基于人因仿真的卧式加工中心装夹操作舒适性评价方法*

0 引 言

目前，大型卧式加工中心已被广泛应用于箱体类、盘类、板件及模具类等复杂零件的精密加工，是航天、航空、模具等精密零件加工的基础设备［1-2］。其中装夹操作是机加工操作的重要环节，由于工件结构的多样性和复杂性，装夹操作当前还无法实现自动化操作;此外，大型卧式加工中心因工作台位置及尺寸，操作者装拆工件时往往需要反复进入机床封闭空间内操作，这样长期操作将会给操作者带来肌肉损伤或身体不适等问题［3-4］，所以需要深入开展装夹操作舒适性研究。

操作舒适性是指在保证顺利操作的前提下，操作省力、姿势合理、避免身体不适和操作疲劳，它是卧式加工中心人机性能的重要评价因素，是以人为中心的现代机床设计理念的重要内容。良好的操作舒适性不仅能够缓解操作者肌肉疲劳，有效预防操作者职业病的发生，还能够提高企业的生产效率和产品质量［5］。现有的机床操作舒适性研究主要集中在控制面板操作以及相关姿势舒适度方面［6-8］。评价方法多是采用模糊层次方法对机床整机［9-11］、潜艇［12］或铣刀［13］等对象进行评价。文献［14］采用人因仿真技术对产品的装配序列进行建模与评价。对于现有操作舒适性评价多需要实物样机的支持，开发周期长且成本高;评价体系中主要还是依靠专家经验评分，缺乏严格科学依据;此外，仅从关节角度或操作姿势方面难以全面揭示出机床操作的不舒适性。目前还鲜有从机床结构尺寸、装夹任务要求以及人的生理和心理特点出发，综合评价卧式加工中心装夹操作舒适性的报道。