張穎澤

（天津工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院，天津300160）

機床是支撐制造業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)裝備，是先進制造技術(shù)和制造信息集成的重要元素，是發(fā)展機器制造業(yè)以至整個工業(yè)必不可少的復(fù)雜生產(chǎn)工具，既是生產(chǎn)力要素，又是重要商品。數(shù)控機床是主導(dǎo)性的機床產(chǎn)品，數(shù)控機床的造型設(shè)計是具有典型性和代表性的，研究它的造型設(shè)計有重大的理論價值和現(xiàn)實意義。

1 機床和數(shù)控機床的概念

機床是對金屬或其他材料的坯料或工件進行加工，使之獲得所要求的幾何形狀、尺寸精度和表面品質(zhì)的機器。機械產(chǎn)品的零件，通常都是用機床加工出來的。機床是制造機器的機器，也是能制造機床本身的機器，這是機床區(qū)別于其他機器的主要特點，故機床又稱為工作母機或工具機。機床包括金屬切削機床、木工機床、特種加工機床和鍛壓機械。

數(shù)字控制機床，是用數(shù)字代碼形式的信息，控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，簡稱數(shù)控機床。零件加工程序輸入專用或通用計算機，經(jīng)過運算后發(fā)出信號，控制執(zhí)行機構(gòu)，驅(qū)動機床工作臺或刀具進行加工。

2 機床的造型設(shè)計

機床造型設(shè)計，既不是工程技術(shù)設(shè)計，又不是單純的美術(shù)設(shè)計，其為工程與美學(xué)藝術(shù)的有機結(jié)合。其以機床設(shè)計為主要對象，而且重點研究與機床造型有關(guān)的工程技術(shù)問題，與造型形式美表現(xiàn)的密切結(jié)合問題，和造型設(shè)計構(gòu)思表現(xiàn)的方法與技能。其探討如何應(yīng)用造型設(shè)計原理，達到機床的科學(xué)性與藝術(shù)性的統(tǒng)一，研究如何應(yīng)用造型設(shè)計原則和法則，處理特定條件下各種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、材料、工藝、宜人性、市場經(jīng)濟和造型的關(guān)系，并且創(chuàng)造性地將這些因素協(xié)調(diào)地表現(xiàn)在機床的結(jié)構(gòu)和造型上，最后創(chuàng)造出既具有某種物質(zhì)功能又有精神功能，而且適應(yīng)時代審美要求的產(chǎn)品，以滿足物質(zhì)、精神文明需要。

機床造型設(shè)計，注意了美學(xué)藝術(shù)與工程技術(shù)的結(jié)合，因此，在產(chǎn)品設(shè)計中很注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。不論產(chǎn)品的使用、操作、色彩、質(zhì)地、材料與工藝，都追求使用功能的合理，而且追求使用的舒適宜人，以達到使用者心情舒暢、精神飽滿和提高效率的目的。此外，機床造型設(shè)計對于老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，具有加速變革的積極作用。經(jīng)過合理的造型設(shè)計，改變其外觀，使其具有新穎適時的造型款式，既可以延續(xù)老產(chǎn)品的壽命，又會創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。現(xiàn)代化的社會離不開現(xiàn)代化的工業(yè)產(chǎn)品及環(huán)境，而它又必然是先進科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代藝術(shù)的高度綜合，表現(xiàn)出具有時代風(fēng)貌的科學(xué)性與藝術(shù)性。

3 數(shù)控機床的造型元素分析

從設(shè)計的角度來看，由于設(shè)計風(fēng)格的改變，產(chǎn)品設(shè)計造型元素也在發(fā)生變化。19世紀的現(xiàn)代主義時期，現(xiàn)代主義者在造型元素和表現(xiàn)上是致力于一種非個人的，能夠以工業(yè)化方式批量生產(chǎn)的，代表工業(yè)社會特征的新設(shè)計。20世紀前期，伊頓、康定斯基等重點研究了造型形式中有規(guī)律性的東西，形——點、線、面、體(方、三角、圓)，以及色彩、明暗、質(zhì)地等，從中找出規(guī)律而加以應(yīng)用，這是這個時期的現(xiàn)代主義造型元素。

