加工中心又稱多工序自動換刀數(shù)控機床"它是將銑削、銼削、鉆削等功能集中在一臺設備上, 一次裝夾可完成多個加工要素的加工"它不僅在結構性能方面相對于普通機床發(fā)生了根本性的變化, 而且在人性化設計方面已擺脫了冰冷而機械味十足的“不友善“的面貌, 從而變得更友善、更“人情化 更符合現(xiàn)代人的及心理需求"雖然我國是機床制造和擁有大國, 但進口的加工中心在國內市場具有很高的占有率, 這對我國的機床制造業(yè)造成很大的沖擊, 因此在借鑒和研究*技術、進一步改進和提高產(chǎn)品各項性能的同時, 還要在人性化設計上進行深入研究, 以求進一步提高其在國內外市場的競爭力與附加值,使產(chǎn)品立于不敗之地"

一、機床造型的演變發(fā)展

隨著工業(yè)化革命的開始, 發(fā)展了機床;計算機的迅速發(fā)展和廣泛應用, 又使機床發(fā)生了根本性的變革, 由傳統(tǒng)的機械化發(fā)展到現(xiàn)代的自動化, 進而發(fā)展到當今的由數(shù)控技術發(fā)展起來的加工中心, 功能和結構的變化又帶來了機床造型的變化 " 分析機床造型的演變, 為設計具有人性化特點的加工中心造型提供了理論基礎 "

初的機床是由一個電機驅動或分組由幾個電機驅動, 一根天軸把運動傳給若干臺機床, 即所謂的 /天軸傳動”, *是外露式的皮帶傳動"機床上所有零件機械地組合在一起,單純滿足功能需要,總體布局凌亂 、 粗笨 、簡陋, 無暇顧及外觀 、色彩和人機關系,安全性能也差"隨著機床的變速機構由皮帶輪傳動發(fā)展為齒輪傳動, 整個機構集裝于床頭箱內, 機床的造型發(fā)生了根本的變化 "20世紀30年代, 流線型在世界上風靡一時, 與空氣動力學無關的機床上也廣泛地應用, 直到40年代前后, 開始提倡形式追隨功能的設計原則,即外形跟著內部結構走,以曲線、曲面及大圓角過渡為基調 " 這種造型給人們以圓潤 、流暢 、活潑 、親切的感覺, 為人們所喜愛 " 50年代機床多采用直線為主的方形或方形小圓角過渡的造型風格, 受到了人們的青睞 " 6 0 年代至70 年代, 機床的主體造型風格增加了平面和直線要素, 給人以挺拔渾厚 、規(guī)整、均衡 、莊重的感覺" 8 ” 年代前后,方正之中又逐漸增加了梯形, 這是由于過分追求方直形而使機床的外形呆板而活潑不足,:使人產(chǎn)生單調、貧乏的心理狀態(tài) "90 年代機、床的造型增加了斜面, 線與線 、面與面之間用小圓角過渡, 給人以有生氣 、輕巧之感 "

由于科學技術的發(fā)展, 新材料 、新結構 、新工藝的出現(xiàn), 機床造型給設計者以更大的選擇余地 "在滿足機床功能的前提下, 如何在人性化方面進行深入設計就成為現(xiàn)今機床造型設計的發(fā)展方向"

二 、加工中心的人性化設計原則

就特定的加工中心而言, 以人為本的設計不只局限于在改善人一機一環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調、統(tǒng)一關系, 而且還包括滿足使用者審美心理上的精神需求"設計師必須把 /為人而設計 ”的觀念貫穿于產(chǎn)品設計的全過程, 也:就是以人為中心展開設計,著重研究 /物 ”與/人”之間的關系"應遵循如下原則:

1.應注意遵循 /形式服從功能”和 /形洲式表現(xiàn)功能”的原則

設計應以簡潔的形態(tài)、醒目的色彩和富于的線型表現(xiàn)具備*的加工中心, 摒棄煩瑣的外觀造型與裝飾, 強調 /實用” 與 /美觀”、 /技術” 與 /藝術” 的高度洲結合與統(tǒng)一, 更要注意 /物” 與 /人 ”的完美結合 "設計不僅注意有形產(chǎn)品的設計, 使洲產(chǎn)品的操作變得更容易, 而且更要注意使用者操作習慣等的 /無形的設計”"

- 2.應注意統(tǒng)一與變化的原則

: 設計應強調在產(chǎn)品的形態(tài)設計與結構設計相協(xié)調的原則下增加其色彩 、表面質感、線型和體量關系的變化, 增加發(fā)光與亞光材料的對比運用, 通過種種因素的設計, 以各種完美的構成, 使其在人的感知 、認識及操、作過程中體察物的價值和高科技帶來的精神滿足感 "

