泡沫切割機造型模塊設計

摘要：以現有的切割機造型為基礎，以滿足現代泡沫切割設備造型設計需求為目標，考慮美學、功能、人機等因素，在造型設計上引用了模塊這種獨特方式將泡沫切割機分解成為幾個相互關聯且相對獨立的部分，根據各自不同的結構與功能進行造型設計。充分考慮到色彩與人機交互對實際操作的影響，遵循在保證安全、功能完備與操作人性化的原則基礎上，進行設計創新。根據模塊設計的相對獨立性與整體性，在進行各個模塊的分別設計之后，將每個模塊的系列方案進行分類與歸納，進而建立一個造型模塊庫，以便于展開方案的對比、評估與完善等工作，供有關設計人員參考。

關鍵詞：泡沫切割機 造型 模塊 設計

1.泡沫切割機概述

泡沫切割機是一種用于切割泡沫材料的機械裝置。泡沫是一種聚氨酯材料，通過各種化學藥劑在發泡車間經過發泡機產生化學反應而形成。未經裁切的泡沫呈長方體，需要通過切割車間的泡沫切割機將其切割成規定形狀，以便于運輸，貯存及日后加工。泡沫切割機多為全自動控制，它裝有薄而鋒利的環形帶狀刀片，飛輪帶動刀片作高速環形運動，由兩者組成的刀架由上至下完成切割動作，使得切出的矩形泡沫體橫截面呈正整矩形。泡沫切割機可以分類為立式切割機、水平切割機、連續薄片切割機、工旋轉型輥異形材成型機、壓縮變形異型材成型機、仿形切割裝備、墊肩專用切割機、角槽切割機、異形修邊機械等。

2.泡沫切割機造型模塊的分析

按照功能劃分模塊，可以將泡沫切割機分為框架模塊（立柱與橫梁）、刀架模塊、工作臺模塊?？蚣馨唇Y構形式分為單立柱框架和雙立柱框架，雙立柱框架由立柱和橫梁組成，下面分別以立柱和橫梁為研究對象進行分析。

2.1立柱的造型分析

受力狀態：彎曲和扭轉載荷，處于懸臂工作狀態。

功能：支撐連接其他部件。

造型分析：圖１所示切割機立柱由于承受載荷大，造型以長方體為主，伸縮式保護罩豐富了其立面的造型，色彩以灰色為主，另有綠色、黃色等顏色，立柱底部各側大多有加強筋。

常用材料分析：鑄鐵、型鋼等。

工藝方法：鑄造、焊接等，表面噴涂處理。

人機特點：安裝部件，應該與人體尺度相適應。

傳統設計存在的問題：整體造型呆板冷漠，形體轉折處生硬，缺少細節，表面處理工藝粗糙。

2.2 橫梁的造型分析

受力狀態：它與立柱接觸的長度一般不大，因而可以看做是兩點的簡支梁，承受著復雜的空間載荷；既有兩個方向的彎矩，又有扭矩。

功能：支撐連接其他部件。

結構分析：圖２橫梁內部沒有傳動裝置，有加強肋板，增強橫梁的剛度，兩端通過焊接或螺栓連接的方式與立柱連接。

造型分析：由于功能特點的制約，在造型上以長方體為主，橫梁的正立面設有文字，例如廠標、聯系電話、產品型號等。

常用材料：型鋼、鋼板、鑄鐵等。

工藝方法：焊接、鑄造，表面涂料裝飾。

人機特點：安裝部件。

2.3 工作臺模塊造型分析

功能：固定工件。

結構分析：按工作方式分有平移式工作臺、固定式工作臺和回轉式工作臺，其中平移式工作臺裝有傳動裝置，通過電動機帶動絲杠旋轉，絲杠又通過絲杠螺母帶動工作臺沿著機座的導軌運動；造型分析：平移式工作臺造型以長方體為主，色彩以灰色為主，整體感覺笨重。

