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時間：2023-03-29 09:26:11
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1總體方案設(shè)計
筆者所研究的五軸數(shù)控銑床,是一種針對模具加工的高速、高效率機(jī)床,并可以選配五軸功能,可使工件在一次裝夾下,完成五面的加工。為了實現(xiàn)高性能動態(tài)特性,其基本結(jié)構(gòu)考慮為工作臺固定,橫梁-滑座-主軸箱移動分別實現(xiàn)三坐標(biāo)進(jìn)給,具有三坐標(biāo)自動定位和三坐標(biāo)聯(lián)動機(jī)能。固定工作臺可以換成雙擺工作臺,實現(xiàn)五軸聯(lián)動。主要技術(shù)指標(biāo)如表2所示。
2具體方案設(shè)計
2.1第1種方案
第1種方案將該五軸數(shù)控銑床設(shè)計為龍門式,具體工作形式可以描述為:龍門架則沿床身作縱向(x方向)運動,滑枕沿著龍門架作橫向(y方向)移動,主軸箱沿著滑枕作z方向的移動。工件固定在平轉(zhuǎn)臺上,平轉(zhuǎn)臺固定在立轉(zhuǎn)臺上。平轉(zhuǎn)臺繞z軸作轉(zhuǎn)動,立轉(zhuǎn)臺又同時繞x軸轉(zhuǎn)動。這樣就實現(xiàn)了兩個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動,如圖2所示。
2.2第2種方案
該方案為立式五軸數(shù)控銑床,其底座固定,滑枕沿著底座作x方向移動,立柱在滑枕上作y方向移動,主軸箱沿著立柱作z方向移動,這樣就實現(xiàn)了三軸聯(lián)動。工件固定在平轉(zhuǎn)臺上,平轉(zhuǎn)臺又固定在立轉(zhuǎn)臺上。平轉(zhuǎn)臺繞z軸轉(zhuǎn)動,立轉(zhuǎn)臺又同時繞x軸轉(zhuǎn)動,這樣就實現(xiàn)了兩個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動。當(dāng)給該數(shù)控銑床輸入程序時就會實現(xiàn)五軸聯(lián)動。五軸分別為3個平動軸和2個轉(zhuǎn)動軸,如圖3所示。
該立式五軸與龍門式五軸的運動方案基本相同,不同的是布局上有區(qū)別。龍門式數(shù)控銑床的主軸箱沿著滑枕作z方向移動,而該立式五軸數(shù)控銑床的主軸箱則沿著立柱進(jìn)行z方向移動。
2.3第3種方案
該方案也是立式五軸數(shù)控銑床,床身固定在地面上,滑枕在床身上沿著y軸方向移動,支座在床身上沿著z軸方向移動,同時工作臺在支座上沿著x軸方向移動,這樣就實現(xiàn)了三軸聯(lián)動。平轉(zhuǎn)臺固定在工作臺上繞著z軸方向作回轉(zhuǎn)運動,刀具固定在立轉(zhuǎn)臺上,立轉(zhuǎn)臺在滑枕上繞著y軸作回轉(zhuǎn)運動,如圖4所示。
基于ADAMS運動仿真
1對3種設(shè)計方案的運動仿真
應(yīng)用SolidWorks三維繪圖軟件對每種設(shè)計方案中的數(shù)控銑床進(jìn)行建模,然后導(dǎo)入到ADAMS軟件中。在ADAMS軟件中把模型加入約束、驅(qū)動并對運動方式進(jìn)行編程仿真,模擬出五軸數(shù)控機(jī)床的運轉(zhuǎn)情況,可以在虛擬的條件下看到機(jī)床的物理形態(tài)和動態(tài)運轉(zhuǎn)情況,達(dá)到可視化目的。
在設(shè)計該機(jī)床運動軌跡時,ADAMS軟件雖然可以實現(xiàn)五軸聯(lián)動,但是五軸聯(lián)動后的運動軌跡并不直觀,因此決定采用三軸聯(lián)動。
第1種方案中先設(shè)置床身與橫梁處的Motion3、橫梁與滑枕處的Motion2、滑枕與滑板處的Motion4,然后設(shè)定仿真時間為9,共為500步,結(jié)果形成的軌跡為一螺旋線。圖5、圖6所示為第1種設(shè)計方案的三維模型和刀具軌跡。
第2種方案中先設(shè)置床身與滑枕處的Motion1、滑板1與滑枕處的Motion2、滑板1與滑板2處的Motion3,然后設(shè)定仿真時間為9,共為500步,結(jié)果形成的軌跡為一螺旋線。圖7、圖8所示為第2種方案的三維模型和刀具軌跡。第3種方案中先設(shè)置底座與滑枕處的Motion1、底座與滑板處的Motion3、支撐臺與滑板處的Motion4,然后設(shè)定仿真時間為9,共為500步。該方案與前兩個方案的不同之處在于不是由刀具直接形成螺旋線,而是工件在工作臺上作圓周運動,刀具作直線運動,由這兩種運動形成螺旋線。圖9、圖10所示為第3種方案的三維模型和合成軌跡。
2結(jié)果分析
2.1第1種方案
該布局形式為龍門架移動式,其主軸可以在龍門架的橫向與垂直溜板上運動,而龍門架則沿床身作縱向運動。如圖6所示方案1中的刀具運行軌跡為螺旋線,該方案采用x,y軸的對稱布局形式,提高了機(jī)床的熱穩(wěn)定性及加工精度。這種布局適用于加工較重的工件,可以減小銑床的結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量。該龍門銑床的優(yōu)點是:
1)占地面積小。工作臺移動式龍門銑床,整機(jī)長度必須兩倍于縱向行程長度,而第1種方案設(shè)計的龍門銑床的整機(jī)長度只需縱向行程加上龍門架側(cè)面寬度即可;
2)動態(tài)響應(yīng)好。該移動式龍門銑床采用的是固定工作臺,一般與床身整體鑄出,龍門框架縱向運動的驅(qū)動力矩等值不變,不會因工件的承載重量的改變而變化,從而保證了加工精度和機(jī)床的響應(yīng)性能。
2.2第2種方案
該機(jī)床為立式數(shù)控銑床,采用工作臺轉(zhuǎn)動,且主軸沿垂直溜板上、下運動。由滑枕和滑板實現(xiàn)x,y兩個坐標(biāo)的移動,主軸沿立柱上下實現(xiàn)z坐標(biāo)移動。如圖8所示的方案2中的刀具運行軌跡,主要優(yōu)點在于z軸導(dǎo)軌的承重是固定不變的,有利于提高z軸的定位精度和精度的穩(wěn)定性;但是由于本銑床的z軸承載較重,不利于提高z軸的快速性。
2.3第3種方案
該機(jī)床為立式數(shù)控銑床,工作臺沿z坐標(biāo)上、下移動,主軸頭為轉(zhuǎn)動式。圖10所示為方案3的合成軌跡,該方案由工作臺和滑枕實現(xiàn)了x,y坐標(biāo)的移動。其主要優(yōu)點是適用于加工質(zhì)量較小的工件,缺點是機(jī)床的結(jié)構(gòu)不太穩(wěn)定,導(dǎo)致加工精度受到影響。