三 、加工中心的人性化設計方法

1.加工中: 白的高技術、高情感與人性化設計

加工中心所具有的高精度、 自動化和能適應多品種 、 小批量生產(chǎn)的高技術特點,創(chuàng)造了有史以來人類機械化生產(chǎn)的高效率和高效益,同時也帶給操作者致命的缺陷:缺乏情感、缺乏通俗化 " 換句話說, 不少加工中心設計, 過分注重了高技術的應用和多功能的要求, 而忽視了現(xiàn)代人對加工中: 自設計越來越高的精神需求和越來越強的個性表現(xiàn)"在高科技日 新月異的當今時代里, 人們普遍要求作為高科技生產(chǎn)的加工中: 自, 除具有高技術外,還應注入深厚的情感賦予產(chǎn)品,使產(chǎn)品富于人性化, 令產(chǎn)品洋溢 /熱情 ”"例如德國D M G藍綠色的門及圓柱體裝飾給人以高雅清新的感覺, 控制盤的支托上裝飾了優(yōu)雅舒適的曲線,使操作者倍感親切" 使用者在操作時心情舒暢, 興趣倍增, 工作效率得到提高"

2.人性化的人機交互設計

人們通常會認為掌握高科技加工中: 自的操作會非常難, 需要很高技術水平, 從而影響了它的使用 "因此不僅要在硬件上通過人性化的人機界面拉近人與機器的距離, 提高工作效率, 還要從操作軟件上從人的交互認知角度考慮讓操作者易學 、易懂 、易做出反應, 現(xiàn)在某些手機的交互設計方式就值得加工中心借鑒 "作為高效生產(chǎn)的加工中心, 除- 具有高技術外, 還應注入深厚的感性賦予產(chǎn)品, 在設計中勿忘記給操作者更多的關心和更方便的操作使用方法, 使產(chǎn)品更具人性化和親和力"比如, 在噪音的環(huán)境中, 眼睛對暖色的分辨能力下降, 而對冷色 (尤其是綠色) 的分辨能力反而上升, 這在加工中心的顯示和操縱裝置的設計中是必須引起重視的 "只有認真研究計算機系統(tǒng)下的人機界面交互設計, 才能提高產(chǎn)品的市場競爭力"

3 . 造型與結構的人性化視覺處理

加工中心的功能決定其結構,而結構與造型有著密不可分的關系,造型不能脫離結構而存在"機床支撐底部的中軸面為基準使左右兩面的體量*對稱的造型,產(chǎn)生的均衡感,顯得比較莊重"對立式加工中心相對占地小,造型顯得挺拔 、重心偏高,會給人以不穩(wěn)定的傾倒感,此時可在下部涂飾重量感較強的色彩或利用表部材質的光亮輕盈與粗糙厚重的對比關系, 以增加下部的重量感和整體穩(wěn)定感 " 臥式加工中心相對占地面積大,造型容易顯得臃腫龐大,則可根據(jù)其結構處理好形體比例關系和重點色的配置,使其表現(xiàn)出操作簡單方便 、 造型活潑可愛,而又不失精度 、速度和效率的特點 "

近年來加工中心設計開始采用人性化模塊化設計思想,把加工中心劃分為幾個模塊,分別確定各模塊的功能進行設計, 同時考慮它們的聯(lián)結及功能協(xié)調,這種思想同樣適用于加工中心造型設計"例如以結構功能來劃分, 可將加工中心劃分為底座及整體造型 、X 、Y 向進給驅動 、立柱和主軸箱、刀庫和換刀裝置等模塊 "整體造型模塊和其他模塊的設計同時進行,這樣既滿足了結構要求,又從一開始就考慮到了產(chǎn)品的使用和形體美感,使外形與結構達到和諧統(tǒng)一"

4 .少而精的色彩搭配設計

色彩在產(chǎn)品設計中有著先聲奪人的藝術魅力"據(jù)試驗表明: 人們在看物體時初2壓內,色彩的成分占80 % ; 2min{后, 色彩占60 % , 形體占4 0 % ; 5 min后, 色彩和形體各占50 % , 以后這種狀態(tài)將持續(xù)下去 " 由此可見, 色彩在造型效果中有著重要的作用"由于色彩具有主動吸引人的感染力, 因此研究產(chǎn)品的色彩設計, 有著重要的現(xiàn)實意義"對于精密設備的加工中心而言, 其色彩要給人以舒適、高雅 、清新的感覺"色彩力求單純, 一般 2一3色為宜, 色彩越簡潔醒 目, 整體感越強"例如, 以沉著、 利、 素、 純度不高的色彩為主, 點綴以亮麗的色彩, 使色彩單純而不單調, 沉靜而不沉悶, 使操作者在使用中感覺舒適、親切,體現(xiàn)產(chǎn)品對人的體貼與尊重 "

