人機(jī)工程學(xué)案例機(jī)電產(chǎn)品的人機(jī)設(shè)計(jì)

人機(jī)工程學(xué)案例機(jī)電產(chǎn)品的人機(jī)設(shè)計(jì)第1頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/32機(jī)電產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)電設(shè)備與一般日用品不同，整個(gè)設(shè)計(jì)都必須在滿足其基本功能基礎(chǔ)上進(jìn)行，要求具有充分的客觀性。要使設(shè)計(jì)能夠達(dá)到商品的水平，必須滿足技術(shù)、加工工藝，經(jīng)營(yíng)管理等方面的要求。其次，大多數(shù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目必須是定量的。工業(yè)設(shè)計(jì)不是藝術(shù)創(chuàng)造，不能單憑想象和感覺，必須有尺度的規(guī)范。其中在機(jī)床設(shè)計(jì)中有包括活動(dòng)范圍、操作范圍、能力范圍、和操作位置、姿勢(shì)、操作件的尺寸、被加工件的可視性等等數(shù)據(jù)化的規(guī)范。這些都是根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的數(shù)據(jù)和調(diào)查研究總結(jié)出來的。所有設(shè)計(jì)活動(dòng)都應(yīng)以此為基礎(chǔ)。機(jī)床開發(fā)的首要內(nèi)容是機(jī)械的機(jī)能和性能的開發(fā)。而工業(yè)設(shè)計(jì)的工作是在滿足產(chǎn)品的第一機(jī)能的前提下進(jìn)行的，是產(chǎn)品附加價(jià)值的開發(fā)。第2頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/33日用品和機(jī)電產(chǎn)品的特點(diǎn)比較,作為設(shè)計(jì)定位參考。表1日用品與機(jī)床產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行比較

日用品機(jī)電產(chǎn)品產(chǎn)品種類生活消費(fèi)品、品種多、大量生產(chǎn)生產(chǎn)資料、品種少、少量生產(chǎn)產(chǎn)品特征流行性、感性要求高，附加機(jī)能比原始機(jī)能更受重視的產(chǎn)品比率高、適應(yīng)不特定用戶最重視產(chǎn)品的基本機(jī)能和成本，適應(yīng)特定用戶工業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品的意義是產(chǎn)品是否成功的關(guān)鍵、檔次、品味等都受工業(yè)設(shè)計(jì)水平的影響是建立人機(jī)交流的橋梁、操作性和形態(tài)，屬于次要機(jī)能技術(shù)設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品的意義提供基本的、成熟的技術(shù)支撐、保證達(dá)到工業(yè)設(shè)計(jì)所要求的效果是產(chǎn)品是否成功的關(guān)鍵工業(yè)設(shè)計(jì)的要素和目標(biāo)形態(tài)、色彩、與環(huán)境相和諧，與生活方式相吻合、新穎性、意外性、情趣性等等人機(jī)界面、操作性、形態(tài)（色彩、外型，基本構(gòu)成），建立以人為本的工作環(huán)境工程設(shè)計(jì)的要素和目標(biāo)達(dá)到工業(yè)設(shè)計(jì)效果的技術(shù)開發(fā)、加工成型方法和加工工藝機(jī)能、性能的設(shè)定和開發(fā)、結(jié)構(gòu)的合理性、解析的正確性、生產(chǎn)的方便性、維修的可行性要素之間的關(guān)聯(lián)附加機(jī)能優(yōu)先、原始機(jī)能的開發(fā)根據(jù)附加機(jī)能的要求進(jìn)行形態(tài)和操作性與產(chǎn)品的機(jī)能和性能配合開發(fā)設(shè)計(jì)概念掌握市場(chǎng)和消費(fèi)意識(shí)，了解流行和生活方式的變化、根據(jù)生活方式的定位設(shè)定設(shè)計(jì)概念根據(jù)技術(shù)、使用的具體指標(biāo)進(jìn)行理性的發(fā)想、根據(jù)機(jī)器、操作性和環(huán)境設(shè)定設(shè)計(jì)概念第3頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/34數(shù)控機(jī)床的工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品概況1.數(shù)控車床及其組成

數(shù)控車床是一種綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制，精密測(cè)量和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的最新成就而發(fā)展起來的典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有精密，高效，適于加工復(fù)雜零件及易于操作等特點(diǎn)。數(shù)控車床由控制介質(zhì)，數(shù)控裝置，伺服系統(tǒng)和車床本體組成。第4頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/352．CK6430型數(shù)控車床

CK6430型數(shù)控車床屬于小型數(shù)控儀表車床，適于加工小型異形回轉(zhuǎn)體零件，具有精度高，功率大，整體形態(tài)小巧的特點(diǎn)。(1)

產(chǎn)品型號(hào)的含義C——指車床K——指數(shù)控6——指普通臥式車床4——指加工盤類零件30——指最大工件回轉(zhuǎn)直徑為300mm