綜上所述,根據(jù)表2給出的技術(shù)要求可知,龍門式五軸數(shù)控銑床工作行程要求較大,承重要求較高,因此第3種方案不符合設(shè)計要求。從機(jī)床布局的結(jié)構(gòu)來看,龍門式的布局更為合理,而第2種方案設(shè)計的立式五軸數(shù)控銑床的熱穩(wěn)定性及剛性都不如第1種方案設(shè)計的龍門式五軸數(shù)控銑床。
結(jié)論
一般認(rèn)為：機(jī)床改造就是：利用最新的控制裝置和進(jìn)給系統(tǒng)使舊機(jī)床獲得新生再造是一種較高的設(shè)備改造形式，國外稱這種工程技術(shù)是把老設(shè)備“重新回到圖板，以進(jìn)行再設(shè)計，再制造，再鑒定的工作過程。通過全面改造設(shè)備主體結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，引入最新技術(shù)，使機(jī)床達(dá)到現(xiàn)代化設(shè)計的新機(jī)床的水平，以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)率、精度、環(huán)靜和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。鑒于機(jī)床改造工藝技術(shù)水平要求較高。一般工廠用戶自行改造。往往難于達(dá)到技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益。
現(xiàn)代制造業(yè)的優(yōu)化，除了信息化以外，還包括加工順序的工藝優(yōu)化、加工參數(shù)、切削刀具、熱處理金屬成型的優(yōu)化設(shè)計制造，從而實現(xiàn)降低成本、高效益的運作，達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)范的要求。
設(shè)計課題涉及到課題的分析、資料的查詢、資料摘錄，整理收集的資料。然后深入鹽城市機(jī)床廠生產(chǎn)一線向使用者、設(shè)計者學(xué)習(xí)，從而了解所設(shè)計的產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)效率、特殊用途、設(shè)計理念、以及產(chǎn)品的市場競爭力。具體的了解機(jī)床的外形、主軸箱的大致結(jié)構(gòu)，并記錄了如何有所改進(jìn)，最后確定設(shè)計的方案。以及箱體的結(jié)構(gòu)圖，并進(jìn)行相關(guān)零件的選型計算。此種機(jī)床的構(gòu)造設(shè)計要求我們具備相當(dāng)強(qiáng)的實踐知識和經(jīng)濟(jì)意識因此考慮到：動力裝置、電機(jī)的選用，優(yōu)化的配置企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有各種資源，真正做到資源最小化，提高產(chǎn)品精度，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益最大化的要求，更好的服務(wù)于生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)。
本課題就是從培養(yǎng)我們的工程實踐意識、經(jīng)濟(jì)意識，樹立正確的生產(chǎn)觀出發(fā)，并結(jié)合機(jī)床廠的多年實踐總結(jié)，該課題的設(shè)計由本本人單獨完成，設(shè)計任務(wù)由指導(dǎo)老師作了明確指配：由于我負(fù)責(zé)該立式組合機(jī)床的總體設(shè)計和組合鉆床主軸箱設(shè)計，故本人的設(shè)計說明書包括立式組合機(jī)床的總體設(shè)計和組合鉆床主軸箱設(shè)計，附件有生產(chǎn)率計算卡、圖的詳細(xì)說明。
1立式組合鉆床總體設(shè)計概述
1.1零件加工工序圖
加工工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺機(jī)床上或一條自動生產(chǎn)線上完成的工藝內(nèi)容。包括加工部件的尺寸精度、技術(shù)要求、加工時的定位基準(zhǔn)、夾緊部位以及被加工零件的材料、硬度和在機(jī)床上加工前毛坯的情況。
本工序的加工內(nèi)容是鉆口面Φ14孔，要求在立式鉆床上加工，以底面兩銷孔（上箱體為頂面）為定位基準(zhǔn)，夾緊點位于第三軸孔和對側(cè)的第二、四軸孔上。
在一個箱體上,因為有兩個孔是不對稱的,為了提高生產(chǎn)效率,縮短輔助時間,減少設(shè)備,用一臺組合機(jī)床來加工上、下箱體。在主軸箱上把所有軸孔都排成對稱的,在加工時,把不應(yīng)有的鉆頭取下就可以加工上下箱體,則該立式組合機(jī)床有16根主軸。
該加工孔的直徑為Φ18mm,表面粗糙度,孔深分別為110mm、50mm、25mm。定位時以底面和兩銷孔為定位基準(zhǔn)是合理的,這樣定位精度高,易于保證各軸孔間的位置精度,故這種在立式組合鉆床上采用“一面兩銷”的定位方法加工精度是較高的。
1.2零件加工示意圖
加工示意圖反映了機(jī)床的加工過程和加工方法,并決定了浮動夾頭或接桿的尺寸、刀具的種類和數(shù)量,刀具的長度和加工尺寸、主軸、刀具與工件間的關(guān)系尺寸等。合理的選擇切削用量、并決定動力頭的工作循環(huán)時間也是調(diào)整機(jī)床和刀具的依據(jù)。
1.2.1鉆頭的選擇
加工時選用麻花鉆由《量具、刀具標(biāo)準(zhǔn)》P290-JB781-65查得:
①鉆110mm深的孔,用錐柄長麻花鉆
d=18mm,柄部形式:BL=320mmL0=215mm
錐柄尺寸莫氏圓錐2號,L2=90.5mmd1=17.2mm
②由P282-JB780-65查得
鉆50mm深的孔和25深的孔,用錐柄麻花鉆
d=18mm柄部形式BL=320mmL0=215mm
錐柄尺寸莫氏圓錐2號,L2=90.5mmd1=17.2mm
1.2.2導(dǎo)向選擇:
①由［I］P223表3-4和3-3及［Ⅱ］P63選擇選擇導(dǎo)向長度L1=45mm的固定式導(dǎo)套。
②導(dǎo)套配合的選擇查［I］表3-5可知:
d用Db新標(biāo)準(zhǔn)為G7
D用D/db,新標(biāo)準(zhǔn)為H7/g6
