基于人机工程学的车铣复合加工机床的设计与研究.pdf

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1、2016年2月机械设计与制造工程Feb．2Ol6第45卷第2期MachineDesignandManufacturingEIlgineeringVol。45No．2DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2016．02．015基于人机工程学的车铣复合加工机床的设计与研究刘桂芝，冯虎，李小笠(南京工程学院，江苏南京211167)摘要：针对数控机床的整机宜人化设计方法进行概述，并分别从数控机床的各个单元部件、整机外形、移动安全门、观察窗口与安全门把手、机床操作台等几方面提出了人机工程学的设计要点，通过车铣复合加工机床设计实例，论述了人

2、机工程学原理在其中的应用，其分析与设计方法对机床设计者具有一定参考与指导价值。关键词：人机工程学；数控机床；人机环境；车铣复合机床外型设计中图分类号：TH165；TG659文献标志码：A文章编号：2095—509X(2016)02—0073—041人机工程学的内涵产品的设计工作就是完善产品的外形与产品机器性能的好坏不仅表现在其有效性、生产效的功能。数控机床外形宜人性与操作的方便性是率、加工能力以及可靠性等方面，而且与操作者能操作者最直接接触的外在因素。数控机床的外形够操作的难易程度、准确性有关，这取决于机器的整体设计随着人们审美水平的不断提高而不断

3、发结构配置、机器信息的输出、操作机构的布置、操作生变化，但结构形状的构成原理与基本规律，即组者在操作过程中的难易程度及动作的准确度成的基本要素及比例关系是不会发生变化的，除常等¨。由此可见，对人机工程学来说，是不能将机用的黄金分割比例(1：0．618)、平方根比例(1：器与人的研究孤立进行，而应将机器与操作者置于)外J，数控机床的整体外形在实际设计中，经人一机器一环境这样一个系统中进行综合研究，人常用到对称与非对称关系J。在数控机床实际设作为这个系统中的基本组成部分之一，与机器、环计时，由于机床规格问题，决定了机床外形比例关境构成一个有机的整体。也

4、就是说，在机器的设系，因此就要突破常规采用非对称配置方式设计，计、制造与使用过程中要特别强调关注机器操作为获得数控机床操作的舒适性、安全性、方便性以者。因此，在研究、设计机床时也要对机床进行充及整体的宜人性，在设计中可以通过颜色、数控机分的人性化考虑，只有这样，设计的机床才能发挥床附属机构配置或操作安全标牌的设置，使机床在最大的效能，最大限度地发挥人的能力，使环境对整体配置上视觉得以平衡。人的影响降到最小。总之，数控机床整机外形的宜人性、安全性、易于维修性及便于操作性，是这台数控机床在外形设2数控机床的人机工程学分析计时最好的人机工程学标准。2．1

5、数控机床整机的人机工程学分析2．2数控机床移动安全门的人机工程学分析一般加工设备仅从功能角度进行设计、制造，车铣复合加工中心其规格(加工直径×长度)而数控机床由于加工过程中的自动化与无人化，因直接决定了外形的基本情况，移动安全门是分割其此需区别于传统设备，除了满足功能要求外，还要机床外形的重要机构。其与机床的整体防护的相充分考虑设备的安全防护、整体外形对操作者的重对关系：是内置于机床固定罩壳的下面，还是外置要影响。因此机床外形的设计直接反映了数控机于机床固定罩壳的外面，这取决于整机外形不对称床的舒适性、安全性，操作的方便性以及整体的宜设计时的考虑。

6、在设计时车铣复合加工中心的安人性。全移动门可以是单门，也可是双门，但其宽度要综收稿日期：2015—09—25基金项目：江苏省第十批“六大人才高峰”资助项目(ZBZZ一044)作者简介：刘桂芝(1964一)，女，江苏gCh'tA．，南京工程学院教授级高工，主要从事机械工程专业教学及数控机床的设计与研究工作。·73·2016年第2期刘桂芝：基于人机工程学的车铣复合加工机床的设计与研究定，同时更应综合考虑最佳视觉区域的应用及人体理学特点，操作按钮的布置应与操作者在典型情况的操作要求。对于小规格的数控车床或车铣复合下的动作逻辑相一致，特别是对机床重要操作按

7、钮加工中心，操作台相对于机床整体防护上的设置，的设置要达到近似条件反射的程度，如机床安全急一方面是便于机床的调整与操作，另一方面可使机停按钮的设置，这样才可使操作者的动作准确有把床的整体更趋于一体性、宜人性，使机床具有最小握。的占地面积，如图3中整体式操作台。同时，操作台的尺寸还要符合人体的生理尺寸，即视区范围及操作区域范围要符合人机工程学原理。具体参考表1、图4推荐的参数(视区的确定是在头部保持静止、眼睛正常工作的状态下，根据人视觉的辨认程度与速度来划分)。表1视觉划分区域(a)坐姿操作面板角度参考尺寸(b)站姿操作面板角度参考尺寸图3工作时控制

8、面板的布置与视野机床的操作台有整体式、下伸式、悬臂式与独立式等几种方式【2J。对大规格的数控车床或车铣图4操作面板的作业范