第5頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/36原產(chǎn)品造型分析

1.布局n

整體布局凌亂，整體感差，主從關(guān)系模糊，缺乏重點(diǎn)。n

出屑口在車床背面，需要繞到后面清理廢屑，且位置過低，需要操作者蹲下耙出廢屑，費(fèi)力。n

工作燈和工件加工位置有一定距離，不能完全發(fā)揮其照明作用，位置突兀，破壞整體和諧性。n

采用敞開式防護(hù)罩，不少部件暴露在外，安全性差,顯得雜亂無章，給操作者帶來不良的心理影響，同時(shí)不能將廢屑，粉塵，飛濺的冷卻液及噪聲等都封閉在防護(hù)罩之內(nèi)。第6頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/37第一數(shù)控面板置于防護(hù)罩頂部上方，操作舒適性差，人機(jī)關(guān)系不合理。

n

第7頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/382.形態(tài)n

各個(gè)部件分布凌亂，瑣碎，連接突兀，形態(tài)整體感及協(xié)調(diào)感差，讓人在操作時(shí)感覺無所適從，加大操作者的肢體活動(dòng)空間，易產(chǎn)生疲勞。n

工作燈仍沿用舊式的伸臂式燈，形態(tài)粗陋，和整體差異過大，缺乏時(shí)代感。

第8頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/39

整體形態(tài)沿襲了較早期的機(jī)床風(fēng)格，呆板，無生氣，形態(tài)過于復(fù)雜，缺乏現(xiàn)代感。n

底座偏高，使整個(gè)車床視覺重心偏高，給人以不穩(wěn)定感，視覺感不流暢。n

移動(dòng)門和主軸箱外部的防護(hù)罩形態(tài)差異大，破壞整體造型。

第9頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3103.色彩

n

以部件加工后形成的色彩為主，色彩設(shè)計(jì)沒有經(jīng)過深入分析。n

采用單一的淺綠色，給人感覺呆板，沉悶，無法反映產(chǎn)品自身高精度，高度現(xiàn)代化的特征。n

單一的色彩讓人找不到產(chǎn)品重點(diǎn)之所在，無法區(qū)分不同的工作區(qū)域。n

沒有充分應(yīng)用不同色彩的功能來加強(qiáng)車床的宜人性設(shè)計(jì)。n

危險(xiǎn)處未采用警示色。n

外構(gòu)件色彩：數(shù)控面板——以深色為主冷卻液噴嘴——以鮮艷的藍(lán)色與橙色相搭配總電源開關(guān)——以鮮明的紅色和黃色相配工作燈——灰色。第10頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/311

4.人機(jī)界面

n

第一數(shù)控面板較高，舉手次數(shù)的增多會(huì)增加操作者的疲勞度。n

常用鍵操作面板（第二面板）和編程用數(shù)控面板（第一面板）這兩個(gè)操控區(qū)分得很開，顯——控區(qū)域分離，降低操作的便利性和舒適性。n

人機(jī)界面設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)易操作性，安全性和心理的適合性，原有產(chǎn)品在這方面只簡(jiǎn)單考慮了操作者的視點(diǎn)高，維修門的設(shè)定，兩個(gè)操控區(qū)的分離，沒有細(xì)致分析操作者整個(gè)操作過程及人體姿勢(shì)，設(shè)計(jì)含量明顯較少。

第11頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3125.細(xì)節(jié)n

各種螺釘，移動(dòng)門滑移槽等裝置裸露在外，影響整體的簡(jiǎn)潔性和協(xié)調(diào)性。n

移動(dòng)門把手，工作燈等部件形態(tài)簡(jiǎn)陋，設(shè)計(jì)中忽略操作者使用時(shí)的舒適性。n

產(chǎn)品型號(hào)標(biāo)牌和車床整體不協(xié)調(diào)，陳舊，缺乏時(shí)代感，面積過大，有喧賓奪主之感。n

企業(yè)銘牌陳舊，位置不顯眼，無法引人注意。深色的地腳螺釘和淺色的底座對(duì)比鮮明，破壞底座的整體感，影響美。

移動(dòng)門上視察窗的格柵妨礙操作者觀察工件加工情況，容易積灰，加大油漆難度。第12頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/313市場(chǎng)調(diào)研

通過對(duì)市場(chǎng)上同類產(chǎn)品的相關(guān)書籍、樣本、雜志以及互聯(lián)網(wǎng)信息的收集及分析，做出如下歸納總結(jié):

1.國(guó)外同類產(chǎn)品狀況n

產(chǎn)品的外觀造型已從直線形風(fēng)格的外形向直線和弧線相結(jié)合的線形風(fēng)格轉(zhuǎn)變，從而強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的現(xiàn)代感，增強(qiáng)柔和感和美感。n

色彩選擇緊密地和功能及人機(jī)工程學(xué)原理相結(jié)合，以二色配色方案或三色配色方案為主，主體顏色基本采用白色或淺的冷色調(diào)，配色方案新穎，大膽。

第13頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/314n

小型機(jī)床多采用抽屜式的排屑方式，清潔而方便操作。

n

全封閉的造型是機(jī)床外型設(shè)計(jì)的總體趨勢(shì)。

n

著重考慮產(chǎn)品的宜人性設(shè)計(jì)。n

注重細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，整體風(fēng)格突出。n

。第14頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/315第15頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3162.國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品狀況n