D1用D/ga,新標(biāo)準(zhǔn)為H7/n6
（導(dǎo)套）
1.2.3主軸的選擇
切削扭矩為1424.86Kg.mm
由［I］表5-10查得
d=B=7.5=25.22mm
按標(biāo)準(zhǔn)系列取主軸軸徑為30mm
由［I］表可查得
主軸外伸長度L=115-15=100mm
D/d1=50/36
按桿莫氏圓錐號2號
（主軸）
1.2.4接桿的選擇
選用B型(A型為加強(qiáng)型接桿)11號接桿
（連接桿）
1.3動力部件的選擇
1.3.1動力部件的功率選擇
動力部件的功率選擇是根據(jù)所選的切削用量計算出切削功率及進(jìn)給功率之需要,并考慮提高切削用量的可能性(一般提高20％)選擇相應(yīng)的動力部件。
切削用量為
V=13米/分n=230轉(zhuǎn)/分f=0.16毫米/轉(zhuǎn)
刀具耐用度驗算
T=(
=181971.027分=3032.85小時
一天按工作15小時計算,刀具耐用度為202.19天,則切削用量選擇合理。
切削功率由計算得:N=14×0.3733=5.227(KW)
取η=0.8則
N動>=6.53(KW)
6.53+(6.53×30%)=8.49(KW)
故選用10KW的電動機(jī)。
1.3.2主軸箱最大輪廓尺寸的選擇
根據(jù)工件外輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)需要,選用1000×630×340mm的標(biāo)準(zhǔn)主軸箱,由于結(jié)構(gòu)的需要在1000方向上再加四個導(dǎo)桿座,導(dǎo)桿座內(nèi)徑為Φ100mm,這樣用來支承導(dǎo)桿的外形尺寸成為1200mm,外廓尺寸就成為1200×630×340mm。
D=36mmD1=30mmB型D2=50mmL1=110mmL2=30mm
莫氏錐度號為2號,L1選擇由具體情況而定
1.3.3主軸箱鉆模板工件等相互之間位置及尺寸
導(dǎo)向長為45mm,鉆模板厚為35mm,加工終了位置時鉆模板與工件相距10mm,切出長度為12mm,導(dǎo)向套與主軸箱間間距為30mm,采用活動方式鉆模板。（如下圖）
1.3.4動力循環(huán)的選擇
動力頭的工作循環(huán)包括:快進(jìn)、行進(jìn)、工作進(jìn)給和快退等動作。
本機(jī)床采用“工進(jìn)—快退”的循環(huán),這是由機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖確定后又重新修改的結(jié)果。
1.4機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
1.4.1機(jī)床裝料高度的確定
考慮到通用部件尺寸的限制和操作方便,裝料高度可在850～1060mm之間選取,具體到本設(shè)計中取裝料高度1000mm。
1.4.2夾具輪廓尺寸的確定
裝卸工件是在機(jī)床外面完成的,夾具在裝卸工件時可拉進(jìn)拉出。由于結(jié)構(gòu)限制,夾具與滑臺做成一個整體是特制滑臺。參考63滑臺制造而成,導(dǎo)軌部分局部尺寸不變,最大外輪廓尺寸為1200×950×500mm。
1.4.3中間底座尺寸的確定
中間底座支撐著夾具體,按需要取長為1700mm.寬和高取坐標(biāo)準(zhǔn)值分別為1000mm和560mm。
1.4.4主軸箱各尺寸的確定
前面已經(jīng)確定了其外形輪廓尺寸,根據(jù)［I］確定后蓋為90mm,前蓋為70mm(考慮作油池用)主軸箱體為180mm。
1.4.5滑臺的選擇
滑臺的選用應(yīng)根據(jù)工件的外輪廓尺寸和進(jìn)給抗力,工作循環(huán)來確定。
進(jìn)給抗力:
ΕP=300.5×14=4207(Kg)
由一部組合機(jī)床通用機(jī)床部件設(shè)計組所編寫的指導(dǎo)教材直接查得用HY63B型滑臺。行程為630mm,最大進(jìn)給抗力為6300Kg,快進(jìn)行程速度為4.2米/分。
1.4.6動力箱的選擇
由［Ⅱ］可查得,選用TD63AⅡ型動力箱,電機(jī)型號為JO2-61-6。功率為10KW,驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為48.5rpm。
1.4.7其它配套部件的選擇
由一部組合機(jī)床設(shè)計小組所編指導(dǎo)資料查得與HY63BⅡ型滑臺配套的其它部件為:
立柱:型號CL63A
立柱底座:型號CD63
由以上資料即可作出機(jī)床總體設(shè)計的“三圖一卡”具體見圖紙和該說明書的附錄部分。
附件清單
序號內(nèi)容備注
1組合鉆床聯(lián)系尺寸圖B9912027-ZZC-80TA0一張（手工圖）
2組合鉆床主軸箱裝配圖B9912027-ZZCZZX-80TA0一張
3減速器箱體加工工序圖B9912027-JGGX-80TA1一張
4減速器箱體加工示意圖B9912027-JGSY-80TA1一張
5齒輪B9912027-ZZCZZX-80T-01A3一張
6齒輪套B9912027-ZZCZZX-80T-02A3一張
7導(dǎo)套B9912027-ZZCZZX-80T-03A3一張
8電機(jī)齒輪B9912027-ZZCZZX-80T-04A3一張
9蓋B9912027-ZZCZZX-80T-05A3一張
10鍵套B9912027-ZZCZZX-80T-06A3一張
11手柄軸B9912027-ZZCZZX-80T-07A3一張
12套筒B9912027-ZZCZZX-80T-08A3一張
13油杯B9912027-ZZCZZX-80T-09A3一張
14葉片油泵B9912027-ZZCZZX-80T-10A3一張
15傳動軸B9912027-ZZCZZX-80T-11A3一張
16軸B9912027-ZZCZZX-80T-12A3一張
17軸承蓋B9912027-ZZCZZX-80T-13A3一張
18軸承透蓋B9912027-ZZCZZX-80T-14A3一張
19生產(chǎn)率計算卡一份
目錄
0引言1
1立式組合鉆床總體設(shè)計概述3
1.1零件加工工序圖3
1.2零件加工示意圖3
1.2.1鉆頭的選擇3
1.2.2導(dǎo)向選擇:4
1.2.3主軸的選擇4
1.2.4接桿的選擇5
1.3動力部件的選擇5
1.3.1動力部件的功率選擇5
1.3.2主軸箱最大輪廓尺寸的選擇6
1.3.3主軸箱鉆模板工件等相互之間位置及尺寸6
1.3.4動力循環(huán)的選擇7
1.4機(jī)床聯(lián)系尺寸圖7
