（机械工程专业论文）工业设计理论在数控机床外观造型设计中的应用研究.pdf

沈阳工业大学硕士学位论文 摘要 狭义的工业设计理解仅限于以工业产品为主要研究内容的系统性设计，它主要包括 产品的形态、色彩、人机关系等方面内容。工业设计是一门技术与艺术相结合的学科， 技术与艺术的结合正是工业设计方法论中首要研究的问题，功能与形式的关系是工业设 计方法论研究的第二个问题。 产品设计是工业设计的核心。对于产品美的设计，不同的人，因不同的审美观，不 同的教育背景，不同的兴趣爱好，甚至不同的性格以及不同的时代等原因，会有不同的 结论。统一一致的美或永匣不变的美似乎难于寻找。虽然这些不确定因素很多，但也是 有规律可循的。 机床工业设计，是将机床的结构设计与外观设计结合起来，不仅确保产品的技术功 能，而且赋予产品更多的艺术美感。机床工业设计也与政治、经济、文化及科学技术水 平密切相关，与新材料的发现、新工艺的采用相互依存，也受不同的艺术风格及人们审 美爱好的直接影响，本文从这几方面分析了国内外机床工业设计的现状，并以数控机床 产品为研究对象，总结了现代数控机床造型的基本特征：数控机床造型的整体性越来越 强、越来越符合宜人原则、越来越注重工艺美、越来越体现自己的独特特征；对数控机 床造型设计应遵循的工业设计原则与要求进行了研究分析：数控机床造型必须与功能相 结合，更要与环境相适应，进行设计时要充分考虑安全因素以及数控机床外观设计的自 我检验等；根据上诉的分析研究从数控机床工业设计的形态设计、色彩设计、人机工程 设计、装饰设计、材质设计等方面总结了数控机床工业设计的方法。在此基础上以 c a k 6 1 5 0 系列数控车床、c x 6 1 5 4 数控车铣中心为例，进行了机床功能结构分析和机床 外观造型设计。 关键词：数控机床，工业设计，外观造型设计，技术与艺术 沈阳工业大学硕士学位论文 s t u d y o ni n d u s t r i a ld e s i g n t h e o r ya p p l i e d t ot h e a p p e a r a n c e m o l d i n gd e s i g n o fc n cm a c h i n e s a b s t r a c t i n d u s t r i a ld e s i g n u n d e r s t a n d i n g i nan a r r o ws e n s ei sak i n do f s y s t e m d e s i g nt h a ti sl i m i t e d o n l yt ot a k ei n d u s t r i a lp r o d u c t sa sm a j o rc o n s i d e r i n gi t e m s ；i tm a i n l yi n c l u d e sf o r m ，c o l o r ， e r g o n o m i c a lr e l a t i o n s h i p ，e t c ，o f t h ep r o d u c t st h e i n d u s t r i a ld e s i g ni sas c i e n c et h a tc o m b i n e s w i t ht e c h n o l o g ya n da r tt o g e t h e ri ti st h ef i r s tp r o b l e ms t u d i e di nt h et h e o r yo ft h ei n d u s t r i a l d e s i g nm e t h o dt h a tt h ec o m b i n a t i o no ft h et e c h n o l o g ya n dt h ea r ti s ，a n dt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h ef u n c t i o na n dt h ef o r mi st h es e c o n dp r o b l e ms t u d i e di nt h et h e o r yo ft h ei n d u s t r i a l d e s i g nm e t h o d t h ep r o d u c td e s i g ni s ac o r eo ft h ei n d u s t r i a l d e s i g n f o ra r t d e s i g no ft h e p r o d u c t s ，d i f f e r e n tp e o p l em a y h a v ed i f f e r e n tc o n c l u s i o n sd u et oh a v i n gm a n yr e a s o n ss u c ha s d i f f e r e n ta e s t h e t i cs t a n d a r d s ，d i f f e r e n te d u c a t i o nb a c k g r o u n d s ，d i f