基本停留在滿足使用功能的階段：“為內(nèi)部的機(jī)芯加個(gè)罩殼，樣子過得去，可以用就行了”，設(shè)計(jì)含量少。n

由于產(chǎn)品加工粗糙，形態(tài)感覺較為粗陋，陳舊。n

造型設(shè)計(jì)以直線形為主，較為呆板，缺乏時(shí)代感。n

色彩方案多選用一色或二色的配色方案，沒有從色彩的功能作用上考慮。n

在產(chǎn)品的宜人性設(shè)計(jì)方面明顯欠缺。第16頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/317設(shè)計(jì)定位分析1.市場(chǎng)定位在經(jīng)過全面的市場(chǎng)調(diào)研和分析后，對(duì)于CK6430有了一個(gè)初步的市場(chǎng)定位。n

作為運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)，具有較高附加值的數(shù)控車床應(yīng)在造型上充分體現(xiàn)其和普通機(jī)床的不同之處。其造型應(yīng)反映其產(chǎn)品特征:富現(xiàn)代感，具有高精度，嚴(yán)密的形態(tài)語(yǔ)義。n

產(chǎn)品的市場(chǎng)對(duì)象為各類大，中型企業(yè)。由于CK6430是中檔價(jià)位的產(chǎn)品，又是機(jī)械產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免不必要的裝飾，而應(yīng)采用簡(jiǎn)潔理性的造型風(fēng)格。n

國(guó)民整體生活水平的提高和各類生產(chǎn)企業(yè)的繁榮發(fā)展使市場(chǎng)需求更高層次的產(chǎn)品，也使用戶更為關(guān)注產(chǎn)品的宜人性。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮產(chǎn)品的人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)及合理性。第17頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3182.工藝定位從現(xiàn)實(shí)可行的生產(chǎn)工藝條件來看，造型設(shè)計(jì)將受到一定的制約。以下是設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題：n

為使鑄件的形狀易于鑄造而又不影響其性能，在設(shè)計(jì)中，要注意外形的簡(jiǎn)潔，避免不必要的曲面和內(nèi)凹形狀。n

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免不同焊縫的過于接近或集中；為了便于焊接，工件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量采用圓形焊縫或直焊縫；為減少焊接量和裝配時(shí)間，應(yīng)減少部件數(shù)量。n

在造型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意使其形狀有利于裝夾在加工機(jī)床上；結(jié)構(gòu)上的孔，槽等形狀尺寸應(yīng)有利于選用標(biāo)準(zhǔn)刀具；注意避免不能加工的形狀。n

為方便部件的表面處理，零件應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成整體。n

避免出現(xiàn)大的平面，可用曲率較小的凸面，或用特定手段打破其平面感，掩蓋可能發(fā)生的加工缺陷。n

在缺乏大型沖壓機(jī)械的情況下，避免采用外形過于復(fù)雜的設(shè)計(jì)?？偟膩碚f，設(shè)計(jì)還必須滿足標(biāo)準(zhǔn)化,應(yīng)盡量在可行的前提下設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔的外形，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

第18頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3193.企業(yè)定位

生產(chǎn)廠家上海儀表機(jī)床廠對(duì)設(shè)計(jì)的要求是：在本廠工藝基本可以實(shí)現(xiàn)的情況下，設(shè)計(jì)盡可能新穎；產(chǎn)品本身就是企業(yè)形象的一個(gè)重要部分，因此工業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)提高企業(yè)形象有重要的意義。而反之，產(chǎn)品必須和企業(yè)的形象相吻合，起到相輔相成的作用。上海儀表機(jī)床廠是一家大型國(guó)有企業(yè)，近年來以其產(chǎn)品“高精度，高效率，高效益”的特點(diǎn)贏得了大批用戶。它的產(chǎn)品形象應(yīng)符合其大型企業(yè)的市場(chǎng)形象，更應(yīng)體現(xiàn)出它的產(chǎn)品特征。因此，新設(shè)計(jì)的數(shù)控車床應(yīng)定位為整體協(xié)調(diào)，造型新穎美觀，具有強(qiáng)烈的現(xiàn)代氣息和精確感，具有宜人性特征的新型數(shù)控車床，從而充分體現(xiàn)上海儀表機(jī)床廠精湛的生產(chǎn)工藝和信賴感。第19頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3204.文化環(huán)境因素

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，生活的消費(fèi)結(jié)構(gòu)，社會(huì)結(jié)構(gòu)，自然環(huán)境及人的意識(shí)形態(tài)都發(fā)生了巨大的變化。傳統(tǒng)的功能主義的設(shè)計(jì)樣式和設(shè)計(jì)原理發(fā)生了變化，形成了多元化的設(shè)計(jì)。功能不再是單一的結(jié)構(gòu)功能，而呈現(xiàn)為復(fù)合形態(tài)：即物質(zhì)功能，信息功能，環(huán)境功能和社會(huì)功能的總和。其中，信息功能又包括審美功能。美是一種信息。產(chǎn)品給人帶來具有創(chuàng)造性的審美信息，通過它喚起人們的審美感受，滿足人們的審美需要。第20頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/321設(shè)計(jì)分析