1.4.1機(jī)床裝料高度的確定7
1.4.2夾具輪廓尺寸的確定7
1.4.3中間底座尺寸的確定7
1.4.4主軸箱各尺寸的確定7
1.4.5滑臺的選擇7
1.4.6動力箱的選擇8
1.4.7其它配套部件的選擇8
2組合鉆床主軸箱的設(shè)計8
2.1繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖8
2.2主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動力計算11
2.2.1主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇11
2.2.2主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定12
2.2.3主軸箱動力計算12
2.3傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算14
2.3.2主軸箱的和手柄設(shè)置17
2.3.3傳動軸直徑的確定:17
2.4主軸箱坐標(biāo)系計算18
2.5主軸箱上變位齒輪系數(shù)的計算24
2.6繪制坐標(biāo)檢查圖26
2.7主軸箱中軸的校核計算26
2.8齒輪強(qiáng)度的校核計算28
2.9其它31
2.9.1主軸箱中軸的支承軸承的類型選擇31
2.9.2軸上零件的固定與防松31
2.9.3主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計32
2.9.4油的選擇、密封件的選擇32
2.9.5主軸箱的安裝定位33
結(jié)束語34
二、數(shù)控機(jī)床外觀造型設(shè)計
在數(shù)控機(jī)床外觀造型設(shè)計過程中，堅持下列基本原則：
（1）數(shù)控機(jī)床的色彩設(shè)計要滿足以下特點：第一，色彩的表達(dá)要與機(jī)床的相應(yīng)功能相統(tǒng)一，在不同功能部位設(shè)計不同的色彩進(jìn)行區(qū)分。第二，根據(jù)人機(jī)協(xié)調(diào)的原則，采用偏中性的色彩設(shè)計，降低工人的疲勞感。第三，色彩的設(shè)計要與相應(yīng)的工作環(huán)境協(xié)調(diào)，不同的環(huán)境采用不同的色彩，比如在寒冷的環(huán)境用暖色調(diào)，高溫環(huán)境用冷色調(diào)。第四，美學(xué)原則，在外觀色彩設(shè)計時要搭配適當(dāng)色彩帶給人美得心里感受。第五，符合企業(yè)的品牌形象，對同一品牌機(jī)床的色彩設(shè)計要大體上同一并具有一定的延續(xù)性，有利于建立長久的品牌形象認(rèn)知。
（2）形態(tài)設(shè)計的原則，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計要符合單純化原則，堅持簡潔、大方的形態(tài)設(shè)計。首先，在加工制造中均衡與穩(wěn)定的形態(tài)更容易讓人產(chǎn)生安全感。其次，機(jī)床形態(tài)設(shè)計要在單純、穩(wěn)定和均衡的基礎(chǔ)上，做到變化與統(tǒng)一相互結(jié)合，減少單調(diào)、刻板的感覺。
（3）人機(jī)工程設(shè)計原則。數(shù)控機(jī)床的人機(jī)工程設(shè)計就要符合安全性，又要滿足易用性。在外觀設(shè)計時必須重點考慮操作人員的安全，在任何工作環(huán)境下都能保證操作人員的安全，要讓數(shù)控機(jī)床在外觀上能夠直觀區(qū)分功能區(qū)域，觀察窗口、操作面板、拉門把手、按鍵大小等的位置設(shè)置要合理科學(xué)，符合一般人的操作習(xí)慣。
（4）綠色機(jī)床原則。在數(shù)控機(jī)床設(shè)計時，既要采用合理科學(xué)的結(jié)構(gòu)，以降低加工過程中的能量消耗，又要盡量使用可再生材料，有效使機(jī)床輕量化。
三、數(shù)控機(jī)床外觀造型設(shè)計的發(fā)展趨勢
對數(shù)控機(jī)床行業(yè)來說，重視產(chǎn)品的外觀造型，不僅僅出于對美的追求，更多的是為了適應(yīng)市場的變化和需求，維護(hù)企業(yè)形象，提高品牌價值，更好地提高企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。
1.符合“以人為本”的設(shè)計理念
“以人為本”的設(shè)計理念是當(dāng)今數(shù)控機(jī)床設(shè)計理念的發(fā)展趨勢，因為機(jī)器始終為人輔助，由人來操作，只有在設(shè)計中關(guān)注“人”的因素，才能符合人類的可持續(xù)發(fā)展這一需求。
這次我們設(shè)計的是錫柴缸蓋加工線的第1臺機(jī)床，該機(jī)床是粗銑缸蓋頂面機(jī)床。缸蓋毛坯上料，底面三點定位，頂面夾緊，銑削主軸既有縱向移動，又有橫向移動，機(jī)床要求除了必須達(dá)到產(chǎn)品精度、銑削的各項參數(shù)外，機(jī)床環(huán)保也成為一項重要的驗收指標(biāo)。為此我們設(shè)計的環(huán)保方案設(shè)計就包括了全封閉防護(hù)、油霧分離裝置、上排裝置和上供裝置。設(shè)計、制造、安裝完成后，又經(jīng)過多次現(xiàn)場的試驗和修改，完全達(dá)到了機(jī)床的各項環(huán)保要求。機(jī)床總體方案設(shè)計簡圖見圖1。
2機(jī)床全封閉防護(hù)及油霧分離裝置
眾所周知，機(jī)床行業(yè)一般都是加工中心進(jìn)行全封閉防護(hù)，因為同一規(guī)格的加工中心的結(jié)構(gòu)、主軸運動(均在X、Y平面內(nèi))方式完全一樣，根據(jù)加工中心的這種通用性可以對機(jī)床進(jìn)行很好的封閉防護(hù)設(shè)計。而組合機(jī)床則不同，針對不同的產(chǎn)品、不同的工序，每臺機(jī)床的加工內(nèi)容、主軸結(jié)構(gòu)和切削運動方式各不相同，都是專用設(shè)計，而且在此之前國內(nèi)機(jī)床也沒有可以借鑒的封閉防護(hù)結(jié)構(gòu)，這就為本次設(shè)計增加了不小的難度。本臺組合機(jī)床的銑削主軸為臥式主軸，切削形式既有縱向移動，行程450mm，又有橫向移動，行程1450mm。主軸運動屬于一種較為復(fù)雜的、具有典型意義的形式，封閉防護(hù)設(shè)計的難點就在于對機(jī)床的運動部分(即主軸的兩個切削方向)進(jìn)行全封閉防護(hù)(其他部分如頂面、側(cè)面等非運動部分使用常規(guī)的防護(hù)板固定在合適的支架上封閉就可以，這里不做介紹)，最終我們設(shè)計完成的封閉防護(hù)方案設(shè)計總圖見圖2。