f e r e n ti n t e r e s t sa n df a n c i e s ， e v e nd i f f e r e n tc h a r a c t e r s ，d i f f e r e n ta g e s , e t c u n i f o r ma n da c c o r d a n tb e a u t yo re t e r n a l l ya n d i n v a r i a b l yb e a u t ys e e m s h a r dt os e e ka l t h o u g hi n d e f i n i t ef a c t o r sa r et r u em a n y i n ，t h el a wc a n b ef o l l o w e d t h e d e s i g no f m a c h i n ei n d u s t r yi st h es t r u c t u r a ld e s i g no f t h em a c h i n e i sc o m b i n e dw i t hi t s a p p e a r a n c ed e s i g n ，t h i se n s u r e sn o to n l yt h et e c h n i c a lf u n c t i o no f t h ep r o d u c t sb u ta l s oe n d u e t h ep r o d u c t sw i t hm o r ea r t i s t i ca e s t h e t i cf e e l i n g t h ed e s i g no fm a c h i n e i n d u s t r yi sa l s oc l o s e l y r e l a t e dw i t hp o l i t i c s ，e c o n o m i c s ，c u l t u r ea n dt e c h n o l o g ya n di n t e r d e p e n d e n tw i t hd i s c o v e ro f n e wm a t e r i a la n dn e w t e c h n i q u e se m p l o y e d ，a tt h es a m et i m e , i ti s a l s o d i r e c t l ya f f e c t e db y d i f f e r e n ta l l ：s t y 7 l e sa n dt a s t ea n df a n c i e sf r o mp e o p l et h i sp a p e ra n a l y z e st h ea c t u a l i t yo ft h e i n d u s t r i a ld e s i g no fm a c h i n ef r o mh o m ea n da b r o a df r o mt h o s ea s p e c t sm o t i o n e da b o v ea n d ， t a k i n gc o m p u t e r n u m e r i c a l c o n t r o l ( c n c ) m a c h i n et o o lp r o d u c t s a s s t u d i e d o b j e c t s s u m m a r i z e st h eb a s i cc h a r a c t e r i s t i co fm o d e r nc n cm a c h i n e s ：t h em o l d i n g e n t i r e t yo fc n c m a c h i n et o o l si ss t r o n g e ra n ds t r o n g e r , u pt ot h es a t i s f a c t o r yo f d e l i g h t f u lp r i n c i p l em o r ea n d m o r e ，p a i da t t e n t i o nt oa r tb e a u t ym o r ea n dm o r ea n dm a t e r i a l i z e so w nu n i q u ec h a r a c t e rm o r e a n dm o r e ；a n a l y z e sa n ds t u d i e st h ep r i n c i p l ea n dr e q u i r e m e n t so ft h ei n d u s t r i a l d e s i g nt h a t 2 沈阳工业大学硕士学位论文 m o l d i n gd e s i g no f t h e c n cm a c h i n et o o l ss h o u l db ef o l l o w e d ，t h a ti s , t h em o l d i n go