機(jī)床在很多人的心目中是一種笨重，呆板，機(jī)械，沒有人情味的形象。提到機(jī)床，人們就會(huì)聯(lián)想起“機(jī)油，臟，龐大，笨重，深色，危險(xiǎn)”之類的詞語(yǔ)。作為應(yīng)用了新型數(shù)字控制技術(shù)的數(shù)控車床，由于采用了高性能的主軸和伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，其機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊，完全可以擁有一個(gè)美觀而富現(xiàn)代感的外形。

CK6430由于是通過計(jì)算機(jī)控制刀具運(yùn)行軌跡，外形可以是全封閉的，不但不會(huì)影響操作，還會(huì)增加機(jī)床的安全性。這為設(shè)計(jì)提供了較大的發(fā)揮空間。然而由于機(jī)械產(chǎn)品不同于一般消費(fèi)品，其外形不宜過于華麗時(shí)髦和藹新奇，而應(yīng)符合其功能屬性，并符合使用者的操作習(xí)慣及心理習(xí)慣，與他們的工作環(huán)境相協(xié)調(diào)。第21頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3221.功能分析

功能是關(guān)于產(chǎn)品的工作的描述，在設(shè)計(jì)中它的作用既是設(shè)計(jì)思維的要素又是必須物化的要素。產(chǎn)品功能是工業(yè)產(chǎn)品和使用者之間最基本的一個(gè)關(guān)系。人們?cè)谑褂靡患a(chǎn)品的過程中，經(jīng)由功能而獲得需求的滿足。沒有功能，形式就無從產(chǎn)生。美和實(shí)用應(yīng)當(dāng)吻合，實(shí)用的物品應(yīng)當(dāng)擁有一種理性的美，實(shí)用物品的外觀形式是其功能的明顯表現(xiàn)。形式應(yīng)是功能本身的強(qiáng)調(diào)和精神滿足的延伸。功能一旦破損，造型的藝術(shù)價(jià)值也就隨之消失。這就是工業(yè)造型中再三強(qiáng)調(diào)功能居第一位，起主導(dǎo)作用的原因。功能可分為實(shí)用功能，審美功能和象征功能三種。第22頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/323

(1)實(shí)用功能

一件工業(yè)產(chǎn)品對(duì)使用者來說，主要是購(gòu)買其實(shí)用功能。如電冰箱的實(shí)用功能為冷凍，冷藏食品；耗電量要少；振動(dòng)，噪聲要小。本課題的CK6430主要用于盤類零件的車削加工。在車床上加工零件，是通過刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。本車床的工作原理是通過數(shù)控裝置控制刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡，使其運(yùn)動(dòng)軌跡滿足工件輪廓要求，就可以加工出合格的零件。對(duì)操作者而言，數(shù)控車床除了要具備最基本的車削功能以外，還要具有可維修，易于操控，便于收集及清理廢屑等實(shí)用功能。

第23頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/324(2)美學(xué)功能

產(chǎn)品的美學(xué)功能是產(chǎn)品對(duì)人類心理，人體感官發(fā)生的作用，引起的感受。產(chǎn)品的美學(xué)功能與使用者的注意力息息相關(guān)。美學(xué)功能通過視覺，觸覺，聽覺等特別是視覺能直接察覺到，因此它對(duì)購(gòu)買者的購(gòu)買行為產(chǎn)生最為強(qiáng)烈的影響。工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)使產(chǎn)品通過形態(tài)，色彩，材質(zhì)，肌理，表面加工，裝飾等手段符合人的感受條件。使用者的心理感受不僅包括形態(tài)，色彩的美感，人的舒適性，安全性，儀表等的易讀性，視覺，觸覺，聽覺等因素均與人的心理狀態(tài)及感受有關(guān)。

數(shù)控車床產(chǎn)品的美學(xué)功能要素包括穩(wěn)定感，安全性，明確性，整體的和諧與統(tǒng)一及易于修理維護(hù)，技能和腦力作業(yè)為主的操作特點(diǎn)等。

第24頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/325(3)象征功能

產(chǎn)品的象征功能是在觀察，使用產(chǎn)品時(shí)得到的所有有關(guān)精神，心理，社會(huì)等各方面的感受，體驗(yàn)。數(shù)控車床產(chǎn)品的象征功能要素包括精密度，效率，現(xiàn)代感等。

第25頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3262.人機(jī)分析以人為中心是一切設(shè)計(jì)的原則。對(duì)機(jī)床產(chǎn)品所進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)，主要的依據(jù)和方法就是人機(jī)工程學(xué)。改善人機(jī)關(guān)系是機(jī)床設(shè)計(jì)主要解決的問題。

人機(jī)關(guān)系的準(zhǔn)則以人的形態(tài)特征,確定人的作業(yè)空間;以人的功能特征,確定人的作業(yè)條件.l

身體的適合性l

頭腦的適合性l

時(shí)間的適合性l

環(huán)境的適合性l

相互使用的適合性第26頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/327(1)人體尺寸與機(jī)床設(shè)計(jì)

