數(shù)控機床外觀造型工業(yè)設(shè)計

/參考資料⒈數(shù)控機床外觀造型工業(yè)設(shè)計設(shè)計是一種藝術(shù)的造物活動，其本質(zhì)是“依據(jù)美的規(guī)律為人造物”，這就確定了對設(shè)計的探討不能脫離審美的范疇。雖然“美”不是設(shè)計的惟一屬性和最終目的，但就設(shè)計成果而言，美的因素卻成為考慮其優(yōu)劣程度的標(biāo)準(zhǔn)之一。對于機械造型美，最早可以追溯到19世紀(jì)。英國著名的建筑師、工藝美術(shù)家威廉·莫里斯要求藝術(shù)能為大多數(shù)人服務(wù)，為整個社會服務(wù)。1907年，在莫里斯等人的影響下，德國一些工程師和工業(yè)設(shè)計師創(chuàng)辦了“德意志藝術(shù)工業(yè)聯(lián)盟”。這個組織在大工業(yè)機器生產(chǎn)的基礎(chǔ)上將藝術(shù)和勞動結(jié)合在一起，在提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是在改進產(chǎn)品外觀造型上作出顯著成效。因此，德國的工業(yè)機械產(chǎn)品立刻在國際市場上暢銷，從而促進了世界各國對機械產(chǎn)品造型的重視。我國以前對美在機械造型中的作用重視不夠，出口的機械產(chǎn)品不太重視把美學(xué)運用到造型中去，因此，產(chǎn)品雖然在性能、堅實等方面達(dá)到國際水平，但仍不受歡迎而缺乏競爭實力。此外，機械造型忽視和人體工程學(xué)的結(jié)合，明顯和外市場的需求不相適應(yīng)，從而失去競爭實力。因此，優(yōu)良的機械產(chǎn)品必需和美的創(chuàng)建結(jié)合，才能達(dá)到最大的社會效益和經(jīng)濟效益。一、數(shù)控機床外觀造型要素分解數(shù)控機床的整體造型是由外觀件組成，數(shù)控機床外觀件的造型體現(xiàn)了機床的整體造型風(fēng)格。以數(shù)控機床的造型對人視覺印象造成主要影響為依據(jù)，可將數(shù)控機床外觀件分為外罩、門、視察窗、把手、數(shù)控系統(tǒng)、排屑裝置、水箱、油箱、電控柜、標(biāo)牌等外觀部件。每個外觀部件作為數(shù)控機床整體造型的特征要素，其對整體造型的影響是各不相同的，一般的外觀件只是探討機床門、把手和標(biāo)牌等對機床外觀造型影響較大的外觀件。數(shù)控機床整體造型和外觀件造型、外觀件和外觀件造型之間的關(guān)系是有機的協(xié)調(diào)關(guān)系，整體造型通過外觀件造型的有機統(tǒng)一來實現(xiàn)其造型的目的。外觀件的設(shè)計對數(shù)控機床整體外觀質(zhì)量以及機床運用的操作性有著重要的影響，因此外觀件造型設(shè)計是數(shù)控機床造型設(shè)計的重點。外罩：機床的外罩造型是影響整體造型風(fēng)格的最重要因素。外罩是數(shù)控機床主體上最主要的部件，其造型的視覺沖擊力和表現(xiàn)力干脆影響人們對機床的第一印象乃至最終評判?，F(xiàn)有機床的外罩造型從其正立面上大體可以概括為曲面造型、直面造型和斜面造型。這三種特征的外罩造型給人的感覺各不相同。以曲面、曲線為基調(diào)的外罩造型給人圓潤、流暢、活潑、親切的感覺。以直面、直線為主的造型風(fēng)格給人規(guī)整、均衡、莊重的感覺。正立面以斜面為主的造型，其面和面之間的轉(zhuǎn)折變更較為豐富，給人以有生氣、活力、靈活的感覺。門：機床門位于機床主體部分的正面中心，是機床造型設(shè)計的重點之一。機床門的造型要受到機床外罩正立面造型的約束，其外輪廓線要和機床外罩正立面的輪廓線相匹配。現(xiàn)有的造型大致可以按造型感覺分為曲門、直門和折門三種，其造型的變更要隨外罩造型的變更而變更。視察窗：視察窗作為數(shù)控機床正立面的視覺中心，其造型對整體造型風(fēng)格的表現(xiàn)起著畫龍點睛的作用?，F(xiàn)有的數(shù)控機床的視察窗造型變更較多，但均要求和整體造型風(fēng)格相協(xié)調(diào)。方形視察窗帶有小圓角，常和以直線、平面為主，邊角較硬直的外罩造型相匹配，給人以規(guī)整、精確的感覺。