机床设计与人机工程学

上次我们介绍了色彩对机床设计的影响,今天再谈谈人机工程学在机床设计中的具体应用。说到人机工程学,似乎是个非常专业的话题,不过,通俗地讲,就是研究人类在各种劳动和工作环境中所表现出来的生理和心理变化,并利用其中的规律来改善人类的劳动条件,进而提高工作效率。
 
对于机床设计来说,主要体现在这几个方面。包括观察窗、机床门、把手、控制台等。观察窗是操作人员了解工件状态和机床运动的主要部件,在设计时,应充分考虑操作人员的身高、视野、可视角度、观察姿势等条件。通常,从直接视野和眼动视野可分析出操作人员的最佳视野范围,在水平方向上,人眼左右25度角为良好视区,垂直方向上,则以水平线上下15度角最佳。
 
机床门是机床的另一个重要组成部分。一般来说,工作台相对较小的机床通常采用单开门方式,反之,则多使用双开门结构。由于工作台尺寸决定了机床门宽度,为便于装卡零件,机床门宽度应稍大于工作台宽度。此外,还应考虑风琴防护罩和机床门造型之间的协调。与机床门相比,机床把手体积虽小,却关系到机床操作的舒适性和工作效率。设计把手时应掌握好长度、直径和人手的比例,根据人类工效学原理,把手的截面直径应保持在10到20毫米之间,对于重量较轻的机床门,这个尺寸可小于10毫米,如果较重,也可大于20毫米。
 
当然,除了尺寸,机床把手还应考虑安装位置,这主要涉及到操作者的活动范围、操作时手腕的用力状态,以避免因手腕弯曲导致的肌肉静态施力。最后一个要说的部件是控制面板。控制面板上主要有按键和按钮,因此,按钮和按键设计应充分考虑人手指的尺寸和形状,另外,按键行程和所需压力应提供明确的信息反馈。方向键、字母键、数字键应各自表示不同的功能类别,以最大程度上避免操作失误。说到这,不得不赞叹一下戴尔的显示器设计,虽然不同于机床设计,但原理是相通的。对于显示器来说,亮度对比度等参数调节是一个重要功能,而许多显示器的设计非常糟糕,往往让人摸不着头脑,要费很大力气才能搞清楚各个按键的作用,而戴尔P2210系列显示器的按键设计简直是个奇迹,简单的4个按键就囊括了所有功能,且菜单设计合理,极其易用。
 
到此为止,我们已介绍了机床设计中涉及的主要三个因素。随着人们文化素养和物质水平的提高,对于机床的自动化和精密化要求也逐渐提高,不仅如此,对机床产品的外观和审美体验也有了更多追求,作为设计者,应掌握时代脉搏,努力满足市场需要,设计出造型优美、功能易用的机床产品,为提升生产效率和优化工作环境作出应有的贡献。