數(shù)控機床造型設(shè)計，不是單純意識形態(tài)的概念和抽象的藝術(shù)表現(xiàn)問題，首先必須有先進的科學(xué)技術(shù)、結(jié)構(gòu)、材料、工藝等物質(zhì)條件，才能實現(xiàn)產(chǎn)品的功能目的，達到性能可靠、技術(shù)先進、使用方便、宜人和經(jīng)濟合理的要求；同時要構(gòu)成具有美的形象要求的產(chǎn)品，必須應(yīng)用美學(xué)法則、形態(tài)構(gòu)成法則和色彩功能與配置等技術(shù)美學(xué)原理，去表現(xiàn)機床的藝術(shù)性和精神功能。這幾個方面是數(shù)控機床造型缺一不可的基礎(chǔ)組成部份。所以，數(shù)控機床產(chǎn)品族基因的構(gòu)成元素分析，也包括了功能、物質(zhì)技術(shù)以及美學(xué)方面。

4 數(shù)控機床構(gòu)成元素的提取與對比

產(chǎn)品族基因通過遺傳沉淀為產(chǎn)品特征，產(chǎn)品族是一些具有大量相同或相似特征產(chǎn)品的統(tǒng)稱，基于一個或數(shù)個產(chǎn)品平臺而設(shè)計，所以其功能元素和物質(zhì)技術(shù)元素有很大的遺傳性，產(chǎn)品所保存的共性大多也體現(xiàn)于此。所以，對數(shù)控機床的構(gòu)成元素進行提取分析，主要是基于功能元素與物質(zhì)技術(shù)元素的基礎(chǔ)上，其美學(xué)元素及宜人性元素的分析與研究。對于數(shù)控機床構(gòu)成元素的屬性表述，就是對產(chǎn)品族基因的獲取過程。

4.1 數(shù)控機床整體形態(tài)特點

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，機床的自動化、智能化程度提高，省去繁瑣的手柄、手輪等操作部件，復(fù)雜的變速機構(gòu)也簡化了，所以整體性好。數(shù)控機床的整體性風(fēng)格一般包括如下兩種造型方式：造型具有“塊”感（形感、體積感）的清晰性和統(tǒng)一性，各“塊”的組合，十分嚴謹和富于韻律，主要用于結(jié)構(gòu)受到限制的大型機床，例如大型龍門式加工中心。

由于數(shù)控機床設(shè)備為求平整簡潔，以及便于加工，多采用直線型。線型風(fēng)格應(yīng)統(tǒng)一，但也應(yīng)該在同一中求得變化，線的曲直結(jié)合、斜直結(jié)合，造成動靜結(jié)合、剛?cè)嵯酀囊曈X感，使線型活潑多變。造型中如果將造型物的輪廓線和結(jié)構(gòu)線主要采用平行和垂直的方式組織，造型物的形態(tài)則獲得方正、簡潔、剛直和穩(wěn)定的視覺效果，線型方向的選擇要求與功能要求相一致，并與整體外形相協(xié)調(diào)。造型中這種以直線為主的平行或垂直排列方式組織線型，如處理適當也易獲得線型的節(jié)奏感，取得調(diào)和、對比、呼應(yīng)、統(tǒng)一及變化的藝術(shù)效果。但過分單純的運用這類線型組織形式，也顯得比較呆板生硬，缺乏生動活躍的動感。所以，形態(tài)設(shè)計中部分輪廓線和結(jié)構(gòu)線，可以按一組或多組射線的方式進行組織，造型物的形態(tài)則易獲得既簡潔、剛直、穩(wěn)定的視覺效果，又達到線型生動、活潑，具有一定動態(tài)感的藝術(shù)效果，同時還可以增強造型物的體積感和空間感。

