人机工程学是从人的能力、极限和其他生理及心理特性出发,研究人、机、环境的相互关系和相互作用的规律,以优化人、机、环境及提高整个系统效率的一门科学
在产品设计中,工程师必须考虑人的生理和心理特性,使得操作人员更容易、更方便、更有效率地进行操作,提高装配的效率,同时提高装配过程中的安全性、降低操作人员的疲劳度和压力、增加操作人员的舒适度
产品设计时必须考虑到以下各个方面:
1.避免实现受阻的装配
在产品的每一个装配工序中,操作人员应当可以通过视觉对整个装配工序过程进行掌控,需要避免操作人员实现被阻挡的情况,或者操作人员不得不弯下腰、偏着头或者仰着脖子等非正常方式才能看清楚零件的装配过程,甚至通过触觉来感受装配过程、通过反复的移动调整才能对齐到正确的位置,这样的装配方式效率非常低,而且容易出现装配质量问题
如下图所示,原始的设计中实现被阻挡,很难进行固定螺钉的装配,改进的设计中操作人员能够对整个操作过程进行掌控,螺钉的装配非常顺利,当然,原始的设计还有一个装配为题,就是前面所提到的“为辅助工具提供空间”
如之前所示,为了帮助零件能够自动对齐到正确位置,在零件上增加导向特征,导向特征必须设置在操作人员容易看见的位置,如下图所示,零件A具有两个导向柱,零件B具有两个相应的导向孔
在原始的设计中,零件A放在零件B上面进行装配,再把导向柱和导向孔对齐时,操作人员的实现很容易被零件A本身阻碍;
在改进的设计中,零件A放置在零件B的下面,操作人员对零件的对齐过程一目了然,两个零件很容易装配
一般来说,较小的零件放在较大的零件上进行转配,如果把较大的零件放在较小的零件之上进行装配,较小零件的实现就完全被较大的零件阻挡,操作人员不得不通过多次的调整才能对齐,装配效率低
2.避免装配操作受阻的装配
在进行装配操作时,操作人员会有诸如抓取零件、移动零件、放置零件、固定零件等动作,产品结构设计应当为这些动作提供足够的操作空间,避免受到阻碍,从而造成装配错误甚至造成装配无法进行
例如,为了产品拆卸和装配的方便,手拧螺钉应用于经常需要拆卸的产品中,但是手拧螺钉的周围需要保证足够的工件,否则操作人员在拆装时,手很容易被周围的零件阻碍,造成手拧螺钉无法正常拧紧和拧松,同时可能使操作人员的手受到伤害,一般来说,手拧螺钉的圆心周围至少保证25mm的空间以保证手拧螺钉的正常拧紧和拧松,如下图所示
3.避免操作人员受到伤害
在产品装配过程中必须保障操作人员的安全,不正确的产品设计很可能对操作人员的人身造成伤害
例如:钣金机箱中如果有锋利的边、角,就很容易刮伤操作人员的手指,造成伤害,因此,对于机箱中操作人员容易接触的边、角,在产品设计时必须增加压毛边工序,以保证操作人员的安全
4.减少工具的使用种类、避免使用特殊的工具
装配线上工具的种类很多,以增加装配的复杂度,同时会造成操作人员使用错误的工具,引起产品装配错误
例如,一个产品中设计M3、M4和M5等不同种类的螺钉,这就要求产品装配上使用不同种类的螺钉旋具,这往往不利于提高装配效率和装配质量
特殊的工具会增加装配线的复杂度,同时操作人员熟悉特殊的工具也需要一定的时间,例如,产品设计中,除非客户指明要求,否则不必使用特殊螺钉,使用普通的螺钉即可
5.设计特征辅助产品的装配
操作人员的推、拉、举、按等施力动作都有一定的极限,当产品的装配所需操作人员的施力超出极限或者容易造成操作人员疲劳时,应当通过产品设计减少产品装配过程中所需要的施力,辅助产品的装配
内存是计算机中必不可少的一个重要的零件,因为内存形状的关系,在拆卸时操作人员或消费者只能通过手抓住内存来施力,这很容易造成手指的酸痛,甚至无法拔出内存,为解决这个问题,在内存连接器的两侧增加两个可以旋转的把手,通过向下按动把手,把力转化为向上的拔出力,从而很顺利地把内存拔出来,完成拆卸动作,如下图所示,利用把手的结构,内存的装配也相当简单,只需把内存向下施力即可固定;
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