f t h ec n c m a c h i n et o o l sh a st ob ec o m b i n e dw i t hc o n c e r n e df u n c t i o na n ds p e c i a l l ys u k a b l ef o rr e l a t e d e n v i r o n m e n t ，d u r i n g t h e p e r i o do f t h ed e s i g n , i ti sn e c e s s a r yf u l l yt oc o n s i d e r t h ec o n c e r n e ds a f e f a c t o r sa n ds e l f - i n s p e c t i o no fa p p e a r a n c ed e s i g no ft h ec n cm a c h i n et o o l sa n ds oo no nt h e b a s i so fa n a l y s i s e sa n ds t u d i e sm o t i o n e da b o v et h ep a p e rs u m m a r i z e st h ei n d u s t r i a ld e s i g n i n g m e t h o do ft h ec n cm a c h i n et o o l sf r o mc o n f i g u r a t i o nd e s i g n ，c o l o rd e s i g n ，e r g o n o m i c a l e n g i n e e r i n gd e s i g n ，d e c o r a t ed e s i g n , m a t e r i a ld e s i g 玛e t c o nt h i sb a s i s ，o ft h i sj o bb yt a k i n g m a c h i n e sa st h er e s e a r c h e do b j e c t ：t a k i n gc n cl a t h eo fc a k 6 1 5 0s e r i e sa n dc x 615 4c n c t u m i n g m i l l i n gc e n t e r a st h ee x a m p l e st h ep a p e ra n a l y z e sf u n c t i o n a ls t r u c t u r e st h ea p p e a r a n c e m o l d i n gd e s i g n & t h e c n cm a c h i n et o o l s k e yw o r d s ：c n cm a c h i n e s ，i n d u s t r i a ld 麟i g n ，a p p e a r a n c em o l d i n gd e s i g n ，t e c h n i q u e a n da r t 3 独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同 1 一作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表 示了谢意。 签名：磕日期：( 逊丝。乒 关于论文使用授权的说明 本人完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密的论文在解密后应遵循此规定) 签名：勉差经导师签名：衄日期：2 1 竺：! 竺垆 沈阳工业大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 引言 工业设计是随着社会的发展、科学的进步，人类进入到现代生活而发展起来的- - i 1 新兴学科。由于人们在该学科研究的侧重面不甚相同，因而对该学科含义的理解则可分 为广义的和狭义的两种。一般来说，广义的理解主要包括：工业产品设计；视觉传 递设计：作业环境设计。狭义的理解则仅限于以工业产品为主要研究内容的系统性设 汁，它主要包括产品的形态、色彩、人机关系等方面。根据1 9 8 0 年在巴黎召开的工业 设计国际年会，公布修改后的工业设计定义为“就批量生产的工业产品而言，凭借训 练、技术知识、经验及视觉感受而赋与材料、结构、构造、形态、色彩表面加工以及装 饰、新的品质和资格，叫做工业设计。它是一门科学技术与美学艺术相互渗透、交 叉、结合形成的以现代化批量生产的工业产品造型设计为主的新兴综合性学科。 工业设计是- - i 技术与艺术相结合的学科，它产生于艺术与技术的鸿沟之间，技术 与艺术的结合正是工业设计方法论中首要研究的问题，功能与形式的关系是工业设计方 法论研究的第二个问题【2 1 。 在工业发展过程中，几乎每个国家都是先认识到技术设计的重要性，然后才逐步深 入认识到工业设计的重要性。一个国家或地区的工业越是从初级向高级发展，就越会感 到工业设计的重要。从某种意义上说，工业设计在一定程度上反映了一个国家的繁荣和 物质文明水平，也反映着一个国家的文化艺术成就及工业技术水平1 3 1 。 