在色彩設計_匕 還要注意滿足企業(yè)形象的要求 "如果企業(yè)的產(chǎn)品已在用戶中獲得了信譽, 那么對新產(chǎn)品的開發(fā), 應該盡力保持和維護原來產(chǎn)品的主色調, 滿足企業(yè)形象和產(chǎn)品質量在用戶心目中經(jīng)久不衰的要求 "

5.人性化的安全防護和環(huán)保設計

加工中心的安全感對于操作者有重要意義"安全感體現(xiàn)在操作者的及心理兩方面" 通過人機工程學的研究與設計,采用合理的人體測量尺寸與操作空間設計, 能夠避免無意間觸動按鈕、開關等,可以給人以上的安全感; 渾圓飽滿的整體造型、 精細的工藝、沉穩(wěn)的色澤可以給人以心理上的安全感"

加工中心是一種高速 、 高效和高自動化的現(xiàn)代生產(chǎn)設備,對其精度 、速度 、 結構強度與剛度以及使用的安全性 、精度保證性等要求遠遠高于普通機床 " 加工中心設計除對運動部件和油 、汽 、液 、電線 、電纜等進行單獨防護外, 出于對整臺機床精度保持性 、作業(yè)環(huán)境保護和人身安全防護性 , 以及外部感官質量等因素的考慮, 多采用全封閉防護造型 "全封閉防護罩, 可減少粉塵人侵, 可防止鐵屑及潤滑冷卻液的飛濺, 有些還帶有隔音降噪及機電安全連鎖功能,可明顯提高設備的精度保持性,并滿足安全和環(huán)保的要求 "

四 、 加工中心造型設計案例

根據(jù)以上的分析探討, 我對河南工業(yè)大學實習工廠的教學型立式加工中心和臥式工中心進行了實驗性的全封閉式造型設計,其特點如 下:

1.與人操作有關的結構設計都圍繞 /人性化 ”這個中心來設計 "全封閉防護罩門窗的位置、 大小, 既要滿足加工中心監(jiān)控和拆裝工件等的要求, 又要滿足人體視高的要求 "整體上采用板塊結合式結構 "

2 .設計風格為直線加以小弧面過渡,直線給人以精致 、 嚴肅 、統(tǒng)一有序、 理性的感覺,符合加工中心高精度 、高速度 、高效率的特點"為了避免全部直線型造型顯得呆板,則在工作臺前的機床正面設計了一扇半圓玻璃圓弧門,既滿足旋轉工作臺的功能要求, 又使得造型具有時代感, 而且門上的窗口面積也隨之增大, 有利于操作者對防護罩內的加工情況進行觀察 "

3 .色彩以黃系列的淺駝色為主體色,活動門及電控柜配以紅色,既產(chǎn)生對比又具和諧高雅的效果,使操作者感到舒適 、親切,從而心情愉快 "工作臺以下漆鐵灰色則產(chǎn)生穩(wěn)重的效果 "在較大的外觀平面上,油漆采用亞光漆,避免較強的光線反射使操作者眼睛容易疲勞而影響工作,也可以使板表面的不平度不易看到 "

4 .造型外部構件的材料都采用冷軋鋼板,冷軋板材的表面質量好,也就容易保證造型平面度要求 "

5 .在開合門上設置機電安全連鎖裝置,確保人身安全"

通過設計實踐, 我深感人性化的設計理念要貫穿于設計的全過程及各個環(huán)節(jié) , 其難點在干加工中心的外觀造型受材料 、 工藝 、成本的限制太多, 很難有革命性的突破"鑒于此, 在充分調查 了國內外加工中心造型特征 、種類和風格的基礎上, 決定從美學上確定了加工中心的造型比例關系, 使造型各部分比例關系和諧統(tǒng)一, 整體視覺效果簡潔大方, 充分體現(xiàn)出時代感, 從而使企業(yè)提高產(chǎn)品競爭力, 在市場上占有一席之地 "

本文由 伯特利數(shù)控 整理發(fā)表，文章來自網(wǎng)絡僅參考學習，本站不承擔任何法律責任。

/