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1、机床的工业设计1.1概述我国机床业界普遍存在一种观点，认为机床的价值仅由其加工能力和效率决 定。因 此，机床制造商对其机床产品进行工业设计，往往模仿消费品制造业的作风，在机床产品 机械设讣工作完成后，再对设计方案进行局部修饰和外观美化。无可否认，美是工业设计的一部分，回顾工业革命时期的历史可以发现，机械产品的 外观造型，曾经是英法两国进行市场竞争的重要手段，可以说当年机械产品的外观设计需 求参与促成了工业设计专业的诞生。事实上，现代的工业设计 除了保证产品的美观以外, 也通过研究和利用各种人的因素(HUman Factors),创造独特、鲜明、有实用价值的产品 特色，提高自身产品在同类产品之间
2、的竞争力。一项工业产品的成功是多种因素综合的结果，除了产品硬件和软件的各种技 术因素 以外，市场评论、购买者、使用者和维护者的人为因素，同样对产品的成 败举足轻重。(1) 购买者对机床设计的影响。虽然客户在选购产品的最初阶段会相当理性地收集 有关产品数据，进行对比、计量和分析，将待选产品按优劣排序，再做出决策。但山于待 选产品鱼与熊掌，各有所长，产品间的多元差异往往难以单一地以优劣来归纳，产品 排行榜的作用经常被其他感性因素所削弱其至取代。因此，要在机床装备市场中夺得客户， 光靠提升产品的技术参数让产品进占产品排 行榜的前列并不足够，还必须要诉诸人的感性 因素，争取在客户的心中留下鲜明、正面的
3、品牌形象。近年，工业设计正逐步发展为涵盖美学、认知心理学、生理学、工程学的跨学科专业， 并且随着感性匚程(KanSei Engineering)、产品语意分析(PrOdUCt SemantiCS)等工 具的实践应用，工业设汁师可以客观、实证地调节机床形体、细节、色彩的组合，有效地 激起购买者对机床产生高技术、稳重、安全、耐用、宁静等联想。(2) 使用者和维护者对机床设计的影响。机床是现代制造系统的主体组成部分。随 着信息技术的融入，机床操作者的体力劳动逐步减少，知识含量增多。与此同时，随着社 会普遍对职业健康的重视，加上机床操作者日趋知识化、专业化，人们对操作机床的舒适 度要求大为提高，不单要
4、求操作安全、省力，也要方便、清洁、明亮、安静。过去只考虑 操控面板高度，工作台深度等人体工学因素，已远不能满足今天机床操作者的要求，工业 设计也开始兼顾人机界面设讣、可接 近性、可维护性等要素。基于以上原因，工业设计界认为，机电产品与一般消费品一样，技术因素与人的因素 均不具凌驾性，外观设讣并非机械设讣完成后的修饰工作，而可制造性设讣也不是服牌于 外观设计的成本控制手段。现代工业设讣应该在产品设计的最初阶段，同时将机床的形象 特征以及人、机、人机交互的影响因素都清晰罗列，找出满足市场多样化需求的平衡点和 侧重点，以开辟无竞争或少竞争的蓝海市场空间。2机床的品牌和家族化机床的品牌形象并非单纯的名
5、称、商标和色彩组合，而是在客户心中的所有影响购买 决策的感性因素的综合。以瑞典的机器人品牌KUka为例，其营造品牌形象方面的策略是： 向客户传递产品特征信息，令KUka产品在客户心中皆能营 造如下4种感受：可信 (Credibility)、完整(Integrity)S 致(COnSiStenCy)和实在(AUthentiCity)O 2.1产品的“家族化”通过制订本集团统一的外观风格来维持机床品牌的完整性和一致性，构成产 品家 族是全球机床行业对工业设计作用的基本运用模式。近儿年来，德国的德马吉、SChleifring美国的MAG、瑞士的GFAgieChamileS以及沈阳机床等集团在联合、重