工业设计是从社会、经济、技术、艺术等多种角度，对批量生产的工业产品的功 能、材料、构造、形态、色彩、表面处理、装饰等要素进行综合性的设计，创造出能够 满足人们不断增长的物质需求的新产品1 4 1 。工业设计在技术创新、产品成型以及商品的 销售、服务和企业形象的树立过程中，都扮演着重要的角色，它是现代工业文明的灵 魂，是现代科学技术与艺术的统一，我们设计的产品要能够充分适应、满足人的需求， 使人的生存环境更加“合乎人性”l ”。产品在具备一定的使用功能的同时，应该让人 用的舒适，要考虑不同民族、文化的人对产品的特殊要求及喜好，应该使产品具有欣赏 沈阳工业大学硕士学位论文 价值。因此，利用现代设计方法学豹有关理论，总结产品造型设计的共性特征，运用专 业的设计工具，设计知识及设计环境，是机床外观造型设计发展的必然选择。 1 2 该课题的国内外现状综述 121 国际工业设计发展概况 工业设计是一门古老而又年轻的学科，作为人类设计活动的延续，它与人类的生存 和发展一样历史久远，而作为一门完整的现代学科，它是伴随着第一次工业革命的到来 而逐渐形成和发展起来，从它出现那一刻起，就显示出巨大的生命力，并推动整个工业 明快地向前发展，给人类生活带来许多意想不到的惊喜，为世界经济的繁荣付出无与比 拟的贡献。在不同的时代，不同的历史时期，工业设计的发展方向都是不一样的。 ：l 业设计的发展一直与政治、经济、文佬及科学技术水平密切相关与新材料的发 现、新工艺的采用相互依存，也受不同的艺术风格及人们审美爱好的直接影响。就其发 展过程来看，大体上可划分为以下三个时期【6 j ： 第一个时期，始于1 9 世纪中叶至2 0 世纪初。1 9 世纪中叶，代表人物是英国人英 里斯，一方面他认为艺术和美不应当仅集中于绘画、雕塑之中，主张把生活必需品变成 美的，把生产过程也变得对自己是舒适的，但另一方面他又把传统艺术美的破坏归结为 工业革命的产品，主张把工业生产退回到手工业方式生产。这后一种提法和作法显然是 违反时代发展潮流的，可是他却向人们提出了工业产品必须重视研究和解决在 ：业化生 产方式下的工业设计问题。到1 9 世纪末至2 0 世纪初，在欧洲以法国为中心又掀起了一 个“新艺术运动”，承认机器生产的必要性，主张技术和艺术的结合，注意产品盼合理 结构，直观地表现出工艺过程和材料。它以打破建筑和工艺上的古典主义传统形式为目 标，强调曲线和装饰美，在强调工艺的合理性、结构的简洁和材料的适当运用方面有所 进展，但是过分强调产品外在的装饰美，而没有把艺术因素作为事物的内在属性，因此 导致功能与形式的矛盾。总之，新艺术运动对于工业设计学科发展的历史功绩是巨大 的。 第二个时期，大体上从2 0 世纪2 0 至5 0 年代。真正对我们今天的设计文化产生巨 火影响的人物，是德国的包豪斯，他于1 9 1 9 年4 月1 日在德国魏玛首创了设计学校一 一国立包豪斯( 1 9 1 9 1 9 3 3 ) 1 7 1o 包豪斯的理论原则是，废弃历史传统的形式和产品的 2 沈阳工业大学硕士学位论文 外加装饰，主张形式依随功能，尊重结构的自身逻辑，强调几何造型的单纯明快，使6 品具有简单的轮廓、光洁的外表，重视机械技术，促进标准化并考虑商业因素。这些原 则被称为功能主义设计理论，即要求最佳地达到产品的使用目的。主张使产品的审美特 征寓于技术的形式中，做到实用、经济、美观。功能主义设计理论的实践在工k 设计的 理论建设中具有重要地位，但其局限性则表现在，强调用大量的标准化生产去满足人们 的社会需要，抹杀对个性的表现并忽视传统的意义，认为物品只要适用，它的形式就是 荚的，就能给人以美感。 包豪斯学校的建立，标志着人们对工业设计认识的迸一步深化并日趋成熟。包豪斯 对工业设计的发展有着不可磨灭的贡献。 第三个时期，是指2 0 世纪5 0 年代后期。国际工业设计协会于1 9 5 7 年4 月在英国 伦敦成立。国际学术组织的建立和学术活动的广泛开展，标志着该学科己走上了健康发 展的轨道。这个时期，工业设计的研究、应用及发展速度很快，其中最突出的是日本。 以汽车为例，7 0 年代以前，国际汽车市场是由美国垄断的，当时日本的技术、设备也 多从美国引进，但他们在引进和模仿的过程中，注意分析和“消化”，并很快提出了具 有自己民族风格的产品【8 j 。 从6 0 年代末产生了一系列对现代主义否定的“反设计”运动。这些后现代设计激 发了设计的灵感，倡导个性设计，让人耳目一新，但也引来了人们的指责，批评后现代 设计师们的设计是“蓄意的不理睬功能和美观”。在现代化工业生产中，产品要取得 社会的承认并达到预期的社会效果，就要在设计中实现技术因素和艺术因素的有机结 合，将过去的单纯工程结构设计改为结构设计、造型设计的综合设计，从单纯工程技术 领域转入到与人机工程学、美学、心理学、色彩学以及价值工程、市场销售等多学科相 关的领域。显然工业设计与传统的工程技术设计有着明显的不同，在衡量产品质量指 标方面也有着显著的差别。随着现代科学技术的高速发展，产品设计己由过去的单纯结 构性能设计发展到今天的结构性能、人的生理和心理因素等综合性、系统性设计的时 代。 2 0 世纪8 0 年代以来，由于计算机技术的快速发展和普及以及因特网的迅猛发展， 人类进入了个信息爆炸的新时代。