机械设备造型设计的结构性分析

机械设备造型设计的结构性分析

邢兰桂

广东金力变速科技股份有限公司广东惠州516223

摘要：随着工业的飞速发展和自动化的不断提高，铸造生产企业对手工造型的依赖正在不断降低，机械造型却因生产效率高、工作环境好，得到企业的广泛应用。由于实践教学资源有限，高校依旧采用传统手工砂型铸造教学，传统手工砂型铸造具有工作强度大、生产效率低、教学效果差、生产工艺落后于当前铸造企业等缺点，对培养学生的综合实践能力带来诸多问题。为了能够更加清楚地认识到机械造型在实践生产中的重要地位，提出机械造型生产线教学模型。

关键词：机械设备；造型设计；结构性分析

1工程机械产品的设计要素

工业设计思想与方法主要包括设计价值、设计理论要点以及它的指导思想，它已成为工程机械产品提高附加价值与竞争力的主要手段。工业设计思想与方法强调产品功能的合理性、技术工艺的先进性、造型的美感、产品的家族性、形象的品牌感。就具体操作而言，文中主要从人机工程学、外观造型、材料工艺、涂装和家族化五个方面，展现工业设计对工程机械产品的巨大提升力量。

1.1人机工程学

随着行业的发展，工程机械产品及其面对的环境越来越复杂，这使得产品在使用者的安全性与舒适性、操作的易用性与合理性等方面将具有更高的要求。人机工程学[5]的核心是以人为中心的研究，是评价机械工程产品设计优劣的关键性指标，其主要目的是研究解决人—机器—环境的协调统一，使产品适合人的生理、心理与思考和操作习惯。人机工程学注重对工程机械中人的静态、动态尺寸、状态及行为进行研究，以获取人机关系与可及范围等重要的设计参数。这些参数能够有力地帮助设计师了解在机械工程工作过程中，使用者各部分作用力范围、动作时间和感知等情况。只有在深入了解和掌握使用者工作时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及对各种劳动负荷的适应性等特征，才能为具有针对性的改善与优化设计方案奠定基础。

1.2外观造型

工程机械产品的外观造型很大程度上是由内部技术和工程构造决定的，但良好的外观造型，不仅能够起到美化装饰效果，还具有展现品牌理念，提高使用者工作效率，消除工作疲劳与操作失误等功能，有效地提高了工程机械产品品牌形象和竞争力。值得强调的是，这里所指的造型并非单指形式上的造型，而是涉及并综合了美学、工程、市场、人文、管理等因素的造型，是由工业设计师分析、提炼、创新后才获得的造型。经过多年来的摸索与积累，国内工程机械行业已逐渐从引进、模仿为主走向以自主创新为主旋律的发展阶段，外观造型方面呈现出较为明显的品牌塑造意识，开始注重外观造型的综合性功能。其中，大型企业更是将造型设计列为发展战略的主要手段之一，确定了外观造型在工程机械产品研发中的重要地位，并取得了不错的结果与成绩。然而，中国工程机械产品在造型原创过程中还是暴露出脸谱化，平面化，夸张过度等问题，与国际先进设计水平还存在着差距。德国格鲁夫品牌的吊车车头造型，整体性强烈，层次丰富，富有造型细节。车顶示廓灯造型与车头浑然一体，不显突兀，也彰显出产品的品牌个性；前窗玻璃设计配合了整车造型走势，不仅美观且具有很高的产品识别性；车灯延续了格鲁夫产品一贯的圆灯车灯，延续并强化了产品的家族感；侧围板造型与车头造型相互呼应，连贯统一，并起到了平衡整车视觉重心的作用。