機(jī)床的高度直接取決于立姿人體尺寸。按照國(guó)標(biāo)GB10000-88可查得數(shù)據(jù)，來進(jìn)行設(shè)計(jì)。第27頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/328人體尺寸尺寸數(shù)值應(yīng)用范圍立姿眼高結(jié)合操作者的鞋跟高度和脖子彎曲旋轉(zhuǎn)以及視線的角度，大約為1500mm至1550mm。移動(dòng)門上視窗高度，數(shù)控面板高度。其中視窗高度最好在視線的中心范圍內(nèi)。肘部高度960mm至1024mm尤其適用于常用的第二數(shù)控面板。通過科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)最舒適的高度是低于人肘高度大約76mm，考慮到較矮女性的肘高，合理范圍在889mm到1118mm。肩寬加上衣服的厚度和兩肩之間的活動(dòng)空間，基本范圍為522mm至540mm。適用于移動(dòng)門能開啟的最大寬度，適合操作者裝卸工件等。立姿垂直手握高度630mm至656mm適用于電源總開關(guān)的高度。第28頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/329操作者的身高定

為1650mm左右，

由此來決定車床

整體的高度?？刂茀^(qū)位置應(yīng)由平均眼高來決定。由于人在實(shí)際操作時(shí)，不可能保持直立姿勢(shì)。所以要考慮人有一個(gè)前傾的角度。由此來決定兩處控制面板的高度。第29頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/330如圖所示，

從正面看，車床必須保證人手左右的運(yùn)動(dòng)

范圍。雖然操作者可以左右走動(dòng)，但為保證安全的要

求，必須確保能看到零件加工的同時(shí)，進(jìn)行操作。

第30頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/331

（2）人的感覺與機(jī)床設(shè)計(jì)

在數(shù)控機(jī)床使用過程中，操作者的心理直接影響使用效率和產(chǎn)品質(zhì)量。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，操作者的心理滿意程度也是一個(gè)需要重視的方面。操作數(shù)控機(jī)床，操作人員只是上下料、按開關(guān)、進(jìn)行熟練性的重復(fù)工作，難以在勞動(dòng)中獲得較大的成就感，并獲得體現(xiàn)自我的感覺。所以人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要注意，提高機(jī)床使用的身份感，使操作者能有較大的滿意度。當(dāng)操作人員長(zhǎng)時(shí)間面對(duì)平平的控制面板，注視著簡(jiǎn)單的顯示屏，可能引起注意力分散，產(chǎn)生厭煩，甚至最終導(dǎo)致昏昏欲睡。這樣可能對(duì)設(shè)備的警報(bào)或某些故障的發(fā)生造成疏忽。所以，可在設(shè)計(jì)中創(chuàng)造一些條件，以引起操作者的興趣，使操作者保持興奮狀態(tài)，保持警覺。如可讓操作者在進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作外，安排一定的手動(dòng)控制動(dòng)作。雖從技術(shù)上看并無必要，但可籍此作為一種調(diào)劑的手段。第31頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/332（3）環(huán)境與機(jī)床設(shè)計(jì)環(huán)境在機(jī)床產(chǎn)品的使用效率上起著很大的作用。良好的環(huán)境本身就能調(diào)節(jié)使用者的興趣，提高產(chǎn)品的形象。在機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮的物理環(huán)境因素包括:照明、噪音、溫度等等。以下以照明條件為例來說明環(huán)境問題。機(jī)床加工多為精密加工，照明問題顯得尤為重要。l

在一個(gè)加工車間里，需要有大范圍的照明和局部的照明。這也是形成舒適的工作環(huán)境的因素。如圖左所示。l

在操作時(shí)，需要一個(gè)合理的照明范圍。工作燈最好可以移動(dòng)或者伸降。能夠隨時(shí)調(diào)整照明的角度。l

要注意照明的區(qū)域，要使這個(gè)工作區(qū)域都能看清，以免誤操作。如圖右所示。第32頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/333照明條件在金屬表面的加工時(shí)，要特別注意照明的安排。不能使光線直射，形成強(qiáng)烈反射，影響操作者的視覺。數(shù)控車床可采用小型熒光燈，并有可旋轉(zhuǎn)的燈罩。這樣既能保證照明范圍，又可調(diào)整光照角度。而且光的亮度適中，不刺眼。

第33頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/334（3）機(jī)床的人機(jī)界面對(duì)操作者而言，數(shù)控機(jī)床的人機(jī)界面可分為三個(gè)區(qū)域。l

監(jiān)測(cè)區(qū)是顯示工作狀況的區(qū)域，也即數(shù)控面板部分。l

操作區(qū)是人完成主要操作的區(qū)域。l

工件處理區(qū)是裝卸工件的區(qū)域。三個(gè)區(qū)域在結(jié)構(gòu)上、功能上構(gòu)成相對(duì)獨(dú)立的單元。在機(jī)床設(shè)計(jì)中，把三者明確的分開，并作為機(jī)床外形上肯定的部分突出表現(xiàn)出來，有利于人機(jī)關(guān)系的協(xié)調(diào)。

第34頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/335（4）人機(jī)設(shè)計(jì)的綜合運(yùn)用

l

機(jī)床的生產(chǎn)、搬運(yùn)、安裝。

例如：在機(jī)床上要考慮到運(yùn)輸?shù)谋憷瑧?yīng)設(shè)計(jì)有供吊車運(yùn)輸?shù)钠鸬趼菘谆蚬╃P車運(yùn)輸?shù)牟劭?，如圖：第35頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/336l