这种巨大的变化不仅激烈地改变了人类社会的技术 3 沈阳工业大学硕士学位论文 特征，电对人类的社会、经济、文化的每一个方面产生了深远的影响。作为人类技术与 文化融亍r ：结晶的工业设计也经受了这场剧烈变革的冲击和挑战，并产生了前所未有的重 大变化。1 9 8 0 年，巴黎国际学术年会权威的论述是，凭借训练、技术知识、经济及视 觉感受，而赋予材料、结构、构造、形状、色彩、表面加工以及装饰全新的品质和风 格。更有人说“我们在分析、研究产品开发、产品推广、产品质量、产业结构乃至经济 发展的时候，实际上也是在评判工业设计”1 9 j 当人类坚实地迈进2 1 世纪时，面向新世纪的工业设计这个关系到设计未来发展方 向的课题的研究就显得尤为重要。决定工业设计发展方向的因素很多。有社会、经济、 文化等等闲素，但真正起关键作用的是人的“观念” 1 0 l 。观念是人的认知，也包含人 的情感，而且影响人的行为。观念与理论不同，理论往往只是理论家和学者的东西，而 观念却是大众接受了的理论观点，虽然不能说观念是一种系统的思想体系，但观念却能 极大的影响人的生活方式和生活态度，从而决定设计的发展方向。2 l 世纪最具影响力 的世界性的观念就是“环境保护”和“环境保护主义” i l l ，在这种时代背景下，在工 n k 设计中提出了绿色设计。绿色设计，是保证人类自身生存，实现可持续发展的必然选 择。 l22 国内工业设计的现状及发展趋势 工业设计是一门涉及领域很广的专业，同时也容易受到周边环境的影响，区眦生活 在不同环境的人，重视点不一样，带来的工业设计概念就不一样。我国虽然是一个发展 中国家，【业设计这一新兴学科却正随蓿社会主义珊代化建设的需要而得到迅速发展。 据有关方面预测，随着科学技术的发展，自动化加工手段广泛使用，产品的技术性能日 趋稳定，个性化多样化、小批量、多功能的产品将是未来产品的发展趋势，因而对产品 设计的要求将愈来愈高【”】。不少国家工业设计的发展都由政府主持、推广，并在各方 面政策上加以扶持引导，形成一个工业设计良性循环的竞争氛围，而我们目前仅停在启 蒙发动的阶段，还未能掀起一个热潮。人事政策上，工业设计师没有自己相应的职称地 位。工业设计教育又发展缓慢，学生毕业后转行的现象严重。各省市、各行业自行开展 设计工作，发展不平衡。许多企业领导对工业设计认识不足，对工业设计投放资金不 足，新产品的开发设计往往不深入而流于形式1 1 3 l 。 4 沈阳工业大学硕士学位淦文 在未来的时代中，成功的企业是最大限度的发挥工业设计的软作用的企业，是追求 产品，企业，市场兰位体最佳化的企业【“1 。这一方面要求工业设计要使企业去主动的 认识市场，分析市场，从而能够引领市场的发展方向，而不要被动的去趋从于市场的潮 流，并且还要求工业设计要对企业进行全方位的关环，全方位的参与，全方位的设计； 另一方面要求企业要高度的重视工业设计，为工业设计的发展创造良好的内部环境。 在国与国之间进行贸易时，有些工业发达国家会利用其先进技术与环境优势，实行 他们所谓的“环境标志”或“绿色标志”制造一种非关税贸易壁垒，使发展中国家面临 不利的贸易态势l ”】。因此，我国的产品设计也要依据技术准则、成本准则和人机工程准 则的基础上纳入环境准则，并将环境准则置于优先考虑的地位。 随着我国加入世贸组织、申奥成功，工业设计对企业技术仓q 新、提高产品市场竞争 力的作用愈加突出。过去我国由于长期封闭，忽视了工业设计，致使国货3 0 年一贯 制，无法参与国际竞争。近2 0 年来，这一新兴事业在我国取得了较大进展。目前，北 京、上海、广东等1 2 个省市都成立了工业设计组织f l “。从1 9 8 6 年北京成立第个专门 从事产品设计的工业设计事务所以来，至今这类企业在全国已有数百家。而从事广告、 包装装潢、环境艺术等专业的公司则接近万家。此外，全国3 8 0 余所大学开办了设计专 业1 1 ”。 与国外的工业设计水平相比，我国的工业设计差距很大。虽然英国的人口和面积都 比不上中国，但英国工业设计行业的收入和规模却相当于中国的1 0 0 0 倍，全球平均每 6 秒钟就会有消费者购买一件由英国公司设计的产品1 1 8 】。目前国内一些企业的产品，其 工业设计还只是停留在简单地请人为产品模样画图上，结果产品难以获得消费者的注 意。可见，通过提升国内工业设计水平，使产品具有不同于其它同类产品的“个性”， 获得高附加值，将是我国企业面对国外企业竞争的一大课题。 13 本课题的选题的意：；【及研究重点 从设计行业各领域发展的横向比较来看，工业设计仍旧在走一条最艰辛的路：它起 步晚，发展最缓慢。制造业在产品创新方面需求的严重不足，又说明工业设计的“黄金 时代”还远未到来。但随着我们的国家越来越开放，经济一定要发展，工业设计的“黄 盒时代”迟早会来【1 9 1 s o l 。特别是我国加入w t o 以后，当绝大多数设计水准较高的国外 5 沈阳工业大学硕士学位论文 产品以减免关税后的较低售价进入中国市场之时，靠产品设计、先进技术、优良品质竞 争的新时期也就到来了。价格仅反映产品的档次差异，不再是衡量“洋货”与“国货” 的主要标准以及影响消费者决定购买何种商品的首要因素。而能否具备独立自土的创新 设计能力则成了衡量企业竞争实力的第一条件。