基于人机工程学车铣复合加工机床设计和研究.pdf

2016年 2月 机械设计与制造工程 Feb．2Ol6 第 45卷 第2期 MachineDesignandMnaufacturingEIlgineering Vol。45No．2 DOI：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—04 1 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 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