2.1銑頭縱向運動的防護(hù)設(shè)計
銑削主軸做縱向運動時的防護(hù)方案設(shè)計如圖2所示，主軸防護(hù)罩安裝在銑削主軸的滑座上，和主軸相連接固定的部分根據(jù)銑削主軸外形而設(shè)計，它和主軸同步做縱向運動，長度要滿足總行程450mm，在機(jī)床中間的防護(hù)板上加工有和主軸防護(hù)罩輪廓同樣形狀的方洞，與主軸防護(hù)罩四周間隙為5mm，同時四周安裝有軟密封橡膠板，這樣既可以滿足主軸做縱向運動，又可以有效防止切削液從間隙處外溢。
2.2銑頭橫向運動的防護(hù)設(shè)計
銑削主軸做橫向移動的防護(hù)要求為:要完全封閉，要滿足銑頭橫向移動行程1450mm，運行速度在500～8000mm/min之間，運行可靠。因此設(shè)計的總體方案設(shè)計為:如圖2所示，左、右內(nèi)防拉板收縮、拉開行程滿足1450mm;拉板上部支撐在上支撐導(dǎo)軌上，為主支撐，下端支撐在移動工作臺的導(dǎo)軌上，為輔助支撐，由于結(jié)構(gòu)限制上下兩導(dǎo)軌不在一個立面上，故拉板上下形狀成一定角度;拉板兩邊由左、右內(nèi)外支架固定，在主軸滑座下的高度墊兩側(cè)安裝有左、右內(nèi)支架，可隨銑頭做橫向移動，為移動端，在移動工作臺滑座的兩側(cè)安裝有左、右外支架，為固定端，左右滑板的兩側(cè)就分別安裝在固定端和移動端的支架上，安裝調(diào)整完畢就可以滿足銑頭橫向移動時的封閉防護(hù)。在這個銑頭橫向運動內(nèi)防的的研制過程中，我們有幾點總結(jié):(1)內(nèi)防拉板的高度要盡可能低，高度越高，運行越不可靠，就需要更為復(fù)雜的防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和空間，為此，我們后來將銑削電動機(jī)重新設(shè)計安裝在銑頭后面，不在封閉防護(hù)區(qū)域。即便如此，本次設(shè)計的拉板可運行高度也已達(dá)到1790mm(圖2)。經(jīng)試驗，本防護(hù)結(jié)構(gòu)運行高度在2000mm以內(nèi)可以可靠實現(xiàn)。(2)內(nèi)防拉板上面豎直部分和下面傾斜部分之間的角度不易太小，夾角越接近180°即越?jīng)]有夾角，越容易實現(xiàn)，本次最終成品后的角度為120°(圖2);連接左右拉板各層之間的鉸鏈條應(yīng)各為2套，分別安裝在拉板上面的豎直部分和下面的傾斜部分后。(3)要滿足機(jī)床銑頭可靠的運行及速度，封閉防護(hù)拉板必須有可靠的支撐、導(dǎo)向和限位。用于安裝封閉防護(hù)拉板固定端的支架如果安裝在地面或者外防護(hù)支撐上，如果沒有上支撐導(dǎo)軌，或者對拉板不限位，都會導(dǎo)致封閉防護(hù)的拉板錯位、損壞。經(jīng)過重設(shè)計、改進(jìn)、分析試驗得出，應(yīng)先將移動工作臺的導(dǎo)軌作為基準(zhǔn)面，左、右內(nèi)外支架(固定端)需安裝在移動工作臺滑座上，這樣支架與拉板的結(jié)合面對導(dǎo)軌基準(zhǔn)面的垂直度等精度要求會得到可靠保證;內(nèi)防拉板上端在上支撐導(dǎo)軌上通過滾輪運行，以減小摩擦力，上支撐導(dǎo)軌為主支撐導(dǎo)軌，是有精度、熱處理要求的矩形鋼板，其兩側(cè)安裝在左右外支架(固定端)上，兩側(cè)面滾輪限位，如圖3a(為圖2中Ⅰ處的局部放大圖)所示，這個上支撐導(dǎo)軌在左右外支架上帶有可調(diào)機(jī)構(gòu)，可左右上下微調(diào)，用于保證其于基準(zhǔn)導(dǎo)軌之間的平行度以及內(nèi)防拉板安裝完成后的垂直度要求，調(diào)整測試各項指標(biāo)合格后，螺釘擰緊，可以使用;內(nèi)防拉板下端在基準(zhǔn)導(dǎo)軌上通過滾輪運行，一側(cè)面滾輪限位，為輔助支撐，如圖3b(為圖2中Ⅱ處局部放大圖)所示。以上就完成了對銑頭運動部分的全部封閉防護(hù)的設(shè)計?，F(xiàn)場設(shè)計制作完成后的內(nèi)防圖片如圖4所示。
2.3油霧分離裝置
油霧分離裝置根據(jù)最終機(jī)床形成的封閉空間大小選擇符合參數(shù)的裝置安裝在機(jī)床封閉防護(hù)的頂部，將銑削加工產(chǎn)生的含塵或有害物質(zhì)的氣體分離，分離出來的油霧可按照機(jī)床廢油處理，過濾后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的干凈空氣可以直接回流到工作區(qū)域。
3上排、上供裝置及管路
以往組合機(jī)床的冷卻排屑一般是地溝排屑或者是開放式排屑，這樣經(jīng)常就會看到加工現(xiàn)場機(jī)床或冷卻水箱附近到處是冷卻液，車間污染嚴(yán)重。該機(jī)床的冷卻和排屑采用空中架管，集中處理的方式，如圖5所示。冷卻液通過用戶車間的空中管路輸送到各臺機(jī)床，每臺機(jī)床如果有壓力和精度等特殊需要，需設(shè)計上供裝置，即將冷卻液進(jìn)行二次加壓及過濾，按需要的冷卻流量、壓力及精度提供給各臺機(jī)床。本臺機(jī)床要求具有冷卻、沖屑功能，冷卻液壓力0.5MPa，過濾精度50～80μm，同時還需具有沖洗夾具的定位面功能，沖洗的冷卻液壓力0.5MPa，過濾精度30μm。為此我們設(shè)計的方案設(shè)計為:將用戶主管路的冷卻液接入本機(jī)床的冷卻主管路，因該冷卻液滿足本機(jī)床的冷卻、沖屑的流量及精度要求，可以直接走管進(jìn)入機(jī)床內(nèi)部所需部位;但冷卻主管路的冷卻液達(dá)不到?jīng)_洗夾具定位面的精度要求，需設(shè)計上供裝置。該上供裝置包括有外部先導(dǎo)式電磁閥、自清洗過濾器、球閥及壓力傳感器等，當(dāng)冷卻液經(jīng)過上供裝置后達(dá)到了機(jī)床所需的冷卻精度，再經(jīng)機(jī)床走管提供給夾具定位面。當(dāng)加工完后的切屑和冷卻液進(jìn)入排屑器輸送到上排裝置中，上排裝置具有斷屑功能，將切屑及冷卻液通過高壓泵抽到用戶車間的空中管路中，重力回液進(jìn)入車間過濾機(jī)組中進(jìn)行統(tǒng)一的過濾處理。
2數(shù)控機(jī)床組成及其優(yōu)化設(shè)計方案
