机床设计中的现代工业设计理念探析

机床设计中的现代工业设计理念探析

［摘要］数控机床广泛应用于国防、航空航天和国民经济各部门,是自动化加工最基本的装备。进入21世纪以来,制造业的研究重点和发展趋势是“柔性化、集成化、智能化、网络化、全球化、敏捷化、虚拟化、绿色化”。因此,谈谈机床设计中现代工业设计理念。
［关键词］机床设计；现代工业；设计理念
［中图分类号］TB47［文献标识码］A［文章编号］1005-6432（2012）2-0048-02

通俗说来，设计是从内心深处挖掘构思并表露于形式的过程。设计的主题是基本不变的,其中蕴涵着设计的情感诉求,而表达的形式却不固定,可以体现为不同的形式美。我们可以在产品的造型、色彩、材质等方面进行创新,通过它们来寄托情感、彰显形式美感。产品的造型因其在空间中占有一定的位置和形状,所以势必会给使用者造成一定的生理和心理感受,造型的形式美和环境相协调可以增强产品的亲和力,产品设计中的“仿生”就是对这一原理的应用；色彩的形式美是最大众化的,人们对色彩的情感体验最为直接。它可以增强对产品的识别记忆,对于色彩冷、暖色的区分就能说明这一理论；材质的形式美反映到情感的表达主要来自于人们对材质质感的感受。
1机床工具行业的发展现状
2011年机床工具行业进出口将继续增长,进出口产品结构会有所改善。进口方面,大重型机床和价格贵的机床进口额的比重可能会继续有所下降,国内企业研制开发高档机床、大重型机床所需的关键零部件进口会增加。出口方面,除了少量高档和大重型机床可能继续有所突破进入国际市场外,中低档数控机床、适合用户需求的优质普通机床、金属切削工具和磨具、锻压和冲压工具、机床零附件等,仍将会受到国际市场和用户的欢迎。机床工具行业的发展主要依靠机械工业固定资产（所需设备主要是机床）和出口的拉动。预计2011年我国机械工业固定资产增速,不会有往年增长40%左右的水平（2010年1―9月机械工业固定资产完成1.34万亿元,同比增长30.35%）,因此,扩大出口就成为拉动行业发展的重要方面。而出口产品不仅要有功能上的满足,更要有设计理念上的突破。
2机床设计中的美学技术应用分析
2.1人体操纵有关的界面设计
机床技术美学设计的造型,除满足功能、结构的要求外,还必须考虑到符合正常人体各部分尺寸、关节运动所能达到的空间范围、肌力大小以及人体在不同姿势下的反应速度和操作所需的空间等。否则,可能造成操作者使用不方便、工作效率低下或影响操作者的身心健康。所以机床造型设计中,应充分考虑到机床调整的高低,工人更换零部件的位置及姿势,操作系统的分布与位置,需要维护保养的地方是否便于操作者接近等。这一系列的结构尺度问题,都与使用者的人体结构尺寸有密切的关系。设计者必须兼顾各方面的因素,才能合理地确定机床各部分的尺寸。
2.2心理感受对人机界面设计影响
操纵器、指示器的造型设计部件与人体尺度操作空间有关,还与人的直觉（视觉、触觉）、生理和心理特点有关。其造型、布置和方位应与人在操作和观察操纵器中的感知特性相适应,要形状新颖、美观大方,而且其颜色的选择要符合人的视觉生理特征,易于辨认。
2.3技术美学与机床的外部装饰设计
机床的外部装饰设计与机床的结构造型设计一样是机床技术美学设计中的重要部分。例如操纵器的排列如何适应人的视觉特性和习惯,才能使操作者的反应快速而准确；多个仪表的知识信息如何使人最方便获得信息,最快、最准确地予以调节控制；操纵方向应与控制的信息指示灯相配合等有关问题。这样,才能使控制器的造型设计达到感知特性好、准确、方便可靠、高效。具体体现在：仪表的配置应当符合操作活动的逻辑；不同形式的操纵按钮、开关等的运动方向与指示灯运动方向应一致：指示灯的设计能很有效地提高机床的认知与审美功能,因此在某种程度上机床的外部装饰设计直接影响机床的形象和生命力。
(1)机床的整体配色
机床的色彩设计在一定程度上受功能、材质、加工方法和工艺条件的制约,因此在设计时要考虑多方面的因素。作为机械设备的机床其色彩特点一般是：单纯、简洁、明快并富于装饰性。从技术美学角度考虑,机床是固定安置,工作气氛平静,因此色彩不宜过于刺激与兴奋,但又不宜过于沉闷,应当使操作者在工作期间心情愉快,所以颜色以纯度低而明度高,较为鲜艳的冷或暖色为宜,不宜大面积采用刺激和兴奋作用强的热色调色彩,以免使操作者心神不安。
(2)标志与装饰线