操作過程中的使用性——指人們能以最舒適的方式進(jìn)

行工作，也就是好用性。

在平面操作時(shí)，高度寬度要符合身體最舒適的要求，這樣

工作的效率才最高，且不易疲勞。

機(jī)床底部向內(nèi)凹提供放腳的位置。在機(jī)床底部加一塊踏板，這樣不僅可以調(diào)節(jié)操作者的高度，而且能增加職責(zé)感。第36頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/337操作過程中的安全性——這是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的基本考慮因

素。例如機(jī)床外沿不能突出，否則極易造成事故。左圖

如圖操作面板上的按鈕很多。為避免誤操作，所有按鈕的歸零位和工作位置要一致。如右圖.

第37頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3383.造型風(fēng)格分析

數(shù)控車床作為一種運(yùn)用了現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的精密，高效的機(jī)械，應(yīng)具備其獨(dú)有的理性而簡(jiǎn)潔的造型風(fēng)格。設(shè)計(jì)中應(yīng)通過其精確，嚴(yán)密的形態(tài)語(yǔ)義來反映其產(chǎn)品特征，并順應(yīng)時(shí)代趨勢(shì)，使之具有現(xiàn)代氣息，加入適度的新穎時(shí)尚的元素。雖然CK6430屬于中檔價(jià)位的產(chǎn)品，但它面向的是國(guó)內(nèi)各類大，中，小型企業(yè)，因此在它可能的市場(chǎng)對(duì)象中也不乏經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚，審美能力和文化素養(yǎng)好的企業(yè)。加之產(chǎn)品的風(fēng)格應(yīng)該符合上海儀表機(jī)床廠這樣一家大型國(guó)企的形象，設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)選擇現(xiàn)代，新穎的造型風(fēng)格第38頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3394.設(shè)計(jì)發(fā)展過程

方案草案

在經(jīng)過了認(rèn)真仔細(xì)的市場(chǎng)調(diào)研和定位分析后，開始著手方案的初步構(gòu)思。方案的初步發(fā)想是伴隨對(duì)設(shè)計(jì)課題的各方面因素的理性分析而進(jìn)行的，因此已有針對(duì)性，而不是盲目構(gòu)思。

方案的草案大多通過勾勒草圖的方式把腦海中的產(chǎn)品形態(tài)捕捉下來。下圖是幾個(gè)初步方案的草圖。

第39頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/340第40頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/341設(shè)計(jì)提案及說明

總體布局1.

第一和第二數(shù)控面板的布局

由于第二數(shù)控面板的布局調(diào)整影響到整個(gè)車床的布局，較為關(guān)鍵，因此先做分析。把第二數(shù)控面板（其上放置常用鍵）和移動(dòng)門連接在一起，讓它隨門移動(dòng)。為避免高速轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具或工件傷害操作者，操作時(shí)密封防護(hù)罩上的移動(dòng)門應(yīng)呈關(guān)閉狀態(tài)。操作者此時(shí)可透過面板正上方移動(dòng)門上的視察窗觀察工件加工情況，無須側(cè)身觀察，操作姿勢(shì)十分舒適，合理。當(dāng)操作者要拉開移動(dòng)門，裝卸零件或刀具時(shí)，第二數(shù)控面板隨門移到一邊，操作者就不會(huì)觸及任何按鍵，從而避免了無意中觸碰按鈕引發(fā)的工傷事故。為了減小操作者的肢體運(yùn)動(dòng)空間，使之操作省力，舒適和安全，也為了使車床的布局獲得較強(qiáng)的整體效果，第41頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/342這樣的布局使操作者不再感到第一數(shù)控面板對(duì)車床整體而言相對(duì)孤立，加強(qiáng)操作的流暢型。第一數(shù)控面板不再放置在防護(hù)罩之上，而是和防護(hù)罩連為一體，置于右上方主軸箱前部。第42頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3432.

降低底座可視部分高度原產(chǎn)品的底座部分過高，破壞了整個(gè)車床的立面整體比例分割，使其產(chǎn)生不流暢的視覺感受，當(dāng)操作者的視覺感受長(zhǎng)時(shí)期的阻礙，容易造成其疲勞，從而引發(fā)誤操作，甚至造成工傷事故。因此新的方案用車床上部防護(hù)罩罩住部分底座，從視覺上降低整個(gè)車床的重心，讓它給人以穩(wěn)定，扎實(shí)，安全可靠的視覺感受，并良好的完成了立面的上下比例分割，使整個(gè)車床的形態(tài)流暢，生動(dòng)。第43頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3443.

采用廢屑車收集廢屑廢屑小車位于機(jī)臺(tái)的正下方，廢屑及冷卻液直接落入，不會(huì)在車床加工過程中散落到地上，影響操作者的工作環(huán)境而對(duì)其造成不良的心理影響。采用廢屑小車收集廢屑后，整個(gè)收集和清倒過程都十分方便輕松，降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)了操作的舒適性。第44頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3454.