為了提升工程的效益，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床體系的健全是必要的，這需要針對數(shù)控機(jī)床應(yīng)用過程中的各種問題進(jìn)行分析，比如進(jìn)行數(shù)控機(jī)床構(gòu)成、程序編制等的分析，進(jìn)行程序載體等的分析，保證數(shù)控機(jī)床自動加工零件的良好應(yīng)用。這離不開良好的加工零件的工藝分析，保證零件坐標(biāo)的基礎(chǔ)坐標(biāo)體系的相對位置優(yōu)化。通過對機(jī)床及其零件的安裝位置的協(xié)調(diào)，更有利于提升刀具及零件的效益，保證其滿足尺寸參數(shù)的應(yīng)用需要。這就需要實現(xiàn)機(jī)床安裝位置及零件的協(xié)調(diào)，保證刀具及零件的良好協(xié)調(diào)性，滿足尺寸參數(shù)的應(yīng)用需要，這離不開零件加工工藝體系的健全，實現(xiàn)其加工順序的協(xié)調(diào)性，實現(xiàn)切削加工工藝參數(shù)的健全，保證輔助裝置的良好工作。在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用過程中，為提升工作效益，進(jìn)行數(shù)控代碼體系的健全是必要的，這涉及到電脈沖信號模式的應(yīng)用，將其進(jìn)行數(shù)控裝置的有效應(yīng)用，做好數(shù)控裝置及強(qiáng)電控制裝置的協(xié)調(diào)工作，這是數(shù)控機(jī)床良好工作的核心，從而進(jìn)行輸出位置的脈沖信號的回饋。當(dāng)然，這也需要進(jìn)行數(shù)控裝置系統(tǒng)軟件的應(yīng)用，做好邏輯電路的編譯工作。進(jìn)行相關(guān)機(jī)床部分的控制，需要做好規(guī)定運算及其相關(guān)的邏輯處理，進(jìn)行有關(guān)信號及其動作的協(xié)調(diào)。這離不開驅(qū)動系統(tǒng)及位置檢測裝置環(huán)節(jié)的應(yīng)用，保證伺服驅(qū)動系統(tǒng)體系的健全，實現(xiàn)驅(qū)動裝置的良好設(shè)置，從而滿足數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)分析。在這個環(huán)節(jié)中，機(jī)床的機(jī)械部分也扮演著重要的地位，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用部分是非常多的，比如主運動部件、進(jìn)給運動執(zhí)行部件，比較常見的應(yīng)用方式是工作臺、拖板及傳動部件，這些都是實現(xiàn)支撐性工作的關(guān)鍵，為了提升工作效益，進(jìn)行相關(guān)工作步驟的冷卻是必要的，需要保證輔助裝置的協(xié)調(diào)。在數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)化方案中，做好硬件部分的控制是必要的。數(shù)控銑床系統(tǒng)需要進(jìn)行銑床專用數(shù)控器的應(yīng)用，滿足半閉環(huán)數(shù)數(shù)控系統(tǒng)的工作要求，在基本結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，進(jìn)行機(jī)床本體、銑床專用數(shù)據(jù)器等的協(xié)調(diào)是必要的。在其系統(tǒng)硬件的應(yīng)用過程中，需要做好銑床專用數(shù)控器的應(yīng)用，做好信號板的控制工作，進(jìn)行交流伺服驅(qū)動器如交流伺服電機(jī)的應(yīng)用，從而實現(xiàn)無刷直流電機(jī)及無刷直流電機(jī)驅(qū)動器的應(yīng)用，以滿足實際工作的要求，其中也涉及到很多的工作步驟要求。
在數(shù)控系統(tǒng)操作過程中，做好軟件設(shè)計的工作是必要的，從而落實好銑床專用數(shù)控器的應(yīng)用方案，保證數(shù)控銑床的系統(tǒng)效益的提升，這里我們也要進(jìn)行銑床專用數(shù)控器參數(shù)的設(shè)置，針對其應(yīng)用程序，做好編輯輸入工作，滿足程序設(shè)計的諸多要求，按照其具體指令完成規(guī)定工作。在參數(shù)設(shè)置過程中，需要應(yīng)用到相關(guān)的參數(shù)設(shè)置方法，保證參數(shù)修改模式的更新應(yīng)用，做好參數(shù)修改效益的應(yīng)用工作。需要進(jìn)行分辨率情況的分析，認(rèn)真的做好分析，更有利于進(jìn)行機(jī)械軸向轉(zhuǎn)動裝置的應(yīng)用，實現(xiàn)伺服電機(jī)回授脈波數(shù)的正常應(yīng)用。這離不開工作臺的良好設(shè)計，保證不同工廠的設(shè)置優(yōu)化，保證伺服馬達(dá)的良好安裝，從而滿足工作臺的工作需要，實現(xiàn)參數(shù)的良好設(shè)定，進(jìn)行工作臺方向的修正。進(jìn)行數(shù)控銑床的實際情況的不同軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的控制，滿足當(dāng)下馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向的設(shè)定要求。在這個階段中，需要實現(xiàn)不同軸的最高進(jìn)給速度的控制，針對數(shù)控銑床的應(yīng)用趨勢，保證不同軸的行距的控制，進(jìn)行過高速度的控制，從而有效應(yīng)對其沖擊情況，保證電機(jī)工作的良好開展。這些工作的協(xié)調(diào)，離不開各軸的最高進(jìn)給速度的控制，滿足不同軸向的進(jìn)給速度控制需要。在這些工作的優(yōu)化過程中，進(jìn)行程序的選擇是必要的，這里可以進(jìn)行H4C-M銑床專用數(shù)控器的應(yīng)用，在這些程序工作過程中，可以進(jìn)行相關(guān)程序編輯及執(zhí)行工作。在其程序選擇過程中，可以進(jìn)行編輯及程序選擇，進(jìn)入程序選擇模式，通過對輸入鍵及選取鍵的選擇，以滿足當(dāng)下工作的開展。