对于任何产品的设计,标志与装饰线是不可或缺的要素,线型装饰可以加强总体造型的统一、协调、分割、联系、平衡等造型的艺术效果。而且对于机床,一般不采用不同材质的装饰镀条,当必须采用线型装饰时,多利用自身的凸线或凹线来进行线型装饰。标志不仅是产品质量、信誉的标记,同时对产品的外观美化也起到十分重要的装饰作用。标志的位置一般放在视觉中心点处,而且也要同时考虑与机床的整个面及装饰线的总体布局相互搭配。技术美学已经成为较成熟的一门学科,但作为一种涉及实践的理论总结,一定要应用于实践,让设计实践与技术美学相互补充,才能使设计生产更快的发展。
3现代工业设计理念的引入与应用
现代工业设计理念在机床产品设计中的运用主要有以下几个方面。
3.1环保化的设计
绿色设计源于人们对现代技术文化所引起的环境及生态的破坏的反思。对于工业设计来说,3R原则是绿色设计的核心。所谓的3R是指：Reduce、Recyclegu、Reuse。绿色设计要求考虑产品在生命周期内的每一个环节：从产品的创意构思到制造、运输,从产品被消费者使用到最后产品的回收，确保每一个环节对环境的影响最小。对于机床产品来说,绿色设计最主要最常见的体现在以下两个方面：第一,可拆卸性设计。可拆卸性设计是一种使产品容易拆卸并能从材料回收和零件重新使用中获得最高利润的设计方法,是绿色产品设计的主要内容之一。例如,在机床设计中可以用螺纹连接来代替焊接和铆接等。螺纹连接不仅易于拆装而且联结可靠,即具有重复使用的特点。为了减少零件数量,还可使用螺钉集成结构来代替普通螺钉和垫片、防松垫圈等。可拆卸性设计原则：一是减少拆卸的工作量；二是易于拆卸、分离；三是多用标准件。第二,可回收性设计。可回收性设计也是绿色设计的主要内容之一,就是在产品设计初期时考虑其零件回收及再利用的可能性,即在其他新产品中可以利用使用过的或废弃产品中的零部件及材料。
3.2人性化的设计
人性化设计,就是要求设计以人为本。这是针对功能主义设计思想的缺陷,提出设计不应该以机器的功能为出发点,而应该把人作为设计的出发点。以人对产品的使用为基础,使机器能够很好的为人服务。随着技术的发展,社会的进步,人们对产品的人性化要求也越来越高,尤其是一些关乎人们使用安全的设计,因此机床产品的设计在这个方面的要求更高。以人为本,注重人性化有两个概念：一是符合人的尺度；二是要有很好的操作界面。这两个概念要求在机床产品设计过程当中,需运用人机工程学所提供的数据,对操作的空间大小、操作台面的高低等进行综合考量。比如设计数控机床的操作空间时,就要根据人在操作时的动态关系来确定空间的大小合理与否。
3.3文化特色的设计
产品语意学告诉我们,产品除有它的物质功能之外,还体现了一定的文化特征。机床的造型设计犹如给新娘做嫁衣,新娘的嫁衣不仅可以使新娘子漂亮起来,而且最能体现民族特征和深厚的文化内涵,在追求机床科学价值的同时不能忽视艺术和文化价值的追求,甚至要将民族的个性特征融入其中,因此机床造型是可以体现一个国家、一个行业的形象和设计水平的。同时机床造型风格的形成受两方面因素的影响：一是当时的科技水平,二是当时的时尚风格。要想实现其科学价值与艺术文化价值的融合,恰当地应用文化元素显得尤为重要。
3.4品牌特性的设计
产品系统设计理论告诉我们,设计不再是一个单纯的造型活动,而应该把其纳入生产制造、宣传和使用到最后产品废弃回收这一大的循环过程当中,是品牌经营的一个手段。很多企业忽视了这一点。比如,很多市场上的机床产品,如果除去上面的铭牌,你无法确定它是哪个厂商生产的,造型上缺少品牌的独特性。因此,在产品造型设计时要注意的问题是：产品的造型能否体现品牌的特性。要体现品牌的特性需注意两点：一是要注重产品整体要素的统一。即是要求机床产品在形态、色彩、材料、细节方面的选择有利于企业形象的识别；二是系列产品品牌形象要保持统一。这是项长期的系统工程,需要生产企业不仅要有长远的战略目标,更要有持之以恒的努力。
4结束语
国内以往的机床设计取得了一定的成绩,值得肯定。自从加入WTO以后,中国的机床企业面临了更多的压力,其中最主要的压力是来自国外的企业。新的环境,需要新的设计理念,不断创新才能有出路。著名科学家杨振宁指出：“21世纪将是工业设计的世纪,一个不重视工业设计的国家将是落伍者”。对于国家而言是这样,对于机床设计工业而言也是同样的道理。
参考文献：
［1］吴琼.提升中国制造业价值的重要途径［J］.工业机械,2010（1）：60-61.
［2］何人可.工业设计史［M］.北京：北京理工大学出版社,2006.
［3］胡飞.设计符号与产品语意［M］.北京：中国建筑工业出版社,2007.