国内企业在面临“不进则退、背水一 战”的局面下，被“逼迫”而下决心大力发展工业设计，各级政府主管工业发展的部门 也就不再是皮毛地简单发号召，而会真正脚踏实地的抓工业设计工作口”。倒为不这样 做，不仅自己国内的市场要丢掉，中国产品也进入不了别人的市场。工业设计发展的原 动力在于人们对和谐( 技术、文化、形象、人因、成本等各方面的统一) 的不懈追求。这 种追求是自发的，与生俱来的。正是这种对和谐的向往与追求，成为推动社会经济发展 的强大动力。我们说科学技术是生产力，就在于它能推动社会经济的发展。而在人类历 史上，工业设计是高新技术与日常生活的桥梁，是企业与消费者联系的纽带。同时，工 业设计还推动市场竞争，联结技术和市场，创造好的商品和媒介，拉开商品的差别，创 造高附加值，创造新市场促进市场的细分，降低成本在全球化经济日益激烈的竞争 中，工业设计正在成为企业经营的重要资源【2 2 】。”工业设计能够成为企业重要地资源， 促进社会经济的发展，主要表现在它不仅满足了人们不断增长的物质需求，也满足了人 们的精神需求。 检验设计成功与否的标准不由设计师决定，而由市场来界定。“好的设计”不仅应 在产品创造性上具备特点，更应该表现为良好的销售绩效，它必须为消费者和制造者都 带来收益。工业设计师只应在设计创意上保持个性，但在设计过程中必须学会如何与别 人合作的艺术，能够容纳来自不同领域的专家对设计的意见，并对自己的设计做出必要 的修正或妥协1 2 3 i 。 产品设计是工业设计的核心，是企业运用设计的关键环节，它实现了将原料的形态 改变为更有价值的形态。工业设计是通过对人生理、心理、生活习惯等一切关于人的自 然属性和社会属性的认知，进行产品的功能、性能、形式、价格、使用环境的定位，结 合材料、技术、结构、工艺、形态、色彩、表面处理、装饰、成本等因素，从社会的、 经济的、技术的角度进行创意设计，在企业生产管理中保证设计质量实现的前提卜，使 产品既是企业的产品、市场中的商品，又是客户的用品，达到用户需求和企业效益的完 6 沈阳工业大学硕士学位论文 美统一。机床工业设计，是将机床的结构设计与外观设计结合起来，不仅确保产品的技 术功能，而且赋予产品更多的艺术美感。这就要求机床造型设计既要遵循工业设计的原 则又要有其自身的表现特征。本文的研究重点就是：通过对机床造型设计特点的分析， 总结数控机床外观造型设计应遵循的工业设计原则与要求，并在此基础上，通过对机床 产品功能、结构的分析，来进行机床方案设计。 7 沈阳工业大学硕士学位论文 2 机床造型设计应遵循的工业设计原则与表现特征分析 2 1 国内机床外观造型设计现状分析 产品外观设计的美感是一个不易把握的问题。一件产品外观设计究竟美不美，不同 的人，因不同的审美观，不同的教育背景，不同的兴趣爱好，甚至不同的性格以及不同 的时代等原因，会有不同的结论。统一一致的美或永恒不变的美似乎难于寻找。 而机床工业设计追求的不仅是外观的美，更应以人为本，最大限度地贴近人们对产 品使用简便、安全、有亲切感等方面的需求，体现对人的关怀。机床工业设计应是机床 企业创新与发展的体现，是提高机床产品附加值的有设手段，是继科技竞争之后的第二 次竞争。本文研究数控机床的造型设计的特点，旨在不仅提高数控机床的辨观造型质 量，更进一步提高其在国内外市场的竞争力与附加值，使产品立于不败之地。 长期以来，我们对机床产业工业设计的探讨与研究非常不够，国内对机床设计实质 的理解，上至主管部门，下至厂企业都以外观设计仅仅是工程师外加“美工”而巳来 认识，这一现象导致长期以来对设计的评价仅限于从造型论造型，就线条谈线条，费力 于“形式法则”或“美学规律”之类的探索i 纠【2 6 】，而放弃和遗漏了设计中一切与人相 关的网素的探讨，忽视解决“人一产品一环境一社会”这一主要矛盾的研究。这种对机 床工业设计观念的含糊不清，同时也导致了我国机床外观造型设计发展道路的崎岖：一 个阶段的“包装”热，以为抓住了包装，就抓住了产品竞争的关键 一个阶段的“j 1 告”热，以为多做广告，产品销量就会提高f 以为“管理”好了，产品设计的诸问题都 解决了! 一个阶段的“引进流水线”热，以为生产方式、加工方式的改进，产品的功能 就可以解决了我并非反对包装、广告、反对抓管理，引进流水线，而是认为这样掩 盖r 对机床工业设计实质的认识不足，而没能将设计摆正位置1 2 钟。 现在我国的机床工业设计推广不够深入，致使企业、部门盲目追求产品数量与产 值，事实上已经阻碍着我国机床产品走向世界，阻碍了企业经济的增长【2 ”。许多企业” 急功近利“为追求效益，不惜”抄袭“、”模仿”外国的先进产品，重视了加工技术，而放 弃了开发创新产品的创造性人材与技术力量。在我国加入w t o 后，应该更追切地要求 企业在投入开发创新产品方面加强力度，高度重视，培养造就具开拓性、创造性的设 8 沈阳工业大学硕士学位论文 计入利，完成从“仿造”到“创造”的飞跃。由于大众的认识水平和视觉经验随时代 的不同变化很快，我们只有掌握科技信息，抓住时代脉搏，才能适应新的要求，设计出 符合大众审美要求的宜人产品。 通过对有关机床产品资料的分析，在机床行业外观设计最初强调的是设计与生产的 紧密结合1 ”j 。天花乱坠的概念设计在此阶段没有太大的市场。