常用材料：鑄鐵、鋼板。

工藝方法：鑄造、沖壓，表面處理為噴涂工藝。

人機分析：沒有安全防護裝置的設計，取放工件過程中容易對人造成傷害，對工作臺造成損壞。

3.切割機造型模塊的設計

3.1 立柱的造型模塊設計

造型重點：根據立柱的功能特點和結構要求，在長方體形態的基礎之上，加強造型的形體變化；整體造型應以細節設計為主，加強對形體轉折處和連接處的設計，包括棱邊的設計、立柱頂部與橫梁的連接處的設計、立柱底部與設備固定基礎的連接處的設計；工藝方面要加強對金屬部分的肌理質感表現，突出與黑色ABS的質感對比；電動機外罩的設計；立柱形體比例的設計及色彩選擇。

3.2 橫梁造型模塊設計

造型重點：根據橫梁的結構特點及所處位置，突出其形態正立面的豐富性；加強對廠標的設計、工藝設計及其位置的設計；

造型方案：常用的線型裝飾方法有明線裝飾、暗線裝飾兩種。明線裝飾采用與主體造型不相同的材料、色質的立體裝飾條貼在裝飾表面，起到純裝飾作用；暗線裝飾是在造型主體上作出凸線或凹溝，形成裝飾的線型，而且色彩也完全與主體色一致，是利用凸凹的光線陰影形成亮線或暗線的裝飾效果?？稍诋a品外觀材料上直接加工成型，省時省工省料。使人感到造型簡潔、素雅、協調富有立體感，而且由光影效果形成的色彩變化具有自然、和諧的層次感。這種暗線裝飾可以吸收零部件互配的線型精度，給人以銜接工整的視覺效果。如圖１位橫梁的造型模塊。

3.3 工作臺模塊造型設計

工作臺是泡沫切割機用來固定與進給工件的構件，有平移式工作臺、回轉式工作臺和固定式工作臺。就平移式工作臺和回轉式工作臺而言，其形態的重點是工作臺形態心理運動傾向信息的表現和傳達，如與運動形式(旋轉、移動)、運動方向(水平、環繞)和運動空間(靜態、動態尺度等)等，所以，根據形態的心理運動傾向規律，采用不同線形、不同幾何形態構成與工作臺運動信息相對應的形態，如用水平波動的曲線形態對應水平方向的位移與傳動；用特定形態標識圓心與半徑，以確定旋轉機構運動的空間范圍，以平移式工作臺為例建立工作臺模塊，如圖２所示。

圖1 橫梁造型模塊 圖2 工作臺造型模塊

3.4 刀架模塊造型設計

泡沫切割機刀架的功能是完成對工件的加工，其形態的設計重點是刀具外罩的設計，其語義要表達出運動形式(旋轉、移動)、運動方向(水平、環繞)和運動空間(靜態、動態尺度等)等，比如切割泡沫的刀帶，主要是在高速旋轉的飛輪帶動下作水平方向的高速平移，因此其外罩的形態一般用直線或近似直線的形態來表達高速平移的功能語義，圖３是泡沫切割機刀架的造型模塊。

將框架造型模塊、刀架造型模塊和工作臺造型模塊組合成產品，如圖４所示。

圖3 刀頭造型模塊 圖4 組合后的產品

4.造型模塊庫及產品庫

為了更便于對泡沫切割機造型進行模塊設計，將不同框架造型模塊、刀架造型模塊、工作臺造型模塊設計方案進行篩選與分類，進而建立一個泡沫切割機造型模塊庫，如表1所示，表格的左邊是各個部分模塊的名稱，右邊給出的是一部分符合泡沫切割機結構功能的可能的模塊設計方案。設計者可以根據造型和色彩方案的合理搭配，將不同的造型模塊相互組合成產品，進而形成不同風格的產品。

結論

泡沫切割機的造型可以分解成為幾個互相關聯的模塊來進行設計，將每個模塊所包含的機構零件進行受力與結構的分析，結合各自的功能與工藝，考慮人機工程的因素，包括一些轉折、連接，以及表面處理等局部細節，進而得出造型方案，最終將每個模塊的設計加以整合，形成一個整體的設計方案。模塊設計的優點在于它能將一個復雜的機器按照功能進行理性的解構，從而科學地簡化了設計過程，并且將每個模塊的設計方案規范化、系統化，并建立一套方案庫來進行對比與分析，以便更好地完善設計與設計方案評估。

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