而帶有大圓角的視察窗造型常和以曲面感覺為主的或面和面之間過渡較為圓滑的外罩造型相匹配?，F(xiàn)有數(shù)控機床的視察窗造型已不再以方形為主，尤其是國外的數(shù)控機床造型越來越多地接受曲線造型和一些不規(guī)則形作為視察窗的外形，以滿足機床造型風(fēng)格多樣化的需求。把手：把手雖然在數(shù)控機床外觀部件中體積較小，但其造型的視覺沖擊力卻不小。把手的造型和安裝的位置都要考慮人機工程學(xué)方面的因素，以便利操作者運用。把手的造型主要由其截面形態(tài)和外形輪廓線確定。現(xiàn)有機床的把手截面多以圓形為主，但方形截面把手也有少量的應(yīng)用?，F(xiàn)有的把手外形輪廓線可歸納為直、曲、折三種，每種造型可分別和不同造型風(fēng)格的機床造型搭配，但要考慮風(fēng)格協(xié)調(diào)問題。直把手多用于方正的機床造型；曲把手多用于曲面的造型，以體現(xiàn)整體形態(tài)的張力；而折把手多應(yīng)用于面和面之間轉(zhuǎn)折變更豐富的機床造型，形成整體風(fēng)格的統(tǒng)一。二、數(shù)控機床外觀造型設(shè)計中的藝術(shù)美數(shù)控機床是多種技術(shù)的綜合體，因而在設(shè)計過程中，僅僅局限于使其平安、快捷以及功能性的提高已經(jīng)無法滿足人們的需求。設(shè)計師還應(yīng)留意機床的外觀質(zhì)量，比如形態(tài)、色調(diào)、質(zhì)感和裝飾等綜合整體賜予人們的審美形象。要塑造美的形式很大程度上受到相對獨立的審美法則的制約，機床造型設(shè)計同樣也須要一些審美法則來加以指導(dǎo)，在數(shù)控機床造型設(shè)計中貫徹。例如：對立和統(tǒng)一、比例和尺度等造型設(shè)計法則，有利于處理好機床局部部件造型和整體造型之間的關(guān)系，以獲得風(fēng)格統(tǒng)一、比例協(xié)調(diào)的機床造型。宇宙間萬物的形態(tài)無論有多困難，都可以歸納為點、線、面、體四個基本要素。不同造型要素的組合，在造型意義上可以產(chǎn)生不同的性格，既能產(chǎn)生和諧，又能產(chǎn)生動態(tài)的驚惶。數(shù)控機床外觀藝術(shù)形式大體可分以下幾種：1.方直的形態(tài)這類機床的形態(tài)多為直線加以小圓角過渡，整體造型較為方正。直線給人以精致、肅穆、統(tǒng)一有序并理性的感覺，符合加工中心高精度、高速度、高效率的特點。這類機床造型的外罩、門多為方正的直線造型，可有傾斜變更。視察窗多為直線形帶小圓角。把手多為直線造型，豎直或橫向位于視察窗旁。2.圓潤的形態(tài)這類機床多以曲面造型為主，面和面之間接受大圓角平滑連接，給人的整體印象是造型圓潤、統(tǒng)一、線條溫婉流暢。這類造型的外罩、門多為大弧度的曲面，曲面和直面間運用大倒角圓滑過渡，視察窗可接受方形帶較大的圓角，也可運用曲線型等作些變更。把手為了協(xié)作門的曲面，多設(shè)計曲把手，但較短小的把手也可以是直線型，豎直或橫向安放于視察窗旁。3.對比變更的形態(tài)這類機床給人的視覺沖擊力較大，由此帶來了很強的視覺效果。機床的造型經(jīng)常是由曲面和直面組合在一起，使得不同部位形成形體的對比，并且面和面之間有較多的起伏變更，給人感覺造型層次豐富。這類機床門的輪廓常和外罩的正面輪廓不一樣，而且視察窗的造型則有較多的變更，使得整體造型細(xì)部較多，耐人尋味。4.簡潔統(tǒng)一的形態(tài)這類機床外觀簡潔，接受大塊的直面或曲面造型，面和面之間少有起伏變更，外罩可適當(dāng)做些斜角或圓角的造型，以打破造型過于簡潔而造成的沉悶感。這類機床門和視察窗的造型和整體設(shè)計相協(xié)調(diào)，門、窗和把手的造型可增加一些細(xì)部結(jié)構(gòu)，使得機床外觀不會過于簡潔。三、數(shù)控機床外觀造型設(shè)計中的技術(shù)美數(shù)控機床外觀造型設(shè)計的技術(shù)美主要體現(xiàn)在造型設(shè)計中，要考慮人機工程學(xué)方面的要求。外觀件的人性化設(shè)計是機床造型設(shè)計的重點，外觀件人機性能的好壞將干脆影響人們對機床整體性能的評價。