机械设备造型设计方法浅析

湖北工业大学 周红宇 聂东 花雨张 赵丽丽 杨联欣 任佳楠

1 机械设备审美的评判标准变化及影响审美的因素

1.1 机械设备审美的评判标准变化

过去的机械设备外观设计中多用较为硬朗的线条，因为硬朗的线条富有力度、给人扎实稳定的感觉，因此也容易产生信赖感。随着更多关于人机关系的探讨的出现，富有亲和力的圆润造型开始博得越来越多的关注。从此人对机械设备的审美开始进入另一个阶段。

1.2 影响机械设备类产品的审美因素

图1 生活电器造型影响设备外观

人们对机械设备的审美也会受到对其他机电产品的审美的影响，例如电器电子设备。虽然电器电子产品与机械设备有着不同的市场，也有着不同的工艺制作要求，但电器电子产品与日常生活密切相关，它们的造型处理方式及特点已经随着长久的使用过程深入到了人对设备的审美中。因此，工业设计师可沿用人对电器电子产品的审美来对设备外观进行设计。

2 设备的外观造型方法

2.1 钣金技术条件下影响机械设备形态的基本因素

形态作为机械设备造型的重要特征，有一定的规律性，可分解为基本的点、线、面、体四个基本元素，结合钣金类产品的整体造型，其形态的构成元素可以从线和面两个基本点进行研究。

设计过程中除了考虑形态的美感，更需考虑板材原料和成型设备对钣金件的影响。机械设备类产品一般不采用模具成形，而是利用数控钣金设备（如数控转塔冲、数控折弯机等）并辅以必要的手工操作，因而在设计分块时，分块过大，会超出设备的加工能力，同时过大的钣金件对装配精度要求很高，会导致零件结合缝的宽窄不一，影响设备外观；分块过小，增加零件数量，使加工和装配的累计误差增大，难以保证钣金零件都位于设计表面内，造成包裹壳体表面不平整，在视觉上易造成细碎感，影响造型整体性。从线性元素出发，机械设备的整体形态可被概括为直线型、曲线型和曲直结合型。虽然造型风格各异，但对单个钣金件在整体形态中的造型要求却是相同的。在对棱边和分缝的处理上应遵循以下几点：

（1）采用向内折边的技术，提高板材刚度的同时将板材毛边隐藏在壳体内。

（2）分缝不与棱边重合，否则将会不可避免的把毛边露在外面。

（3）分缝应避免位于曲面上，以免造成装配难度增加，拼合后形态规则。

（4）避免三条以上的分缝相交于一点，否则会由于钣金件精度不够而造成交汇点的断裂感。（如下图2）

图2 市场现有设备的造型特征

机械设备造型存在一定的独立性，要表现安全、合理、严谨、科学的心理和视觉感受，同时要考虑到内部结构和使用环境，因此在设计过程中只有充分了解其加工成形的过程，以及钣金件的特性，才能设计出优秀的产品。

2.2 重型设备——清晰的结构关系、明确的功能布局

重型机械设备一般包含很多功能部件和结构部件，容易给人以复杂、笨重、呆板的感觉。若是简单地对设备进行包裹则会加重这种感觉，因此，需要对护罩进行分割进而达到模块化、秩序化的目的。

对大型机械设备按照它的各个组成部分的功能来区分，每个部分对应一个模块，并将局部模块的风格延伸到整体的造型风格中。这样用户能够通过它的外观清晰地了解到它的内部构造及使用方式，并在一定程度上规范设备操作的流程，减轻操作者的心理压力。

2.3 轻型设备——营造饱满和精致感

轻型机械设备一般结构和功能较为简单，过去对其护罩的处理过于单薄，会造成设备的单调、低端、使用不安全的形象。通过对设备护罩进行细节的刻画和营造饱满的张力感，可以带来科技、丰富的视觉感受。而要将自然形态中生物的张力感运用到人造形态中，需要从本质上把握张力在塑造空间形态中的作用机制和起承转合关系，提炼出能够打动人心的内在作用力。

以往的机械设备外观仅仅以为满足操作的可行性和物理安全，对设备进行包裹，造成无序的骨骼感和生硬的视觉形象。将设备的内在结构与护罩有机结合，不仅可以使得设备更为整体，而且通过营造饱满和精致的产品语义，赋予设备新的生命力与独特的品牌形象。如图2，在铣齿机设备的外观造型中，通过机械设备外观造型设计实验的前后对比，可以直观的发现，设计后的设备外观，在整体硬朗的外观造型下，通过柔化转角轮廓的造型方法，在底座进行了大圆角的处理，使得设备呈现出饱满圆润的造型风格，不仅增加了设备整体的体量感，同时硬朗与柔和相结合，两者之间形成协调的对比效果，有效改善了机械设备以往呆板僵硬的外观造型特点，同时饱满圆润的整体效果提高了产品与使用者的情感互动性。

2.4 综合因素分析

除了主体形态，机械设备外观还由许多综合因素构成，这些综合因素也是设备外观的细节之处。机械设备外观设计上的综合因素主要有4大类：材质、工艺、色彩、标识。

（1）材质上：不同的材质有不同的属性，例如粗糙度、透明度、纹理。合理地运用材质的对比会增加设备的层次感。

（2）工艺上：细致的工艺技巧会更生动地表达设计概念。以表面处理为例：

涂饰：把涂料涂覆到产品或物体的表面上，并通过产生物理或化学的变化，使涂料的被覆层转变为具有一定附着力和机械强度的涂膜。

丝网印刷：丝网印刷就是在丝网上涂一层感光材料，利用其感光前后可溶性的不同，经过感光后将不需要的部分洗去，从而控制何处能通过油墨，何处不能通过。塑料件的丝印是塑料制品二次加工中的一种。这可以使塑料件的外观得到极大改善。

贴膜法：将印有花纹和图案的塑料膜紧贴在模具上，在加工塑料件时，靠其熔融的原料的热量将薄膜融合在产品上的方法。

热烫印法：是利用压力和热量将压膜上的粘接剂熔化，并将已镀到压膜上的金属膜转印到塑料件上的方法。

（3）色彩上：大块的色彩可能会一下子吸引住人们的目光，但一个用于点缀小色块却可以引导人们的视觉中心，更体现精致化和品质感。

（4）标识上：是让一个产品更加完整的应用。标识既包括了标志，也包括了各种丝印图案等，主要用于识别。尤其对于一些操作性弱，属性不是很明确的产品更加有利。

2.5 机械设备造型中新材料的应用

由于机械设备整体外观造型都是建立在钣金技术的基础上，所以不难发现以往的机械设备产品的材质应用上都比较单一，一般都是一种或是几种冷轧板的使用，加上后期不同颜色喷漆的表面处理。在最新的设计实验中，可以发现，在传统的材质上，引入新材料，通过不同材料之间的相互对比，可以为机械设备的外观造型增添特色。

图3 色彩的合理运用能提高设备的“颜值”

3 结束语

在钣金技术的基础上，通过不同的机械设备外观设计实验的研究，可以逐渐总结出一套行之有效的产品造型方法，从而指导我们的机械设备的外形设计工作，并在设计工作的进展中不断地丰富和完善。成功地将这些方法运用到机械设备的产品应用中，对提高机械设备类产品的整体造型的设计感，满足产品使用者的审美需要，提高产品企业的识别性，在同类产品中脱引而出都具有重要意义。

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