6、 组后，均借助统一旗下机床产品的商标和配色、统一造型元素的组合规律等措施，令不同 用途、不同规格和体型的机床产品展现家族化的外观 风格，达到区别于其他企业、提 升本集团市场形象的目的。图i镶马吉集团的机味产品家族例如，德国的德马吉公司原是Dekek Mah。和GildemeiSter 3家公司，产品不同， 风格各异。2007年EMo展览会德马吉推出New DMG Design的机床工业设计方案， 在参展意见调查中，取得了评价好和非常好达85.7%的优异成绩。该设计方案涵 盖了外观语言、人机界面、人体工程3个方面。其中最为鲜明的设计特征是：采用大倒圆 边角，口底粗黑框观察窗，垂直指示灯条 的外观
7、语言，将不同类型的机床家族化，如 图1所示。德马吉公司为了达到令人耳LI -新的效果，采用曲面冲压等前期投入较高、机床 行业以往很少采用的加匚手段来制作机床外罩壳，并在以后的新产品开发中 沿用。在德 马吉的示范作用下，鲜明外观成为机床产品的竞争要素，诸多国际品 牌，如日本的马扎 克、天田等公司皆为了营造外观特色而加入一些装饰性强，但 生产相对困难，成本较高 的外罩壳部件。借助造型元素的组合规律实现机床产品家族化外观的另一个例子是GFAgieChamileS (GFAC)公司。集团旗下拥有包括电火花加工机、线切割机、加工中心、 激光纹理加工机床多种产品，这些机床的体型差异较大，单靠配色和图案很难
8、营造产品的 家族感。该集团的处理办法是，巧妙地在机床部件的结合 部和拐角处加上橙色垂直边 条和门把，以最有限的改动实现了不同产品外观的统一，如图2所示。图2 GFAC 集团的产品家族机床产品取得客户的认同是成年累月品牌形象建设的结果。因此一个被客 户认同 的机床品牌并购了其他品牌后，在统一外观语言的同时，必须保证原品牌的正面形象能够 尽量转移到新品牌内。以GFAC并购MikrOrl高速加工中心品牌为例，GFAC保留MikrOn 机床产品的总体结构配置，外形、门窗比例等特征，仅增加橙色垂直边条和门把，最大限 度地保持了 MikrOrl品牌多年成功塑造的形 象。沈阳机床集团是我国较为重视品牌形象的
9、机床企业之一，2010年沈阳机床推出新 5类产品，将立式和卧式加工中心、CAK和HTC数控车床和锂床等5类产品进行家族化， 统一集团的产品形象，如图3所示。/M|iiof| kbcf%俚.5VA TrUmPf公司的小型折弯机都在机床前方加设匚作桌， 并在机床上方加设照明灯，方便操作者坐在机床前操作，如图7所示。图7折弯机前的工作桌4.1机床的维护因素u5S管理是配合精益生产的现场管理手段，为了配合实施5S管理的用户，机床的工 作环境设计也进行了许多改进。例如，过去许多机床的辅助设备，包括 变压器、排屑 器、冷却器等，都分散放置在机床周圉，这些设备加上连接的管线，不但阻塞通道，也 增加清扫的困难
10、，不利于车间贯彻5S管理的整顿、清扫原则。新一代的机床都 把辅助设备尽量整合到机床内，保持机床周边平整、光滑，令车间更整洁、畅通和明排屑是机床工业设计的重要内容。长期以来，机床的排屑主要依靠重力，在重力作用 下，大部分切屑因堆积得过高而自然掉落在机床底盘上，再由螺旋排屑器绞走，这种方式 只能做到切屑的点管理，而不能做到面管理。在高速和复合加工时，切屑量大且排出路径复杂。容易附在加工空间中的各种表面 上，如拉门的观察窗、工件的已加匚表面、在线测量装置等，因而容易导致切屑进入刀套、 主轴、对刀镜头等对污染敏感的区域，严重影响加工精度和工具寿命。经常性的人工清洗， 不仅费时费力，也影响加工节奏。为了改善切屑污染问题，提高机床内部的洁净度，德马吉公司在机床内部增加了若干 切屑冷却液喷淋点，除了电主轴外圉
