毕设开题报告范文

斯莱克学院

副教授

所在院（系）

部:

武魂学院专业名称: 工业工程

2013年03月20日

称:

名:

师:

数控机床的人机工程学设计

唐山

周漪

学号：201010101

副教授

帆羽

精选文库

数控机床的人因工程学设计

课题背景:

数控机床是现代高科技机电产品的一种重要设备

，正在被广泛地

应用于加工制造业的各个领域，而随着微电子技术和计算机技术的发 展,现代数控

机床的应用领域也日益扩大，相应地对提高数控机床效率 的研究也越来越被人们所重视。

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

于操作者,也就是取决于该系统中人机系统的功能质量， 只有当操作者

时间对机器进行改造，这种修补又难以使人机关系得到彻底改善 【“

。

针对这种情况我们从人机工程的角度对机床外观造型进行设计改善。

课题内容：

1 .提出：在整个人机系统中机床要由人操作使用来实现其功能, 机床功能的

实现很大程度上取决于人使用的好坏，而人机交互的过程 影响着操作者使用机床的状态，因此使用人机工程系统分析对机床造 型进行改善，让机床以易懂、安全、舒适、亲切的方式呈现给使用者, 为使用者创造良好的人机交互环境。在对机床造型进行改善设计时, 根据数控机床的工作功能与操作特点，对其进行人机工程学的系统研 究，分别从数控机床外观造型人机分析、数控机床控制面板人机界面 研究、机床色彩人性化设计研究、机床标牌人性化研究等方面进行研 究，使机床设计在其功能性、操作性的基础上加入人的因素，将人作

学生姓名 唐山

201010101

控制系魂师

指导教师 副教授

所在院（系） 斯莱克学院 课题来源

自拟课题

课题类型

工程技术研究

课题名称 毕业设计的

内容和意义

与机器的节奏相协调时才能发挥出最高的效率。 机床的时候由于很少从人机工程方面进行考虑 的实验和研究，造成机器生产出来投入使用时

然而目前在设计数控

,对人机系统缺乏必要 ,才发现由于人机系统不

合理,操作人员不能舒适得使用机床，使得机器的效率不能很好发挥出

来，甚至危及操作者人身安全。最后不得不付出很高的代价 ，拖延大量

精选文库为设计的主题，做到以人为本。

2.解决方法：UG软件建模，用一定的测量手段对数控机床的关

键尺寸进行测量，然后运用UG软件根据测量得到的数据建立机床模型，根据模型分析机床关键尺寸是否满足人体尺寸要求，最后再根据

分析结果提出改进。

平面矢量软件技术【2】:在设定机床相关高度时，是根据人的身

高和姿势来确定的，因而结合数控机床关键的人体作业姿势，简化后在二维尺度上利用平面矢量软件得出数控机床人体作业姿势模板的。

利用这些二维人体模型，模拟各种人的作业姿势，直观的求出人机相

对位置的有关设计参数，为合理布置数控机床人机系统提供可靠依

据

。

计算机辅助人机工程设计【3】(Co mp uter Aided Ergo no mic Desig n), 即在计算机及其相应的计算机辅助人机设计系统的支持下，进行工业设计领域内与人机工程相关的各类创造性活动。该软件的功能表现在

三个方面：① 面向人机作业标准的作业方式分析；②人体测量数据库

的建立与可视化人体模型的参数化构建；③人机作业过程的计算机模拟与作业场景的虚拟现实技术。

3.设计内容：数控机床通过机床门、控制面板、观察窗等外观部

件以及机床的着色效果给人以直观的感受，能够直接影响到用户的生

理心理状况。在课题中针对这些影响因素，采用一定的测量技术测量其关键尺寸，通过UG软件建模分析机床是否人体的关键尺寸，根据

分析结果提出改进方案。为了让用户能够舒适轻松的使用机床，在人

体测量学、色彩心理学的基础上对机床的操作面板、观察窗、把手等

部件进行造型及尺寸的改进，使得机床各外观部件与机床整体造型相

协调，机床整体造型与外部工作环境相协调。除了机床的造型尺寸与

人的感觉直接相关，机床的着色效果也对用户的心理产生直接的影响。

根据机床的外观部件的不同功能、对机床整体功能的影响程度，进行

特殊的色彩处理，使得用户能够获得心理安全感，并且能够根据颜色

迅速获取机床表达的信息，提高人机系统的效率。

精选文库

课题意义:

通过运用人体测量学、色彩心理学的知识对数控机床各外观部件的结构、色彩效果进行分析改进，进而能够让用户在操作的时候处于舒适、准确和高效的工作状态。同时运用人机工程学理论对机床的整体造型进行分析，使得机床造型与环境处于和谐状态，机床造型清新优美、人性化能够给人心里与生理一种安全感。通过这一系列的改进能够使得机器具有“情感”，变得易学、易懂、易操作，拉近人与机器的距离，让用户在操作机床的时候能够更加的舒适方便【4】。这样不但提高了人机效率, 而且还减少了机床返修的成本，提高了国内数控机床在国际上的市场竞争力，更推动了数控机床的向前发展【5】。

精选文库

系统，该系统重点是针对网络环境下的数控机床设计而开发

计方面更为注重的是设计知识参考的提供和操作过程的研究 测和视域设计方面的研究尚未涉及到【3

】。

由上述国内外现状可以看出国内对机床的人机研究明显比国外滞

后，存在着一定的差距。国内在研究较多的软件 UG 上所开发的人机模块

多是针对汽车行业的，专门针对机床产品的人机检测的软件模块非常少 见，而且某些研究方法还不够完善，需要在人机研究方面给予更多的关 注。

文献综述 国内外研究现状:

科学技术的高度发展已经逐步渗透入机床设计领域,现代机床设

计全过程的计算机化程度也越来越高，可以说机床设计已经逐渐步入

了计算机辅助设计阶段，而属于机床设计一个重要组成部分的人机工 程设计也应当利用计算机辅助的手段获得进一步的发展。 目前流行的设

【3】

计方法是计算机辅助人机工程设计

CAED( Computer Aided

Ergonomic Design ),即在计算机及其相应的计算机辅助人机设计系统

的支持下，进行工业设计领域内与人机工程相关的各类创造性活动。 现 在国际上计算机辅助人机工程设计领域的研究热点主要在于人机工程 设计软件的开发方面。

国际上一些大的汽车公司在通用的商业 CAD/CA 瞅件基础上开发自 己的车身布置专用软件,例如基于CATIA 的RAMSI 软件等。最早致力于数 控机床布置研究的英国某小组已经研究出了多个计算机辅助控制面板布 置程序，女口 AUTOMATNULISR CAPABL 等【3

】。

近年来我国的一些大学和研究所作了研究与探索工作，一些新的机 床设计研究方法也相继出现，例如昆明理工大学机电工程学院相关研究 人员研究过基于人机工程学的数控机床控制面板设计和机床造型设计, 但仅限于一般性设计理论的提出，并未将其应用化，且其研究内容并不包 括人机检测部分【3

】。

湖南大学赵江洪教授所带领的科研团队开发了数控机床

ICAID 原型 ,在人机设

,在人机检