产品造型的改良是核心工 作，产品结构的优化和生产成本的控制是工业设计工作中的重要问题【3 1j 。对于企业来 说，没有太多的预算花在工业设计上，大部分机床企业都没有自己的工业设计部门，即 使委托外边的工业设计公司进行设计，设计费用相对饺低。只要方便生产的机床外观设 计就是好设计。 当制造业发展到一定程度后，各厂家的重点逐渐转向潜在的顾客身上。营销型的工 、i k 设计将同市场营销策略和活动紧密结合起来。而机床行业还没有重视到这一点。从某 种程度上来说，工业设计是整合营销传播的一个环书1 3 2 11 3 3 1 。整合营销传播强调的是， 企业倾其内外之全部资源，发出统一的声音，去争取顾客。工业设计显然是其中的至关 重要一环。没有好的设计，就没有好的产品；没有好的产品，整合营销传播便是“黄婆 卖瓜，自卖自夸”。当然，机床工业设计也要根据整合营销传播的基本要求，即和其他 资源一道，发出统一的声音。营销型的工业设计对设计实践提出了新的要求先调 研，后设计。以前设计师接到任务后，翻看一些产品资料集，东拼西凑，马上构思产品 的形态。而现在各企业提倡的是用户为本的设计理念，工业设计师也要参与一部分的调 研活动。而机床的工业设计在企业中还没有完全发挥其作用，我们在设计之初，只能根 据营销部门与客户的协议要求，来进行方案设计p 4 1 。 近期各企业又开始了品牌战策略。在设计创造品牌和体验的年代，机床工业设计更 应该被企业认知与重视。更应该总结、遵循产品自身的造型设计原则与特点，为企业的 发展发挥其作用【3 5 】。这方面的工作找们企业作了很多，上至集团公司，下至工厂，近年 都把品牌战略作为重点，在这几年的机床展览会上，更取得了显著成绩。无论从机床产 品的造型、颜色、标识等，都在进行品牌的打造。在这种品牌策略型的设计趋势下，总 结出以卜_ 几点：( 1 ) 产品形象识别成为可能。每个品牌都要有自己的个性，这种个性也将 体现在企业的所有产品中，如我厂的名牌、商标甚至产品系列颜色等在每台机床产品设 - 9 沈阳工业大学硕士学位论文 计中的体现；( 2 ) 设计的对象会有所拓宽。也就是说，产品和服务一样值得重视。玲业1 i 光销售产品，还销售服务，以此创建企业及品牌形象。( 3 ) 设计方法上将更加强调团队合 作，团队成员将来自更，。阔的领域p 6 1p “，现在我厂的设计人员与设计方式有了很大调 整，基本l 杜绝了各自为战的设计方法，分工越来越细，而协作越来越多。 现在，我国的机床产品不仅要借鉴国外先进技术，还应在产品外观造型方面，提高 产品的附加值，对数控机床的造型、色彩、以人性进行研究，在未来的市场竞争中才能 占据席之地。 2 2 现代机床造型设计的主要特征总结 从19 9 8 2 0 0 4 这几年的世界机床展览会来看，机床行业真实日新月异，特别是世界 领先的德国、日本等机床产品，推陈出新的速度更是惊人。无论是造型、材质、工艺等 方面都是不断创新，下面是对这几年机床的造型设计特征的总结： 2 21 机床造型的整体性越来越强 由于机床数控化程度越来越高，机床外露的手柄、手轮等己消失，整体性大为加 强，切屑和冷却液的装置均采用封闭型罩壳，整体性强，不但有利于人身的安全防护， 而且给人简洁、明了之感。简洁、单纯化是现代设计、造型艺术的主要特征，“简洁就 是美”p s i 不仅符合技术美学对产品设计的要求，而且符合现代化机器成型的生产方 式，也方便对产品的组合。单纯化、整体性的形态虽然看起来结构简洁，但通过组合变 形，仍然可以构成较深刻的形态，这可集中反映在工业产品设计中。 2 22 机床造型越来越复合宜人原则 运用人机工程学研究的成果，合理配置操作器等的位置，科学地利用人机一 一环境三个要素之间的有机关系9 9 1 ，创造美好的生产环境。人性是人的社会性和自然性 的统一，实现人、社会、环境的和谐，使设计回归自然，这是社会发展的要求，也是人 性化的要求。这就要考虑设计的产品要美观动人、赏心悦目和安全放心等心理状态，舒 服、适宜、轻便、灵活等功能状态，高尚、文明、回归自然( 绿色) 培养优良素质等文 化素养多方面综合优点【。例如：使用上的安全感( 安全、放心) 与绿化，人机工程学 ：的舒适( 适合、适应、方便) 原则，设计情趣上的人情味原则，功能导向的文明原 则高尚、高素质、高科技追求、教育受益性、文明感，造型上的形式美在上述 1 0 沈阳工业大学硕士学位论文 基础上讲究对称与平衡、统一与变化、比例与尺度、调和与对比、节奏与韵律等形式 美，产品创新上的新奇原则等等。 2 , 23 机床造型越来越注重工艺美 机床造型注重形态、色彩。材料质地、肌理融为一体，展现和谐的工艺美【4 ”。机 床生产要通过铸锻、切削、热处理、板件折弯焊接和涂装等多种工艺，均注熏有较好的 j 一艺性。可以说，一台造型成功的机床从总体到局部处处都可体现朴实的工艺美，这也 是加工工艺水平提高的结果。 2 2 4 机床造型越来越体现自己的独特特征 在展会上，发达国家特别是德国、美国机床，就足同一种类型的产品，尽管机械结 构大同小异，但造型却多姿多彩，很少出现雷同。同样型号的机床、在箱体的造型处理 j ：形态各异，有直线方形风格，有梯形风格，有平圆角过渡风格等，色彩、装饰等造型 要素也同样如此每个公司都注意强调自己产品造型风格的特异性，并通过自己众多的 产品在市场上反复出现，塑造出本企业的设计风格，进而在市场上树立本企业的形象。 