人對機床操作時經(jīng)常接觸的外觀件是機床人機工程設(shè)計中所要把握的關(guān)鍵，這類部件主要有機床門、視察窗、把手等，以下將對這幾類外觀件的人機工程設(shè)計進行分析，總結(jié)出外觀件造型設(shè)計中須要滿足的相關(guān)要求。1.機床門的人機工程設(shè)計機床門是機床整體造型的重要部件，而且和機床操作人員接觸較多，其尺寸和結(jié)構(gòu)是否合理對機床操作的易用性有著重要的影響。機床門的設(shè)計除了要求其造型和機床外罩相協(xié)作，還須要考慮門的寬度。門的寬度不但會對機床整體外觀造成較大影響，而且還會關(guān)系到機床的運用性能。因此，在門的造型設(shè)計中寬度是一個不行忽視的要素。機床門的寬度主要受到工作臺尺寸的限制，為了便利操作人員裝卡零件的須要，門的寬度尺寸在一般狀況下要求略大于工作臺的寬度，即把工作臺完全放開。由于不同型號機床的工作臺尺寸差別較大，因此門的造型也須要作較大的變更，以滿足操作人員的工作要求。對于工作臺較小的機床一般接受單開門的結(jié)構(gòu)，而對于工作臺較寬的機床則多選用雙開門。因為要把工作臺完全放開，假如接受單門結(jié)構(gòu)，機床門的體積過大，推拉操作較吃力，不便于運用，所以在大型的加工中心等機床中雙開門的結(jié)構(gòu)較為常見。另外，在機床門的造型設(shè)計中，門的高度尺寸也應(yīng)適當(dāng)考慮。特別是在大型的加工中心的設(shè)計中，由于機床體量大，門的高度尺寸要比一般機床大些。2.視察窗的人機工程設(shè)計視察窗的作用主要是操作者可通過它對加工工件和機床的運動進行視察。這種視察和顯示數(shù)據(jù)一起構(gòu)成了機床對個人的重要反饋。操作者對工件的視察在監(jiān)視限制中是非經(jīng)常見的，視察的姿態(tài)受到視察窗的影響很大，因此視察窗的設(shè)計是機床人機工程設(shè)計中須要把握的要點。視察窗的高度應(yīng)依據(jù)人體的視高尺寸的50%位置來設(shè)計，以適應(yīng)不同身高的人群。3.把手的人機工程設(shè)計把手是操作人員操作機床常接觸的部件，對機床操作的舒適性和操作人員工作效率的提高都有確定的影響。把手的設(shè)計要考慮的因素較多，其直徑和長度要和人手的尺寸相適應(yīng)，使得抓握舒適，操作便利。把手的長度在設(shè)計中也須要重視?，F(xiàn)有的數(shù)控機床的把手造型多接受長把手的設(shè)計，一方面是為了造型的須要，另一方面也可以適合不同身高的人群抓握。但也有不少機床接受短把手，短把手的設(shè)計就要考慮把手長度對人手抓握的影響。對于把手安裝高度的確定，同樣選取五十人體身高的50%位置來作為設(shè)計依據(jù)，以適合不同身高的人運用。手的活動范圍和肘的高度共同確定了最佳的手限制區(qū)，相關(guān)數(shù)據(jù)可以通過查閱人體測量的資料獲得。對于長把手來說，其安裝的高度沒有太多限制，只要把手抓握位置能包括最佳限制區(qū)，且安放位置美觀即可；而對于短把手則要盡量安裝在最佳限制區(qū)內(nèi)，而且位置多設(shè)計在門中間偏下的位置，這樣能盡量使手腕保持自然狀態(tài)，手和小臂處于一條直線上，避開因手腕彎曲而引起肌肉靜態(tài)施力。從以上分析可以得出，機床中和操作者接觸較多的部件是機床人機工程設(shè)計的重點。這類部件不僅要求造型美觀、結(jié)構(gòu)簡潔，而且要把握“以人為本”的設(shè)計原則，讓操作人員運用便利、舒適，工作效率大大提高。參考資料⒉機床產(chǎn)品外觀設(shè)計的新動向在一般人眼中，機床的核心價值是其加工實力，外觀設(shè)計只是機床行業(yè)仿照消費品制造行業(yè)的作風(fēng)，在機床設(shè)計工作結(jié)束以前對設(shè)計方案進行的局部修飾。然而，回顧工業(yè)設(shè)計的歷史，機床其實是最早應(yīng)用產(chǎn)品外觀設(shè)計的行業(yè)之一，機床企業(yè)講究產(chǎn)品外觀的緣由，除了對美的追求以外，更重要的是在市場形勢出現(xiàn)變更時，提高自身產(chǎn)品在同類產(chǎn)品之間的競爭力。最近兩年，世界機床產(chǎn)品市場起先了新一輪以外觀設(shè)計為主題的競爭，這種變更的出現(xiàn)和近年機床市場形勢轉(zhuǎn)變有莫大的關(guān)系。突出內(nèi)在價值