1.3材料与工艺

材料与工艺是设计的物质技术基础，它与产品的功能、形态共同构成产品设计的三大要素。（1）材料方面：工程机械材料在支撑强度、耐磨性、硬度等方面有特定的要求，对于直接参与作业的部件，如挖掘头、吊臂等要选用厚实、硬度高、韧性好的耐磨材料；对于非直接作业的部件，其一般起保护壳体的支撑作用，要求较低。总体而言，现阶段的工程机械产品最常用的是金属、玻璃和塑料材料，而新型材料的大面积应用则仍需继续摸索与实践，但会有更多种类材料被应用。（2）工艺方面：受所用材料特性限制，工程机械产品在制造工艺中多采用冲压、铸造等方式成型，所以造型多以直面、折角等简单、规则类型特征为主，表现出强烈的工程机械美感。随着加工工艺技术的进步以及对产品外型美学要求的提升，更多曲面、圆角、渐消面等较为复杂的造型开始被采用，成为工程机械产品造型的一种发展趋势。得益于现代企业对工业设计的愈加重视，各种材料与现有工业制造技术加工工艺被更为广泛与巧妙地在工程机械产品中运用，如高空作业平台、吊车或压路车等以往总是以方正、简单造型出现的工程机械产品，已能够做到从整体造型到细节处理，都塑造出具有雕塑感的复杂造型外观。

1.4涂装

涂装是工程机械产品表面处理的一个非常重要的环节，一般具体又分为色彩涂装和图案文字涂装。色彩涂装是指工程机械产品的色彩搭配、涂料选择、涂装分布等，有着保护机体、装饰、品牌识别、警示等功能。通常，工程机械产品主体色为2到3种，过多色彩则易引起杂乱感；图案文字涂装则是通过涂画、丝印、贴纸等技术，将品牌标志、图案、型号、警示牌等标识涂写、放置或嵌入等方式涂装到产品上，起到向外准确传达信息的功能。一般而言，工程机械产品为了保证施工安全，大多企业会采用高明度的橙色或工程黄色作为色彩涂装的主体色，沃尔沃、戴纳派克和宝马格的主体色就同为黄色，只是在色相、明度、纯度上存在细微差异。除此以外，产品的主配色也取决于品牌形象，注重产品的品牌识别和品牌形象构建。德国福格勒采用大面积绿色和深灰色，黄色仅在顶棚使用；德国维特根以白、灰为主体色，橙红色色带作为点缀；芬兰美卓则采用了大面积白色，小面积黑色和橙色的色彩涂装方式；而中国中联重科的主体色是以白色为主，灰、橙为辅。图案文字涂装有别于色彩涂装，主要是通过图案与文字进行信息传递，有着明确的信息表达目的。因此，图案与文字必须要很好的辨识度，能够为人们所容易看到，并与涂装底色和谐并存，相互呼应。

1.5产品家族化

产品族是设计师在产品设计中为同一企业生产的不同产品赋予相似甚至相同的造型特征，使之在产品外观上具有共有的“家族化”的识别因素，使不同的产品之间产生统一与协调的效果[7]。家族化会使产品具有较高的品牌识别性，所以甚至可以认为是品牌形象在产品层面的具体体现。工程机械产品种类多、跨度大，且功能和外型相差甚远，产品家族化难度较大，尤其对于发展中的我国工程机械品牌而言更是充满挑战。一些国际知名工程机械企业倚靠多年的摸索和积累，已经使产品具备了明显家族化特征。如工程机械行业巨头卡特彼勒，一方面，其凭借技术类特征指标的优势确立其在行业中的霸主地位；另一方面，其又通过对产品的家族化设计，进一步强化了其行业巨人的角色。其所有产品外观造型均表现出强劲、自信的感觉，造型粗犷而又不失细节，特有的卡特黄与黑色搭配，粗壮的红色斜杠突出型号和Cat®标识，清晰的勾勒出了卡特彼勒产品的家族感。国内工程机械行业在产品家族化方面的研究与实践不足，与国际企业相比仍有差距。例如，中联重科作为我国的老牌工程机械企业，经过多年成长，旗下产品众多，虽然有对旗下产品进行了家族化，但现有家族感仍然偏弱。

参考文献：

[1]罗晓轩.基于钣金工艺的机械设备造型设计研究[J].科技展望，2016，26（13）：50.

[2]梁佳坛.挖掘传输机人机尺度优化及外观造型设计[D].安徽工业大学，2016.

[3]汪卫，干静，李显铃，李正奎，周梦舟.基于机械设备常用造型特征的设计方法研究[J].机械，2016，43（01）：64-68.

[4]王静.基于人机工程学的环锭纺细纱机造型设计研究[D].天津工业大学，2016.