特色、个性化己成为现代机床造型设计发展的大趋势。 现代主义设计是以大批量生产和销售为前提的，它依赖于一个庞大而均匀的国际市 场，因此设计的指导思想应该是使产品能适用于任何人1 4 2 1 。但随着均匀市场的消失，产 生了越来越多的有着不同消费需求的社会群体化，用这种指导思想设计出来的产品往往 事与愿违，变得不适用于任何人，反而造成人、产品和使用环境之间的失调1 4 。因此， ：业设计必须以多元化的战略来适应这种新局面，p 采用个性化设计使产品主动选择它 的使用者。这种具有特色、个性化的产品有如下特点：( 1 ) 、构造方式和使用方法的创 新。就是设计要关注使用功能外，还要关注消费者的情感等方面的满足。( 2 1 、受国际流 行色的影响。在这个崇尚个性的年代，消费者更欢迎有明显性格倾向的颜色。因此，产 品采用合乎国际潮流的配色容易获得消费者的心理认同。( 3 ) 、受流行线条的影响。新一 代消费者对生活明确爽朗的态度同时也造就了新的流行形态和线条，其特征是摆脱了现 代主义风格几何化严肃的面孔，呈现回归自然、自由奔放的线条和形态。 沈阳工业大学硕士学位论文 2 3 数控机床造型设计应遵循的工业设计原则与要求分析 数控机床造型设计，有其自身的表现特征，又必须遵循工业设计的原则与要求，它 不像轻工业产品可以造型更随意，色彩更多样，它受结构、功能、环境等条件制约更明 显。下面对数控机床造型设计的要求作一下总结分析： 2 31 机床外观造型必须与功能相结合 对于工业产品设计，特别是数控机床产品来说，注重功能方面是很自然的。许多零 件的形态，都是由其用途所确定的，并能表现出机器整件或局部的功能。机床产品造型 设计有其本身外观的要求，当它需要增加某一具体或特殊结构时，其外观也会随之发生 变化。一般来说，用于表达功能的外观，其生命期较氏，而出于风格要求的外观，其生 命期较短1 4 “。当产品外形无特殊要求时，功能设计可用最单纯的外观来完成。这种设计 一定是自然的和毫无修饰的。对设计者来说，还应特别注重外观的基本风格是否符合时 代要求，这就要求设计师了解市场需求、功能、重量、视觉需要以及人机关系等。 复杂的机床产品易给人以不规整的印象，随着机床产品数控程度越来越高，产品组 合的主要方法有两种：一种是用直线与矩形造型；另一种是采用平面曲线和空间曲线造 型。矩形造型并不适用所有产品，特别是当圆柱或圆弧同时存在时，曲线连接如应用适 当则会产生较好的美感。曲线与矩形的合理组合，广泛应用于机床产品的设计，形成各 种不同的式样。矩形与曲线组合的外观，也能产生较好的平衡效果。当今领先的德国机 床产品在外观上大都采用弧形门设计，给人亲切、简捷的美感。 在系统设计中，有各种独立组成部分，如果这些不同的外观不作有机的、严密的结 构结合，将会产生混沌的视觉效果。因此有机的整体结构的组合是设计的重要环。这 就要求数控机床造型设计突出整体性与谐调性。为了满足某种功能要求，如性能、强 度、精度和速度，需采用特殊外观造型，外观也能困美学或心理学原因产生一种隐缺作 用。如机床的全封闭设计，增强了安全性，并把金属加工部件掩蔽起来，减少了机器的 沉重感、生硬感。 就产品组装而言，各种功能设计最终都要归结为具体的组装服务，并通过方案的精 选以满足用户的要求，而且使它与当前式样及增加产品吸引力的目标一致。 - 1 2 一 沈阳工业大学硕士学位论文 数控机床产品的组装形式与产品本身外观重叠时；也可附加不同的装饰件，如镶嵌 铬条、或运用电镀产生视觉特效。这就要求功能设计和产品组装有机的结合，其设计除 了对功能的考虑，还要考虑到有助于机床外观的整体谐调。近几年随着强度材料和压铸 业的出现，机床外观防护也更加简化，其功能结构与机床外观造型十分谐调统一，体现 了时代特征。 2 3 ，2 数控机床造型设计更要与环境相适应 在机床外观设计上孤立设计十分罕见，大多数产品所以能存在，都是靠其环境因素 的衬托和辅助。设计师首先重视项目间的内在联系，与环境的配合，外观向使用者作何 显示等问题矧1 4 7 。机床工业产品可以说是视觉环境中的一部分。有时需要很清晰的显 示外观，有时也要求不大清晰。例如机床安装，需要在形状上有严格的标准尺寸，并要 求对产品外观看的清晰，而工厂里很大的生产设备与生产线群体建筑，就没必要显示清 晰。 在机床产品设计中，除操作控制部分外，其它部分均可采用不甚鲜明的色彩和外 观，使它不显露。产品外观过分耀目，容易使人厌倦，所有产品不必都争做“显示的群 星”，无名的产品也是人们所需要的1 4 8 l 。然而，在许多情况下，采用不明显的外观是不 合适的。在有特殊视觉要求的场合，产品可用鲜明的色彩，适当的型号和比例来造型。 比如在机床展览会上，意大利的产品外观设计既能充分满足用者的需求，又有很好的感 染力。其色彩丰富，采用圆润的曲线形，更加注意特色设计，许多机床产品的外观设计 都是很成功的；美国的机床产品外观造型与颜色也很独特、夸张，很时髦，多运用曲线 与明度、纯度都较高的色彩设计，这也与商业利益紧密相连，是适于展销的设计手段与 风格。 2 33 数控机床造型设计要充分考虑安全因素 机床工业设计不可忽视安全结构的塑造，在设计过程中要认真推敲研究。在某