電器部分的布局

電器部分的放置位置還和原產(chǎn)品相同，即主軸箱和電機(jī)的后方。但是為加強(qiáng)整個(gè)電器部分和主軸箱，伺服電機(jī)的區(qū)別性，人為地以線型的分割造成電器部分和其他部分的區(qū)別，增強(qiáng)其識(shí)別型和指示性，方便操作和維修。

第45頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3465.

全封閉型的防護(hù)罩

車床工作時(shí)會(huì)有大量廢屑和冷卻液飛濺，同時(shí)產(chǎn)生噪聲和熱量。采用全封閉型的防護(hù)罩，能使粉塵，油污，廢屑，冷卻液，噪聲等全都封閉于防護(hù)罩之中，不給操作者帶來任何危害，增加了車床的安全性和宜人性。車床內(nèi)部具用較多復(fù)雜的結(jié)構(gòu)部件，全封閉型的防護(hù)罩將之全部掩蓋，避免了雜亂無章的部分暴露在外，造成對(duì)操作者不良的心理影響，引起他們的厭煩感，也加強(qiáng)了車床的簡(jiǎn)潔性和美觀程度。數(shù)控車床的高度自動(dòng)化使全封閉型防護(hù)罩的實(shí)現(xiàn)成為可能。

第46頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/347風(fēng)格

1.為了突出此款數(shù)控車床精密，高效的特性，在產(chǎn)品的形態(tài)設(shè)計(jì)中大量運(yùn)用了直線型，以此突出產(chǎn)品理性的造型風(fēng)格；而密封罩殼的形態(tài)中引入局部的大弧度曲線，不僅增加了造型的生動(dòng)性和自然性，更體現(xiàn)了一種柔性的設(shè)計(jì)風(fēng)格，一改以往人們心目中機(jī)床不易親近的形象，減少了其作為大功率機(jī)械給人帶來的生硬感，使其在理性的風(fēng)格中融入柔性的因素。本車床的外觀形態(tài)相對(duì)來說較為規(guī)整，基本不運(yùn)用復(fù)雜而不確定的幾何形態(tài)，用一種精確，嚴(yán)密的形態(tài)語(yǔ)義來反映產(chǎn)品的特征。面與面之間基本采用小圓角過渡，給人挺拔有力，清晰利落，精致的美感。第47頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/348

在當(dāng)今生活節(jié)奏日益加快，人們的工作日益繁忙的社會(huì)背景下，人們更傾向于簡(jiǎn)潔的風(fēng)格。而車床本身作為一種結(jié)構(gòu)和操作方式較為復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品來說，其簡(jiǎn)潔的外形風(fēng)格更能為使用者帶來心理的愉悅。因此本車床的不使用任何復(fù)雜的線型和繁瑣的裝飾，也不使用過多的色彩，力求簡(jiǎn)單，明快，使之順應(yīng)時(shí)代趨勢(shì)。具有現(xiàn)代氣息是本車床的又一風(fēng)格特點(diǎn)。明快大膽的配色，簡(jiǎn)潔的造型，局部造型中流暢的曲線型應(yīng)用，以及對(duì)把手和導(dǎo)軌選用了銀色光亮的不銹鋼材質(zhì)，都使產(chǎn)品體現(xiàn)出適度的現(xiàn)代感，反映了它所處的科技高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)背景。

第48頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/349形態(tài)

1.防護(hù)罩和移動(dòng)門防護(hù)罩和移動(dòng)門的形態(tài)統(tǒng)一，增強(qiáng)車床的整體感，使之整齊劃一，協(xié)調(diào)美觀。防護(hù)罩頂部結(jié)構(gòu)（如圖不是單純的平面，而是有突起和下凹，并遵循左凸右凹的方式。這樣的設(shè)計(jì)是為了增添移動(dòng)門相對(duì)于整個(gè)防護(hù)罩殼體的流動(dòng)感，以一種輕盈的滑塊作為其形態(tài)的語(yǔ)義，體現(xiàn)了移動(dòng)門本身的功能特征。由于物體在一般情況下總是由高處劃向低處，所以防護(hù)罩頂部左凸右凹的構(gòu)形方式暗示了移動(dòng)門的滑動(dòng)方向，強(qiáng)化了形態(tài)所傳達(dá)的信息要素，可幫助減少誤操作。同時(shí)，這樣的構(gòu)形使車床形態(tài)錯(cuò)落有致，豐富而具有美感。第49頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3503.

