有關數控機床造型設計的研究

李學志，孫 進

1.沈陽第一機床廠，遼寧沈陽 110142

2.沈陽機床（集團）設計研究院有限公司，遼寧沈陽 110142

機床是制造機器的機器，所以又稱為是“工具機”或者是“工作母機”。但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細的零件，一般都需在機床上用切削的方法進行最終加工。在一般的機器制造中，機床所擔負的加工工作量占機器總制造工作量的40%～60%，機床在國民經濟現代化的建設中起著重大作用。數控機床是數字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。數控機床不論是作為一種商品還是機器它的造型設計都是必不可少的，特別是在工業設計中更具探討價值和現實意義。

1 數控機床和機床的定義

數控機床是數字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作數控折彎機并加工零件。機床是將金屬或者復合金屬的毛坯加工成機器零件的機器，機床包括木工機床、金屬切削機床、鍛壓機械和特種加工機床等。

2 數控機床的造型設計

數控機床的造型設計不單單是簡易的工業工程設計和普通的藝術美術策劃，它的造型設計注重美學藝術同機械工程的有機結合。它在從重研討機床設計相關的工程技術課題的基礎上緊密結合造型設計的外表美。需要設計者以數控機床設計為對象，在具備機械設計制造和造型設計構思兩方面專業知識的基礎上完成。在設計過程中要討論怎樣使用造型設計原理，讓機床的藝術性和科學性相統一；探討怎樣運用造型設計的原則和規則，解決特別情況下每一種產品的用途、結構、材質、工藝性、宜人性、市場運作同造型之間的復雜關系，再次期間創新地把這些必要因子恰當的表達到機床的造型、結構上，是產品具有極其重要的物質功能和附帶的精神功能，在審美觀念日益復雜的當代更大的符合人們的要求，從而滿足精神文明、物質文明要求。

3 數控機床的造型因素討論

在設計專業的角度將，隨著設計風格的變化和設計理念的改變，產品設計構型元素也隨之發生著變化。在十九世紀的現代主義時期，設計者們在構型的表示和元素上著重于一類非人的，可以以工業化的手段成批產出的，代表工業領域的創新設計。20世紀初，康定斯基、伊頓等一些人特別研討了構型方式里一些規律性的東西，形態（體、面、線、點；圓、三角、多邊形），還有顏色、亮度、材質等，研究后找出規律并且加以利用，這就是那個時期的現代主義造型元素。

數控機床的造型設計，不僅僅是簡單的意識形態的概念與抽象的藝術表現的問題，先進的科技工藝水平、恰當的結構、良好的材等物質條件是前提，這樣才能實現產品的用途目的，達到使用便捷、性能優質、技術先進、宜人和資金合理的需求；創造兼有美觀的形象的產品，必須動用美學規則、形態構成法則和色彩功能與調配的美學技術原理，更好的表現機床的美學價值和精神功能。上面幾點是數控機床造型不能或缺的基本部件。因此，數控機床產品族的構成因子討論不僅有功能還有美學方面和物質技術。

4 數控機床組成因子的選取和比較

4.1 數控機床形態結構特征

在數控技術發展的同時，機床的智能化、自動化水平增強，略去繁雜的手柄、手輪這些操作部件，復雜的變速機構也簡化了，因此整體上性能增強。它的整體性一般包括下面兩種操作形式：造型具有塊感（體積感、形感）的統一性和清晰性，每一“塊”的整合是非常嚴格的，這主要用在構造受到局限的大型機床。

4.2 數控機床造型的特征

數控機床的輪廓線的幾何線型需要大體上相同，到達風格線型協調統一的完美高度。物體的主要線型有要求之外，它的輔助線型也必須要調和，應為輔助線型不能脫離主要線型這一主題。比如，拿直線條和小圓角作主要線型的物件在構造操作手柄和手輪等這些輔助工件的時候，必須采用與之相同的多邊形、小圓角，使它和主要的線型的形式協調統一。

4.3 數控機床的色調搭配

數控機床造型設計還有一個非常重要的構成元素就是色調元素。數控機床產品的色調搭配說到底是其宜人性的主要體現，但是作為具備特殊的結構特點和功能的一類機械產品，它的色彩搭配必須具有該產品的獨特點，前提是不違背美學的設計原則。色調搭配完美的標志是色彩設計同產品的結構、形態、功能要求達到協調統一。

1）色調搭配的主色和搭配。數控機床通常運用亮度和純度適度的淺色調、冷色調或者是暖色調最為合適。二色搭配是大多數機床使用的色彩搭配形式，常用的處理方式為：下暗上明、下實上虛、下重上輕；中間部位采用和主色調相差很大的色調帶，帶來多彩生動的效果，其施色比例采用美學設計原則，一般選用： 2：3、3：5、5：8等序列形式的搭配；2）色調搭配的對稱性。為了維持色調平衡，我們需要注重色調的對稱。一般會帶給大家嚴謹、穩定、莊重、安靜、和諧的感覺，一旦稍有失誤容易讓人感覺到呆滯、無味、單調、沒有跳躍性等無趣的心情。色調的均衡是非對稱狀態的一種，普遍給人以相對穩定的視覺心里感受，作為形式美的再一種表現方式最能適合大眾的審美需求，在很多情況下會采用這種搭配方法。

4.4 數控機床的材質

物件的材質對人的五感都有著特殊的聯系，可謂是溝通人與機器產品的媒介，是一種獨特的極具表達力的機械設計語言。尤其是它的可視屬性是一個產品給人的第一感。一方面，材質雖然只是無生命的物質形態主體，但是在人的意識形態里它可以具有個性和情感，對設計語言完美應用會使產品與人之間產生情感的溝通。另一方面，材質作為物質形態的主體，它的表現性用來表達設計作品的內在含義時，則會與作品很好的結合到一起，達到意與形的完美展示，表現出產品的深層內涵，使產品具有精神上的魅力。

5 結論

機床的造型設計有著十分悠久的發展歷程，其間呈現出風格繁雜的設計理念。隨著數控技術、材料科學、加工工藝等的發展可能帶動數控機床的造型設計產生根本性的變革。工業設計的工作人員應該時刻關注機床的發展變化以便發揮自己的創新思維，機床的造型設計在未來必將有著更完善的結構功能、更佳的宜人性、美學意義的外觀等趨勢發展。

[1]陳蟬娟.數控車床設計[M].北京：化學工業出版社，2006.

[2]李樂山.人機界面設計[M].北京：科學出版社，2004.

[3]劉濤.工業產品造型設計[M].北京：北京冶金工業出版社，2008.