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关于数控机床论文范文资料 与数控机床人性化设计有关论文参考文献

版权:原创标记原创 主题:数控机床范文 科目:本科论文 2024-02-24

《数控机床人性化设计》:此文是一篇数控机床论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。

摘 要:数控机床的人性化设计在中国尚处于初级阶段,在国际市场上缺乏缺乏竞争力,除了技术上的差距外,机床人性化程度低也是主要问题.人机工程学是产品人性化设计的基础理论,在实际过程中应充分考虑数控机床的易操作性,解决诸如人机交互、操作者心理及生理负荷、系统安全高效、舒适度以及操作者幸福感等问题.这是数控机床人性化设计的关键要素.文章首先考察了最新的数控机床设计,对数控机床的功能分配和人机分配及人机界面等方面进行归纳,总结初步认识.在此基础上,运用人机工程学的研究方法,提出数控机床人性化设计的一些原则.

关键词:数控机床;人性化设计;人机工程学

1数控机床系统的功能和任务分析

1.1功能分析

一旦定义了数控机床的潜在用户群后,就需要对人-设备-环境系统所能实现的基本功能进行分析.功能是信息和系统状态的一般转换,功能有助于帮助操作者达成目标但不对特定任务进行描述.机床本体界面中,床身、底座、立柱、滑座、工作台等的功能是支撑机械零部件和组件的本体,并保证这些零部件在切削过程中的精确位置.主传动系统和进给系统的功能是实现主运动和进给运动.而在液压、气动、润滑、冷却、防护、排屑等辅助装置界面中,主要功能是实现某些部件动作和某些辅助功能的装置.其他部件则按数控机床的功能和需要选用.

经过功能分析,常常可以发现完全可以省掉的不必要的零件,同时可以找到替代的更便宜的材料制造某些零部件,同时可以改造原有的设计,启发工艺的改造.还常常可以发现零部件的制造公差要求太高.在产品设计中经过功能分析可以提高产品的人性化程度.

1.2任务分析

任务分析的目的就是把解决问题的过程分解成分步处理的方式,将结果用流程图或表格表示,其中每一步构成一种活动.通过分析分配给用户的每项任务,考虑用户使用界面的需求以及用户对产品性能的满意度来提高产品的人性化程度.以数控机床为例,对人操作数控机床的任务进行分析:开机及回原点,打开机床门,工件安装,刀具装入刀库,对刀和刀具补偿,程序输入和调试,程序运行,零件检测,关机.通过任务分析,确定了这个系统中的重要因素和其它因素,其中,重要因素包括开机、工件安装、程序输入和调试等重要动作时人和机之间的交互.通过分析这些因素可以推断出潜在的人机工程学问题.从而提高产品的人性化程度.

2数控机床的人机界面分析

人机界面是人和机器之间进行交互的操作方式,是认知心理学、工程心理学、设计艺术学、计算机科学和人机工程学的交叉研究领域.这其中的人机界面包括硬件界面和软件界面.数控机床的软件界面多指应用系统的界面,有一定的程序化特征.因此,本文主要研究数控机床的硬件界面.

2.1基于人的视觉特征和色彩感知的显示器类视觉元素分析

显示器是数控机床中人机交互的关键硬件,它的设计直接影响到人机关系的友好性.显示器的设计不仅需要确切的显示精度、良好的运行稳定性,还必须和人的视觉生理相吻合.设计出色的显示器应当特别注意信息的反馈.因此在具体的设计过程中,必须考虑操作者的生理、心理及行为特征.

2.1.1显示器面板的设计

依照人机工程学理论,机器应当最大程度的适应人,因此,显示器面板的面积应该满足人在不转动头部和眼睛的情况下可以明显的看到完整装置.在这项原则的基础上深入分析,数控机床的显示器面板应该和操作者的视线垂直,这样可以减轻操作者头部和眼球的运动,减少数据的误读率.同时依据操作者在机床不同工作情况下位置的变换,需要将面板设计成可旋转(90°-180°),保持操作者在不同工作状态都可以高效的读取数据.同时,为了适应不同身高的操作者,应当设计成可调节高度的显示器面板,如图1,图2.