在實際操作中，進(jìn)行程序的畫面選擇也是必要的，從而滿足舊程序的應(yīng)用需要，在舊程序的修改及應(yīng)用中，需要針對不同情況，進(jìn)行工作方式的協(xié)調(diào)，進(jìn)行指令的增加或者修改，保證程序語句區(qū)的良好操作，保證其所增加指令的單節(jié)的移動。在數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)進(jìn)行相關(guān)指令字?jǐn)?shù)的添加或修改。在程序語句區(qū)，需要將光標(biāo)移動到所刪除指令中，在數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)，需要進(jìn)行相關(guān)指令所需字母的輸入。在程序語句區(qū)，可以進(jìn)行單節(jié)的插入，將其光標(biāo)進(jìn)行所需單節(jié)程序的插入。在數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)，可以進(jìn)行插入單節(jié)的第一個指令的字母或者是數(shù)字，再進(jìn)行輸入鍵的按下。從而保證單節(jié)的刪除。在程序語句區(qū)，需要將光標(biāo)移動到需要刪除的單節(jié)處，再進(jìn)行刪除鍵的按下。在數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，進(jìn)行機(jī)械部分的分析是必要的，從而進(jìn)行機(jī)床本身誤差及其所需要加工零件精度的分析，更好地落實好機(jī)床的誤差補(bǔ)償控制。在數(shù)控銑床的工作應(yīng)用中，進(jìn)行數(shù)控技術(shù)、電子技術(shù)等的協(xié)調(diào)是必要的，這需要滿足機(jī)床設(shè)計的諸多理論，保證數(shù)控機(jī)床的加工工作，從而滿足機(jī)械設(shè)計制造的工作要求。為了實際工作的要求，需要協(xié)調(diào)好機(jī)械設(shè)計及自動化應(yīng)用方向。
2曲線槽輪機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計誤區(qū)及缺陷分析
設(shè)計誤區(qū)：曲線槽輪設(shè)計者片面認(rèn)為曲線槽輪在運動過程中其自由度是恒定不變的，值固定是1，忽略了自由度的瞬時變化，對機(jī)構(gòu)運動的不確切影響。在實際操作中，機(jī)構(gòu)會產(chǎn)生相對瞬心和自由度瞬變，兩者對機(jī)構(gòu)的運動皆可產(chǎn)生不同程度的影響，使得槽輪從動件不能按照設(shè)計者原定的運動規(guī)律執(zhí)行運作。設(shè)計誤區(qū)：壓力角過大，使得機(jī)構(gòu)傳動性能較差。壓力角一般指的是接觸輪廓法線和從動件的速度方向之間所形成的銳角，其值一般在50觷~70觷之間，不可超過90觷，才能確保機(jī)構(gòu)可以在一定的傳動效率下正常工作。然而曲線槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中，當(dāng)圓銷處在α=0的位置上時，接觸輪廓法線正好與槽輪從動件的速度方向相互垂直，壓力角達(dá)到了90觷，故增加了接觸面的摩擦，使得機(jī)構(gòu)容易卡死，甚至無法轉(zhuǎn)動。綜上所述，均表明了曲線槽輪代替直線槽輪確實存在一些誤區(qū)和缺陷，為改善這一問題，本文提出了組合輪廓線槽輪機(jī)構(gòu)，一個槽輪機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計，以待可以結(jié)合直線槽輪和曲線槽輪的各大優(yōu)勢，設(shè)計出既能消除圓銷入口處的柔性沖擊，又能保證機(jī)構(gòu)在加速度換向段擁有良好的運動和動力性能的槽輪機(jī)構(gòu)。
3組合輪廓線槽輪機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計思路及要點
組合輪廓線槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計是囊括了直線和曲線的優(yōu)勢，將二者串聯(lián)在一起，提高槽輪從動件的運動性能，從而實現(xiàn)槽輪機(jī)構(gòu)具備確切運動規(guī)律的目的。在設(shè)計過程中，有幾個設(shè)計要點值得重視。
3.1槽輪運動參數(shù)問題
首先，在撥盤圓銷進(jìn)入槽輪的那一瞬間，其速度和加速度應(yīng)該為零；其次，速度和加速度的曲線在槽輪曲線與直線相交部分出應(yīng)該保持連續(xù)和光滑。在確定以上邊界條件之后，才可以確定從動件的運動規(guī)律，進(jìn)而可以求得槽輪機(jī)構(gòu)的理論輪廓線。
3.2避免運動過程中出現(xiàn)失真現(xiàn)象
出現(xiàn)運動失真，主要是因為圓銷中心沒有沿著理論輪廓線進(jìn)行運動，故在設(shè)計中應(yīng)確保圓銷中心在前半段與后半段的錢和時順著同一條理論輪廓線進(jìn)行運動，所以實際的輪廓線應(yīng)該是由不對稱的等距曲線組成的。在以上設(shè)計要點均滿足之后設(shè)計的組合輪廓線槽輪機(jī)構(gòu)的幾何模型如圖2所示。
4組合輪廓線的應(yīng)用研究
本文以某一膠印機(jī)的遞紙機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行分析研究組合輪廓線的相關(guān)應(yīng)用情況。該膠印機(jī)的遞紙機(jī)構(gòu)原先采用的是五工位的直線槽輪機(jī)構(gòu)，正如上文所說，該機(jī)構(gòu)存在柔性沖擊，并且在紙張傳送和交接的時候該現(xiàn)象最為明顯，會產(chǎn)生很大的沖擊振動，所以嚴(yán)重影響著遞紙的精度和套印的精度，且在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率上也受到限制。在新型的槽輪設(shè)計中，將采用直線槽輪和曲線槽輪聯(lián)合設(shè)計的方法，就可以有效消除在圓銷進(jìn)入和退出槽口時，遞紙牙在牙臺上取紙時的柔性沖擊，所以在完成紙張交接的過程時不會有精度上的影響。新型槽輪輪廓線的形狀圖如圖3所示。
1.1材料變元
