張穎澤

（天津工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，天津300160）

機(jī)床是支撐制造業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)裝備，是先進(jìn)制造技術(shù)和制造信息集成的重要元素，是發(fā)展機(jī)器制造業(yè)以至整個(gè)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(jī)床是主導(dǎo)性的機(jī)床產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床的造型設(shè)計(jì)是具有典型性和代表性的，研究它的造型設(shè)計(jì)有重大的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的概念

機(jī)床是對(duì)金屬或其他材料的坯料或工件進(jìn)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(jī)器。機(jī)械產(chǎn)品的零件，通常都是用機(jī)床加工出來的。機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，也是能制造機(jī)床本身的機(jī)器，這是機(jī)床區(qū)別于其他機(jī)器的主要特點(diǎn)，故機(jī)床又稱為工作母機(jī)或工具機(jī)。機(jī)床包括金屬切削機(jī)床、木工機(jī)床、特種加工機(jī)床和鍛壓機(jī)械。

數(shù)字控制機(jī)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(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床，簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床。零件加工程序輸入專用或通用計(jì)算機(jī)，經(jīng)過運(yùn)算后發(fā)出信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)或刀具進(jìn)行加工。

2 機(jī)床的造型設(shè)計(jì)

機(jī)床造型設(shè)計(jì)，既不是工程技術(shù)設(shè)計(jì)，又不是單純的美術(shù)設(shè)計(jì)，其為工程與美學(xué)藝術(shù)的有機(jī)結(jié)合。其以機(jī)床設(shè)計(jì)為主要對(duì)象，而且重點(diǎn)研究與機(jī)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(jì)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(jì)原理，達(dá)到機(jī)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(jì)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)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(jī)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(shí)代審美要求的產(chǎn)品，以滿足物質(zhì)、精神文明需要。

機(jī)床造型設(shè)計(jì)，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(jì)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(dá)到使用者心情舒暢、精神飽滿和提高效率的目的。此外，機(jī)床造型設(shè)計(jì)對(duì)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(jì)，改變其外觀，使其具有新穎適時(shí)的造型款式，既可以延續(xù)老產(chǎn)品的壽命，又會(huì)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)代化的社會(huì)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(jìn)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(shí)代風(fēng)貌的科學(xué)性與藝術(shù)性。

3 數(shù)控機(jī)床的造型元素分析

從設(shè)計(jì)的角度來看，由于設(shè)計(jì)風(fēng)格的改變，產(chǎn)品設(shè)計(jì)造型元素也在發(fā)生變化。19世紀(jì)的現(xiàn)代主義時(shí)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(gè)人的，能夠以工業(yè)化方式批量生產(chǎn)的，代表工業(yè)社會(huì)特征的新設(shè)計(jì)。20世紀(jì)前期，伊頓、康定斯基等重點(diǎn)研究了造型形式中有規(guī)律性的東西，形——點(diǎn)、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(gè)時(shí)期的現(xiàn)代主義造型元素。

數(shù)控機(jī)床造型設(shè)計(jì)，不是單純意識(shí)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(jìn)的科學(xué)技術(shù)、結(jié)構(gòu)、材料、工藝等物質(zhì)條件，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能目的，達(dá)到性能可靠、技術(shù)先進(jìn)、使用方便、宜人和經(jīng)濟(jì)合理的要求；同時(shí)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(jī)床的藝術(shù)性和精神功能。這幾個(gè)方面是數(shù)控機(jī)床造型缺一不可的基礎(chǔ)組成部份。所以，數(shù)控機(jī)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(jī)床構(gòu)成元素的提取與對(duì)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(gè)或數(shù)個(gè)產(chǎn)品平臺(tái)而設(shè)計(jì)，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(duì)數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成元素進(jìn)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(duì)于數(shù)控機(jī)床構(gòu)成元素的屬性表述，就是對(duì)產(chǎn)品族基因的獲取過程。

4.1 數(shù)控機(jī)床整體形態(tài)特點(diǎn)

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床的自動(dòng)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(jī)構(gòu)也簡(jiǎn)化了，所以整體性好。數(shù)控機(jī)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(yán)謹(jǐn)和富于韻律，主要用于結(jié)構(gòu)受到限制的大型機(jī)床，例如大型龍門式加工中心。

由于數(shù)控機(jī)床設(shè)備為求平整簡(jiǎn)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(dòng)靜結(jié)合、剛?cè)嵯酀?jì)的視覺感，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(jiǎn)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(dāng)也易獲得線型的節(jié)奏感，取得調(diào)和、對(duì)比、呼應(yīng)、統(tǒng)一及變化的藝術(shù)效果。但過分單純的運(yùn)用這類線型組織形式，也顯得比較呆板生硬，缺乏生動(dòng)活躍的動(dòng)感。所以，形態(tài)設(shè)計(jì)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(jìn)行組織，造型物的形態(tài)則易獲得既簡(jiǎn)潔、剛直、穩(wěn)定的視覺效果，又達(dá)到線型生動(dòng)、活潑，具有一定動(dòng)態(tài)感的藝術(shù)效果，同時(shí)還可以增強(qiáng)造型物的體積感和空間感。

4.2 數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成造型特點(diǎn)

構(gòu)成造型形體大輪廓的幾何線型要大體一致，達(dá)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(shí)，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(jī)床的色彩元素

色彩元素是數(shù)控機(jī)床造型設(shè)計(jì)的一個(gè)重要構(gòu)成元素。數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品作為具有特定功能以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的一類機(jī)械產(chǎn)品，其色彩元素具有這種產(chǎn)品的個(gè)性，但同時(shí)也符合美的設(shè)計(jì)原則。數(shù)控機(jī)床色彩設(shè)計(jì)與產(chǎn)品的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能要求達(dá)到和諧統(tǒng)一，是配色成功的重要標(biāo)志。

（1）色彩元素之主色及配置。數(shù)控機(jī)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(jī)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(shí)，或在中部施以與主色調(diào)對(duì)比較大的色帶，以取得豐富而生動(dòng)的色彩效果，色彩比例一般符合美學(xué)設(shè)計(jì)原則，實(shí)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(duì)稱，為保持色彩平衡的一種方式，給人以莊重、大方、穩(wěn)重、嚴(yán)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(duì)稱狀態(tài)，但表現(xiàn)出相對(duì)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(jī)床的色彩設(shè)計(jì)，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(dòng)、回旋中形成節(jié)奏、韻律的美感。漸變性節(jié)奏，是數(shù)控機(jī)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(dòng)，漸變性節(jié)奏有色相、明度、純度、冷暖、補(bǔ)色、面積、綜合等多種推移形式。

4.4 數(shù)控機(jī)床的材質(zhì)元素

材質(zhì)元素作為對(duì)人之五感都有影響的特殊媒介，在數(shù)控機(jī)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(dá)力的設(shè)計(jì)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(dá)設(shè)計(jì)作品的內(nèi)在意蘊(yùn)時(shí)，則會(huì)與作品更好的融合在一起，傳達(dá)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(gè)性和情感表達(dá)，對(duì)材質(zhì)性格有深入的把握，方能達(dá)到對(duì)設(shè)計(jì)語言完美應(yīng)用。

5 結(jié)束語

機(jī)床的造型設(shè)計(jì)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(jì)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(jī)床造型設(shè)計(jì)的靈活性與自由性更大，無疑給工業(yè)設(shè)計(jì)師發(fā)揮造型創(chuàng)意提供了較大的空間與可能。機(jī)床的造型設(shè)計(jì)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(shì)發(fā)展。

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

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