比例和尺度

在客觀條件如車床結(jié)構(gòu)和外形尺寸等受到制約的前提下，各部分長(zhǎng)方形的兩邊之比盡量接近黃金比，均方根比和整數(shù)比等黃金比例，使形態(tài)具有確定，理性的美感。

第50頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/351線型

1.直線與曲線的結(jié)合運(yùn)用

本車床設(shè)計(jì)中采用了大量的直線型，給人以靜穆，莊重，工整，開闊平靜的感覺，符合車床作為機(jī)械產(chǎn)品的自身特征。大量直線型的運(yùn)用還增強(qiáng)了產(chǎn)品的簡(jiǎn)潔感，且加工工藝簡(jiǎn)單。在車床密封罩的形態(tài)中加入局部的大弧度曲線型，為產(chǎn)品形態(tài)增添了輕快，活潑的元素，體現(xiàn)CK6430作為輕型精密機(jī)床的輕巧感，并避免了線型過于統(tǒng)一而造成的呆板，枯燥感。同時(shí)增強(qiáng)車床的親和性，以其圓潤(rùn)流暢的形態(tài)使人在心理上產(chǎn)生一種不受阻礙的自由快感，從而提高工作效率。第51頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3522.平行排列的“主調(diào)”CK6430的造型中，其輪廓線和結(jié)構(gòu)線主要采用平行與垂直的方式組織，它的形態(tài)獲得了方正，簡(jiǎn)潔，剛直，穩(wěn)定的視覺效果。車床工件加工運(yùn)動(dòng)主方向性是繞水平軸旋轉(zhuǎn)，拖板，刀架主要沿著與之平行的方向移動(dòng)，因此決定了車床線型組織“自然形成的主調(diào)”。為了突出這個(gè)主調(diào)，使本車床具有協(xié)調(diào)統(tǒng)一的風(fēng)格和完整性，這里采用了較多平行線型關(guān)系，如移動(dòng)門把手呈平行方向放置，移動(dòng)門上視窗平行方向尺寸大于豎直方向，面與面之間的折線呈平行排列，甚至車床品牌標(biāo)志和型號(hào)的圖案中也強(qiáng)調(diào)平行方向的線型。第52頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/353.第二數(shù)控面板側(cè)面的線型和密封罩殼的側(cè)面線型屬同族曲線排列。兩組曲線之間的曲率既不完全相等，又有相同的變化因素。這樣既能獲得統(tǒng)一協(xié)調(diào)的視覺效果，又富有變化，給人以造型美感。

3.同族曲線的排列

第53頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/354色彩

本車床選用了三色套的配色方案，以簡(jiǎn)潔的配色方案體現(xiàn)了工業(yè)產(chǎn)品慣有的簡(jiǎn)單的風(fēng)格，并以不同的色彩體現(xiàn)了產(chǎn)品各部分功能特征之所在。1.主體色主體色選用白色，白色明度高，有明快感，淺淡而沉靜。反映了CK6430輕巧，精密的功能特征。且能彌補(bǔ)室內(nèi)采光條件的不足，解除人的沉悶感；白色純度低，避免純色對(duì)人的過分刺激，引起視覺疲勞而降低工作效率。選擇白色不僅能使車床滿足作業(yè)環(huán)境和人機(jī)相適應(yīng)的要求，還一反車床傳統(tǒng)的笨重，簡(jiǎn)陋，不潔凈的形象，增加了產(chǎn)品的輕盈感，高雅感和現(xiàn)代感。

第54頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3552．防護(hù)罩

防護(hù)罩采用了紅色，其RGB值為：R:241G:77B:102n

紅色代表了活力，熱情和興奮，能引起使操作者注意力，提高其興奮感，加強(qiáng)工作效率。n

紅色和白色形成了適度對(duì)比，突出移動(dòng)門和車床主體的動(dòng)靜對(duì)比。n

紅色作為暖色具有較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)感，突出指示了移動(dòng)門需要經(jīng)常拉動(dòng)操作的功能特性。n

防護(hù)罩移動(dòng)門內(nèi)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的主軸和工件，紅色醒目而具有警示作用，能增強(qiáng)操作者的警惕性。n

紅色作為一種刺激性較強(qiáng)的顏色，大面積的運(yùn)用對(duì)操作者會(huì)造成不良影響，引起煩亂的情緒，降低工作效率。因此本案中選用的紅色降低了純度和明度，并以第二數(shù)控面板遮擋住部分的移動(dòng)門，使紅色沒有呈大面積色塊在操作者視線中出現(xiàn)，降低了它可能帶來的負(fù)面效應(yīng)。

第55頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/3563.底座

n

車床底座采用較淺的灰色，色調(diào)比主色調(diào)深一些，形成色彩明度上較強(qiáng)的對(duì)比，色彩比上部顯得更為收斂，突出了車床主體部分，并給人穩(wěn)定感，均衡感，豐富感，莊重感等生動(dòng)的色彩心理暗示。n

灰色本身也具有鎮(zhèn)定，樸素，沉靜，溫和的色彩聯(lián)想和象征，更加強(qiáng)了底座的安定感。n

考慮到CK6430作為精密車床所具有的輕巧，精密的功能特征，用較淺的灰色而不是很重的色彩，體現(xiàn)其輕盈感和精密感。第56頁(yè)/共74頁(yè)2023/3/357細(xì)節(jié)

1.工作燈的布局為使操作者更清晰地觀察車床內(nèi)工件的加工情況，新方案將工作燈放置在防護(hù)罩內(nèi)部主軸的正上方，更充分地發(fā)揮其照明的效果，且不會(huì)破壞車床整體的協(xié)調(diào)感和簡(jiǎn)潔感，給操作者帶來更愉悅的心理感受。工作燈建議采用射出柔光的小型熒光燈，不會(huì)造成金屬工件對(duì)光線的強(qiáng)烈