有关数控机床造型设计的研究

李学志，孙 进

1.沈阳第一机床厂，辽宁沈阳 110142

2.沈阳机床（集团）设计研究院有限公司，辽宁沈阳 110142

机床是制造机器的机器，所以又称为是“工具机”或者是“工作母机”。但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的40%～60%，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床不论是作为一种商品还是机器它的造型设计都是必不可少的，特别是在工业设计中更具探讨价值和现实意义。

1 数控机床和机床的定义

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。机床是将金属或者复合金属的毛坯加工成机器零件的机器，机床包括木工机床、金属切削机床、锻压机械和特种加工机床等。

2 数控机床的造型设计

数控机床的造型设计不单单是简易的工业工程设计和普通的艺术美术策划，它的造型设计注重美学艺术同机械工程的有机结合。它在从重研讨机床设计相关的工程技术课题的基础上紧密结合造型设计的外表美。需要设计者以数控机床设计为对象，在具备机械设计制造和造型设计构思两方面专业知识的基础上完成。在设计过程中要讨论怎样使用造型设计原理，让机床的艺术性和科学性相统一；探讨怎样运用造型设计的原则和规则，解决特别情况下每一种产品的用途、结构、材质、工艺性、宜人性、市场运作同造型之间的复杂关系，再次期间创新地把这些必要因子恰当的表达到机床的造型、结构上，是产品具有极其重要的物质功能和附带的精神功能，在审美观念日益复杂的当代更大的符合人们的要求，从而满足精神文明、物质文明要求。

3 数控机床的造型因素讨论

在设计专业的角度将，随着设计风格的变化和设计理念的改变，产品设计构型元素也随之发生着变化。在十九世纪的现代主义时期，设计者们在构型的表示和元素上着重于一类非人的，可以以工业化的手段成批产出的，代表工业领域的创新设计。20世纪初，康定斯基、伊顿等一些人特别研讨了构型方式里一些规律性的东西，形态（体、面、线、点；圆、三角、多边形），还有颜色、亮度、材质等，研究后找出规律并且加以利用，这就是那个时期的现代主义造型元素。

数控机床的造型设计，不仅仅是简单的意识形态的概念与抽象的艺术表现的问题，先进的科技工艺水平、恰当的结构、良好的材等物质条件是前提，这样才能实现产品的用途目的，达到使用便捷、性能优质、技术先进、宜人和资金合理的需求；创造兼有美观的形象的产品，必须动用美学规则、形态构成法则和色彩功能与调配的美学技术原理，更好的表现机床的美学价值和精神功能。上面几点是数控机床造型不能或缺的基本部件。因此，数控机床产品族的构成因子讨论不仅有功能还有美学方面和物质技术。

4 数控机床组成因子的选取和比较

4.1 数控机床形态结构特征

在数控技术发展的同时，机床的智能化、自动化水平增强，略去繁杂的手柄、手轮这些操作部件，复杂的变速机构也简化了，因此整体上性能增强。它的整体性一般包括下面两种操作形式：造型具有块感（体积感、形感）的统一性和清晰性，每一“块”的整合是非常严格的，这主要用在构造受到局限的大型机床。

4.2 数控机床造型的特征

数控机床的轮廓线的几何线型需要大体上相同，到达风格线型协调统一的完美高度。物体的主要线型有要求之外，它的辅助线型也必须要调和，应为辅助线型不能脱离主要线型这一主题。比如，拿直线条和小圆角作主要线型的物件在构造操作手柄和手轮等这些辅助工件的时候，必须采用与之相同的多边形、小圆角，使它和主要的线型的形式协调统一。

4.3 数控机床的色调搭配

数控机床造型设计还有一个非常重要的构成元素就是色调元素。数控机床产品的色调搭配说到底是其宜人性的主要体现，但是作为具备特殊的结构特点和功能的一类机械产品，它的色彩搭配必须具有该产品的独特点，前提是不违背美学的设计原则。色调搭配完美的标志是色彩设计同产品的结构、形态、功能要求达到协调统一。

1）色调搭配的主色和搭配。数控机床通常运用亮度和纯度适度的浅色调、冷色调或者是暖色调最为合适。二色搭配是大多数机床使用的色彩搭配形式，常用的处理方式为：下暗上明、下实上虚、下重上轻；中间部位采用和主色调相差很大的色调带，带来多彩生动的效果，其施色比例采用美学设计原则，一般选用： 2：3、3：5、5：8等序列形式的搭配；2）色调搭配的对称性。为了维持色调平衡，我们需要注重色调的对称。一般会带给大家严谨、稳定、庄重、安静、和谐的感觉，一旦稍有失误容易让人感觉到呆滞、无味、单调、没有跳跃性等无趣的心情。色调的均衡是非对称状态的一种，普遍给人以相对稳定的视觉心里感受，作为形式美的再一种表现方式最能适合大众的审美需求，在很多情况下会采用这种搭配方法。

4.4 数控机床的材质

物件的材质对人的五感都有着特殊的联系，可谓是沟通人与机器产品的媒介，是一种独特的极具表达力的机械设计语言。尤其是它的可视属性是一个产品给人的第一感。一方面，材质虽然只是无生命的物质形态主体，但是在人的意识形态里它可以具有个性和情感，对设计语言完美应用会使产品与人之间产生情感的沟通。另一方面，材质作为物质形态的主体，它的表现性用来表达设计作品的内在含义时，则会与作品很好的结合到一起，达到意与形的完美展示，表现出产品的深层内涵，使产品具有精神上的魅力。

5 结论

机床的造型设计有着十分悠久的发展历程，其间呈现出风格繁杂的设计理念。随着数控技术、材料科学、加工工艺等的发展可能带动数控机床的造型设计产生根本性的变革。工业设计的工作人员应该时刻关注机床的发展变化以便发挥自己的创新思维，机床的造型设计在未来必将有着更完善的结构功能、更佳的宜人性、美学意义的外观等趋势发展。

[1]陈蝉娟.数控车床设计[M].北京：化学工业出版社，2006.

[2]李乐山.人机界面设计[M].北京：科学出版社，2004.

[3]刘涛.工业产品造型设计[M].北京：北京冶金工业出版社，2008.