中國是世界上最大的機床市場，國產(chǎn)機床質(zhì)和量的提升對世界機床產(chǎn)業(yè)格局帶來重大影響，當(dāng)國產(chǎn)機床的性能、外觀和國外產(chǎn)品日益接近，同時又具有較高性價比優(yōu)勢的狀況下，國外高檔機床起先爭取將本身獨有的內(nèi)在價值，通過非傳統(tǒng)的外觀裝飾向客戶展示。例如，日本的板材加工機床制造商天田（AMADA）公司為了凸顯和國產(chǎn)機床產(chǎn)品的技術(shù)差距，改換了一套更具科技色調(diào)的外觀語言。利用外觀突出產(chǎn)品內(nèi)在價值的另一例子是馬扎克（Mazak）公司的e系列復(fù)合加工機床，為了顯示其獨創(chuàng)的生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的存在，馬扎克在e系列機床上裝上如圖3所示的生產(chǎn)信息管理塔（e-TOWER），該塔的外觀接受公眾場所的信息柜臺造型，以突出e系列機床的信息交互和管理的實力。

統(tǒng)一企業(yè)形象

早于1992年，德國Dekel和Maho兩家機床公司在合并后，由于各自保持原有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和風(fēng)格，照舊無法擺脫逆境，于1994年被Gildmeister公司收購，成立德馬吉（DMG）機床集團。德馬吉一改以前各自為政的做法，致力統(tǒng)一旗下企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)支配和產(chǎn)品外觀，成為機床外觀設(shè)計潮流的引領(lǐng)者。德馬吉的成功，證明白統(tǒng)一的產(chǎn)品形象對機床集團的重要性。

近年來，類似德馬吉的機床企業(yè)的聯(lián)合、重組和并購，形成了若干新的機床大集團，如MAG、GFAgieChamiles、斯來福臨等。跟蹤這些集團的新產(chǎn)品開發(fā)支配，可以發(fā)覺它們不單統(tǒng)一旗下機床的商標(biāo)和配色，也通過共用零部件，統(tǒng)一造型元素的組合規(guī)律等方法，令不同大小、體型的機床呈現(xiàn)家族化的外觀。MAG集團的機床，除了接受相同的配色，外殼貼裝相同形態(tài)的銀色飾帶以外，其限制臺也接受了相同的外罩，并且在每臺機床的其中一面設(shè)計了一段深灰色的垂直凹槽，令機床的家族感更加顯明。GFAgieChamiles是另一個利用造型元素的組合規(guī)律實現(xiàn)機床家族化外觀的例子，AgieChamiles集團旗下?lián)碛邪娀鸹庸C、線切割機、加工中心等多種不同產(chǎn)品，這些機床體型各異，單靠配色和圖案很難有效地營造家族感覺，AgieChamiles的處理方法是，奇異地在機床部件的結(jié)合部和拐角加上橙色垂直邊條和門把，以最有限的改動實現(xiàn)外觀的統(tǒng)一，如圖所示。機床產(chǎn)品被客戶認(rèn)同是經(jīng)年累月的品牌形象建設(shè)的結(jié)果，因此一個機床品牌并購了其它品牌后，在統(tǒng)一外觀語言的同時，必需保證原品牌的正面形象盡量過渡到新品牌內(nèi)，以AgieChamiles并購米克朗高速加工中心品牌為例，從圖可見，GF選擇保留米克朗機床的總體結(jié)構(gòu)配置，外殼形態(tài)、門窗比例等特征，只增加橙色垂直邊條和門把。開拓其次品牌

在保衛(wèi)高檔產(chǎn)品市場空間的同時，一些國外機床公司希望以其品牌優(yōu)勢，扭轉(zhuǎn)性價比的劣勢，進入國內(nèi)中檔市場。但是，高檔品牌的公司假如貿(mào)然推出中檔產(chǎn)品，必定會對其原有的高檔市場造成沖擊，簡潔出現(xiàn)自相殘殺的局部，因此國外品牌公司有須要通過設(shè)計不同的產(chǎn)品外觀風(fēng)格，營造產(chǎn)品檔次差別，實現(xiàn)客戶群的隔離。

以德馬吉為例，圖7的“NewDesign