让操作者产生舒适感，不会产生视觉疲劳，减少工作中的失误。因为图形具有直观形象的特点，因此可以适当在界面上增加一些图形来帮助操作者理解。同时界面上的各个功能区的划分也会对机床的运行产生一定的影响，因此在设计时，应该按照人的生理和心理上的特点进行设计，便于操作。

1.2字体设计

在同一个操作的界面中所显示的字体不应该在形式上有太大的变化，尤其是在字体的选择上。为了降低操作者的视觉疲劳，字体应该尽量简洁清晰并且区别度大。

1.3界面风格

因为一致性的设计系统不仅能够对操作者的学习有一定的帮助，尽快熟悉数控机床的杰作系统，而且还能减少机床操作的出错率。所以在进行界面设计的时候尽量使得界面的外观、布局和信息显示相似。

对于操作者来说，数控机床的人机界面大致可以分为监控区、操作区还有工作处理区三个区域。监控区显示比较集中，操作区就是操作者完成各种操作的区域，而工作处理区是对工件进行装卸的区域。在结构还有功能上这三个区域各自独立，但是监控区和操作区可以组合成为一个单元，形成控制区，处于一个控制面板中。

1.4工作处理区域

因为现在的数控机床设备是自动加工，因此操作者在工作处理区域主要就是对工件进行装卡以及观察工件的加工状态。

数控机床在工作处理区域大多采用的是防护门封闭式的加工形式，这样的方法不仅使得操作者的安全有了保证，还能有效增强机床的整体感。关于机床门的尺寸问题，首先考虑的便是能否满足操作者对于装卡工件的所需功能上的要求，通常是在机床门打开的情况下宽度大于所使用工作台的宽度。大型数控机床大多采用的是双开门结构，而小型的数控机床采用的是单开门结构。

数控机床的门上都有由玻璃制作的观察窗，这样是为了操作者观察工件的加工进度。不同类型的机床所设计的观察窗会因为功能的不同而大小各异。比如说主轴运动范围较大的机床观察窗就会较大，车床因为需要观察的加工范围较小，因此该处的观察窗就会较小一些。观察窗主要是根据人体的结构进行设计，为了让操作者在其视野范围内更好的观察机床的运作情况，观察窗的高度还有大小都要保证人有最好的视野范围。左右推拉式的机床门是现在数控机床使用最为广泛的一类机床门，因为这种机床门有利于操作者的手在左右运动时施展推拉力。这样把手的设计便又成了一个关键性的问题。直径过粗或过细都不会方便操作者的手抓握和施力；还有把手的形状，现在最常用的是圆形的把手，方形的在某些时候也会应用；安装把手的位置，首先应该保证位置安装在操作者能够接触到的地方，然后再考虑操作者在该位置是否舒适。

1.5操作区域

所谓机床的操作区域就是对工件进行处理的区域。该区域的有关整体装置主要考虑操作者的手臂还有手的操作范围，将危害降低到最小。再者，操作区域所占有的空间必须能保证在机床门打开后的宽度大于操作者的肩宽，保证操作者的安全。

1.6显示面板

为了让操作者在较短的时间内查看所有的显示信息，显示装置的安装和设计显得尤为重要。在这个过程中，应该尽量按照人的视区来对控制面板的大小和结构进行设计，符合人的视觉特性。因为在操作过程中操作者的躯干会向前倾斜，所以工作台面的高度要低于操作者的站姿胳膊肘的高度，另外工作的台面不能离操作者的手太远，因为这种姿势长时间下来会让操作者感到不适，进而降低操作的准确性和精确度。在显示器中，显示区域的中心点应该稍低于人眼的站姿眼高度，这样才会有利于操作者将显示装置上的信息一览无余。

1.7外罩色彩

因为色彩在一定程度上能够对人的情绪和心理产生影响，因此科学的设计数控机床外罩的色彩，不仅能够让操作人员心情愉悦，还能使得工作效率获得提高。所以，一般的数控机场的颜色大多是上浅下深，这样的设计风格不仅会让人产生一种安定的感觉，还能在外观上保持机床的整洁。并且随着科技的发展，在机床的外部设计中会应用不同的色调来进行装饰，提高操作者的工作兴致。为了提高操作者在操作数控机床时的安全性，一些警示性的标志也会运用一些比较醒目的色调。

2.结语

由于数控机床的更加人性化的设计风格，使得操作者的应用需求得到满足，数控机床更加美观的特性得到了展示。因为该设计是根据人的生理还有心理的特点来对先前的数控机床结构进行调整，因此在该过程中能够有效的加强人与数控机床的有关设备的信息交流，进而再反馈到环境中，达到“人——机器——环境”三者的和谐发展。

参考文献：

[1]冯光勇.人机工程学在机床设计中的应用[J].科技创新与应用，2013，05：1.

[2]张高美.人机工程学在数控机床设计中的应用[J].机械研究与应用，2012，04：131-132+135.