张巍

[摘 要]从数控机床的设计、制造、使用过程表明，数控机床的工作质量不但取决于机器本身的性能和质量，还取决于操作的劳动者，而操作者的劳动质量在很大程度上又取决于该系统中人机系统的功能质量。人是生产的主体，满足了人的基本安全需要，使人心情舒畅，才可能充分发挥人的主观能动性，调动人的积极态度，这对提高生产效率有着重要的意义。

[关键词]人机工程学；防护

中图分类号：TB657.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0123-01

1.机床门的人机工程设计

机床门是机床整体造型的重要部件，而且与机床操作人员接触较多，其尺寸与结构是否合理对机床操作的易用性有着重要的影响。机床门的设计除了要求其造型与机床外罩相配合，还需要考虑门的宽度。门的宽度不但会对机床整体外观造成较大影响，而且还会关系到机床的使用性能。因此，在门的造型设计中宽度是一个不可忽视的要素。

机床门的宽度主要受到工作台尺寸的限制，为了方便操作人员装卡零件的需要，门的宽度尺寸在一般情况下要求略大于工作台的宽度，即把工作台完全敞开。由于不同型

号机床的工作台尺寸差别较大，因此门的造型也需要作较大的变化，以满足操作人员的工作要求。对于工作台较小的机床一般采用单开门的结构，而对于工作台较宽的机床则多选用双开门。因为要把工作台完全敞开，如果采用单门结构，机床门的体积过大，推拉操作较吃力，不便于使用，所以在大型的加工中心等机床中双开门的结构较为常见。

另外，在机床门的造型设计中，门的高度尺寸也应适当考虑。特别是在大型的加工中心的设计中，由于机床体量大，门的高度尺寸要比普通机床大些。

2.观察窗的人机工程设计

观察窗的作用主要是操作者可通过它对加工工件和机床的运动进行观察。这种观察和显示数据一起构成了机床对个人的重要反馈。操作者对工件的观察在监视控制中是十分频繁的，观察的姿势受到观察窗的影响很大，因此观察窗的设计是机床人机工程设计中需要把握的要点。观察窗的高度应按照人体的视高尺寸的50%位置来设计，以适应不同身高的人群。

因为人的最佳视区是：从视水平线到水平线下150。有效视区为视水平线线上150到视水平线下30o。

3.把手的人机工程设计

把手是操作人员操作机床常接触的部件，对机床操作的舒适性和操作人员工作效率的提高都有一定的影响。把手的设计要考虑的因素较多，其直径与长度要与人手的尺寸相适应，使得抓握舒适，操作方便。

把手的长度在设计中也需要重视。现有的数控机床的把手造型多采用长把手的设计，一方面是为了造型的需要，另一方面也可以适合不同身高的人群抓握。但也有不少机床采用短把手，短把手的设计就要考虑把手长度对人手抓握的影响。

对于把手安装高度的确定，同样选取五十人体身高的50%位置来作为设计依据，以适合不同身高的人使用。手的活动范围和肘的高度共同确定了最佳的手控制区，相关数据可以通过查阅人体测量的资料获得。对于长把手来说，其安装的高度没有太多限制，只要把手抓握位置能包括最佳控制区，且安放位置美观即可；而对于短把手则要尽量安装在最佳控制区内，而且位置多设计在门中间偏下的位置，这样能尽量使手腕保持自然状态，手与小臂处于一条直线上，避免因手腕弯曲而引起肌肉静态施力。

在数控机床造型设计中必需把“以人为本"的观念贯穿于设计的全过程。外观部件的造型设计要着重考虑操作者与部件之间的交互关系，造型要以方便用户使用为前提。

数控机床是由人操作使用来实现它的功能，如果人不会使用或使用不好，再先进的设备，也不能发挥其全部功效。造型设计就是利用人机工程学原理和美学原理，把机器以最易懂、最亲切、最安全的方式呈现给使用者，使操作者在生理上不易疲劳、心理上感觉舒畅、学习上容易掌握。

另外数控机床的门、窗、把手、数控面板等是供人观察、操作用的，它们的尺寸、位置、高度等应按照五十百分位的人体尺寸来设计。例如门把手的位置多设计在门中间偏下的位置，这样能尽量使手腕保持自然状态，手与小臂处于一条直线上。操作面板是人机交互的主要界面，人在上面进行细致的信息化控制式操作，它的位置、倾斜角度以及它上面的显示、控制装置的大小、位置等，都应使人在观察和操作时处于舒适、准确和高效的工作状态。

数控机床的安全感对于使用者有重要意义，安全感体现在使用者的心理及生理两个方面。通过造型语言，例如浑圆饱满的整体造型、精细的工艺、沉稳的色泽可以给人以心理上的安全感；通过人机工程设计，例如合理的部件尺寸、在开合门上设置机电安全联锁装置等，可以给人以生理上的安全感。

数控机床是高科技产品，在设计上采用人性化的造型可以拉近人与机器的距离，使得数控机床不再是冷漠的机械装置，而成为工程人员的好帮手，帮助操作者顺利地完成加工任务。

4.控制面板的布置原则

机床工作台面和控制面板的布置原则主工作台面的高度应根据操作要求，按立姿，坐姿，坐/立姿的操作要求进行设计。工作台面上，像手轮和摇把类的手动操纵器的设计，应根据功能和使用方式的不同，进行大小、形状、类别及位置的设计。控制面板上的控制按钮和显示仪表，应按功能区进行划分，同时满足显示.控制相合性的要求，其位置

高度和布置排列应符合人机关系，使人方便操纵和观察。例如，显示仪表应尽量放置在人的水平视线向下0-30o的水平视野和人的垂直视野左右各15o的范围内。控制面板上按钮的颜色根据用途进行分类，例如，红色表示危险、停止、禁止等，可用于车床的自动报警按钮、停止按钮等。绿色表示安全、正常、运行等，如机床的启动按钮就采用绿色。工作台面上，位于操纵器上或侧旁，用文字或符号标明其功能的标号编码，宜用白色和黑色。

参考文献

[1]欧阳文昭，廖可兵。安全人机工程学[M].北京：煤炭工业出版社，2002.201-208.