图1 DMG数控机床操作面板图 图2丽驰数控机床操作面板

2.1.2显示器面板上的功能分区及仪表的选择

根据人眼的运动规律和人脑的认知习惯,功能分区和排列的顺序必须考虑不同功能键之间的逻辑关系,常用键以及主要的显示装置应当布置在视野的中心范围区域.各功能区之间应当有明显的区别,可用明显的分界线以及不同的背景色加以区分.此外,考虑到现代大多数控机床都是将控制器包含在显示面板中,设计过程中应当将控制器放置在显示面板的下方,用不同的背景色加以区分.仪表是数控机床中数据传达的关键设备.目前主流的数控机床仪表均为平面液晶显示器,显示器内包含的各种仪表均以数字的形式反馈数据.数字型显示的优点是认读速度快,数据准确,精度高,其缺点是无法判断一段时间内的数据走势.指针型仪表恰恰能连续地、直观地反映数据的变化趋势.固根据操作的需要,现代机床的设计中往往将指针型仪表和数字显示综合使用,扬长避短.

2.2基于工作原理和形态有机结合的控制器类设计元素分析

2.2.1按压式控制器

根据按压式控制器的工作原理可以将其分为触发式和击发式两类.触发式控制器指的是当控制器被按下时,便进入工作有效状态,再一次按下控制器,回复原位,还原为初始状态.击发式控制器则类似于电脑键盘,当每一次有效按下时,便已完成指令,设备开始进入工作状态.所以这两者的区别就在于触发式控制器本身就可以反馈工作状态,而击发式控制器则需要其他设备来反馈工作状态,例如指示灯,警示灯等.这里特殊说明的是机床急停按钮,作为控制器中最重要的按钮,在设计过程中,应当将急停钮设计在操作面板的左端,且选用触发式控制器.

2.2.2旋钮、手柄及手轮

旋钮是一种通过旋转来达到某种工作状态的控制器,按其工作状态可分为指示型旋钮和调节型旋钮.指示型旋钮控制范围少于360°,一般用于传递具体的信息,所以它的偏转角度具有重要的指示作用,为避免误操作应标示清楚.其外形宜设计成接近圆柱形的多边形,边缘加工出齿纹或浅槽,增加和手接触的摩擦力防止打滑.调节型旋钮一般可做多圈运动,可用于调节机床的工作参数.在设计的过程当中应充分考虑手和旋钮的协调关系,调节型旋钮由于旋转范围超过360°,连续性较强,其外形最好为圆柱形或锥台形,必要时还可以设计成手轮型.手柄作为单手控制器由执握柄和杠杆组成,执握柄的形状主要依据手部的生理结构和用力大小来确定,而杠杆部分现在多数的长度是可调的.

3结语

文章从数控机床的功能和任务分析着手,通过研究在任务过程中人和机床每一个界面的接触,从而探究一些人机界面设计的原则及策略.数控机床人性化设计的优劣反映了人-机之间情感的协调程度,同时也是影响操作者心理情绪及生产效率的重要因素之一.通过对产品功能、材料、色彩、线条比例的设计,能和操作者的经验感观及精神性需求相吻合,是产品人性化设计的宗旨.

参考文献:

[1] 许彧青,颜声远.数控机床人机界面设计原则初探[J].机床和液压.2004(12):118-119.

[2] 张旭,刘青志.数控机床设计的人性化探讨[J].科技致富向导.2014(35):118.

[3] 龙舟君.面向用户的人机界面设计[J].现代装饰: 理论.2012(2):61.

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结论:数控机床人性化设计为大学硕士与本科数控机床毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载,关于免费教你怎么写数控车床工资多少一月方面论文范文。

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