4.2 數(shù)控機床的構(gòu)成造型特點

構(gòu)成造型形體大輪廓的幾何線型要大體一致，達到線型風(fēng)格的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。除構(gòu)成形體的主要線型要調(diào)和外，主要或突出的輔件線型也要與之協(xié)調(diào)一致。例如，以小圓角、直線條為主的造型產(chǎn)品，在選用手輪或操縱把手等輔助件時，也應(yīng)采用方形、小圓角和直線，使它們與主體的線型風(fēng)格協(xié)調(diào)一致。

4.3 數(shù)控機床的色彩元素

色彩元素是數(shù)控機床造型設(shè)計的一個重要構(gòu)成元素。數(shù)控機床產(chǎn)品作為具有特定功能以及結(jié)構(gòu)特點的一類機械產(chǎn)品，其色彩元素具有這種產(chǎn)品的個性，但同時也符合美的設(shè)計原則。數(shù)控機床色彩設(shè)計與產(chǎn)品的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能要求達到和諧統(tǒng)一，是配色成功的重要標志。

（1）色彩元素之主色及配置。數(shù)控機床主色調(diào)，一般是采用純度和明度適中的冷色調(diào)、淺色調(diào)或暖色調(diào)為宜。采用二色配置，是很多機床所采用的色彩配置模式，一般的處理手法是上明下暗、上輕下重、上虛下實，或在中部施以與主色調(diào)對比較大的色帶，以取得豐富而生動的色彩效果，色彩比例一般符合美學(xué)設(shè)計原則，實用中通常處理為2:3、3:5、5:8等序列。

（2）色彩元素之平衡性。色彩的對稱，為保持色彩平衡的一種方式，給人以莊重、大方、穩(wěn)重、嚴肅、安定、平靜等感覺，但也易產(chǎn)生呆板、平淡、單調(diào)、缺少活力等不良印象。色彩均衡是形式美的另一種構(gòu)成形式，為非對稱狀態(tài)，但表現(xiàn)出相對穩(wěn)定的視覺心理感受，這種形式最能適應(yīng)大多數(shù)人的審美要求，是選擇配色的常用手法。

（3）色彩元素之節(jié)奏性。數(shù)控機床的色彩設(shè)計，是有節(jié)奏性可循的，通過色彩的聚散、重疊、反復(fù)、轉(zhuǎn)換等，在色彩的更動、回旋中形成節(jié)奏、韻律的美感。漸變性節(jié)奏，是數(shù)控機床中應(yīng)用較多的一種，將色彩按某種定向規(guī)律作循序推移系列變動，漸變性節(jié)奏有色相、明度、純度、冷暖、補色、面積、綜合等多種推移形式。

4.4 數(shù)控機床的材質(zhì)元素

材質(zhì)元素作為對人之五感都有影響的特殊媒介，在數(shù)控機床構(gòu)成元素中占據(jù)了重要的角色，成為了一種全新的并極具表達力的設(shè)計語言。一方面，材質(zhì)的物理特性及其表現(xiàn)性因素被引發(fā)并用來表達設(shè)計作品的內(nèi)在意蘊時，則會與作品更好的融合在一起，傳達出作品的深層內(nèi)涵和魅力。另一方面，材質(zhì)雖為物質(zhì)形態(tài)本體，但卻具有人格化的生命特征，有其個性和情感表達，對材質(zhì)性格有深入的把握，方能達到對設(shè)計語言完美應(yīng)用。

5 結(jié)束語

機床的造型設(shè)計經(jīng)歷了很漫長的發(fā)展過程，其間呈現(xiàn)過各種各樣的造型設(shè)計風(fēng)格。隨著科技的發(fā)展，新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝的出現(xiàn)，數(shù)控機床造型設(shè)計的靈活性與自由性更大，無疑給工業(yè)設(shè)計師發(fā)揮造型創(chuàng)意提供了較大的空間與可能。機床的造型設(shè)計將朝著更完善的功能和結(jié)構(gòu)、更具有美學(xué)意義的外觀、更佳的宜人性等趨勢發(fā)展。

[1]陳蟬娟.數(shù)控車床設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2]李樂山.人機界面設(shè)計[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[3]劉濤.工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計[Ml.北京：北京冶金工業(yè)出版社，2008.