現(xiàn)實生活中很多種材料都可以用來設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結(jié)構(gòu)類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結(jié)構(gòu)模式。比如說：在進(jìn)行鋼材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，零件的截面面積越大，材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就越大、越硬；在鐵材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了使結(jié)構(gòu)變強(qiáng)變硬，人們通常使用加強(qiáng)筋和隔板的方法；在塑料材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，塑料件的筋板和壁厚應(yīng)該無差而別且對稱均勻。
1.2數(shù)量變元
在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)當(dāng)中主要包括以下幾個方面，即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構(gòu)成了產(chǎn)品本身，如果想要將機(jī)械的結(jié)構(gòu)目的進(jìn)行改變，那么就可以通過調(diào)節(jié)上述結(jié)構(gòu)元素而實現(xiàn)。就好比在鑄件的過程中，是希望越簡單便捷越好的。能夠節(jié)省一些不必要的零件配置，又能在安裝的時候方便人們的使用，這在無形中就提高了工作效率，比如安裝一個螺絲釘?shù)臅r候，如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結(jié)合在一起的模式去安裝，那么就需要最少三個步驟，但是如果把它們設(shè)計為一體的話，就可以大量地節(jié)省安裝的時間，提高了效率。
1.3位置變元
在實際操作過程中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的元素之間的位置是可以進(jìn)行調(diào)換的，這樣可以無形中使結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計更加完善。比如，零件的焊縫位置應(yīng)該對應(yīng)中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產(chǎn)品的變形。除此之外，零件的擺放問題也十分重要，如果雜亂無章則會大大阻礙操作速度。
1.4尺寸變元
零件的尺寸必須符合使用的標(biāo)準(zhǔn)才行，必須在各項標(biāo)準(zhǔn)合格之后才可以進(jìn)行操作，比如：在冷沖壓彎這一工藝中，就需要零件按照既定的需求進(jìn)行彎曲，如果零件在加工的過程中，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的彎度，那么就算是一個成品，不需要再度進(jìn)行加工。如果不符合產(chǎn)品的需求那么還需要進(jìn)一步的加工整形來達(dá)到產(chǎn)品的要求。
1.5形狀變元
機(jī)械整體的結(jié)構(gòu)目的可以通過調(diào)整零件的形狀或者改變其規(guī)格的大小而實現(xiàn)。比如在彈簧的生產(chǎn)過程中需要考慮多個問題，首先是彈簧的大小及其相對的螺絲墊圈的規(guī)格，能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合，就需要設(shè)計出不同規(guī)則的產(chǎn)品，無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行，如果零件之間的距離過大，或者不能夠?qū)毫τ行诤?，那么零件在安裝過后就不算是合格，如果這一類零件銷售在市場中，很可能造成一系列事故，那么為了防止拉簧因為這些問題而失去使用效率，就勢必要將彈簧的設(shè)計空間放大，并且實現(xiàn)它的自身獨特性，即使它在單獨使用的過程中也可以實現(xiàn)跟其他零件的配合。
1.6分析連接變元
一是聯(lián)接方法，主要的模式有焊接、膠結(jié)以及螺紋聯(lián)接等方式。二是聯(lián)接的方式，根據(jù)結(jié)構(gòu)類型的不同而不同，因此為了豐富聯(lián)接方式以及尋找到最為契合的聯(lián)接方式，各個聯(lián)接的結(jié)構(gòu)以及聯(lián)接的方式都可以進(jìn)行相對應(yīng)的合理調(diào)整。比如：針對一些需要拆卸的零件，如果在聯(lián)接的方式上不能選擇好，那么就會在聯(lián)接和拆卸方面造成一定的困難，此類的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所購買的一些產(chǎn)品，像是隨聲聽的后蓋，就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續(xù)使用，這樣的結(jié)構(gòu)也方便用戶使用，從未為其提供便捷的操作模式。
1.7分析工藝變元
零件在產(chǎn)生之前，往往會有其自己的設(shè)計圖紙，而設(shè)計圖紙上面的結(jié)構(gòu)內(nèi)容直接決定了產(chǎn)品屬于何種工藝級別的零件，因為每一個設(shè)備的零件都不是完全相同的，所以零件的設(shè)計以及成本也千差萬別，如果設(shè)計工藝在產(chǎn)品出產(chǎn)之前沒有得到完善，那么勢必會影響到零件自身的質(zhì)量，一旦零件沒有合乎要求，那么產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)就會受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對于零件圖紙的研究必須給予深度的重視，現(xiàn)在的加工技藝正呈現(xiàn)著不斷創(chuàng)新和完善的趨勢，但是問題也就隨之而來，這些加工工藝雖然具有創(chuàng)新性，但是還不夠成熟，并非達(dá)到了理想中的需求，因此還需要進(jìn)一步的對此加大研究的力度。
2機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的嘗試及優(yōu)化測評
2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新嘗試
防腐劑在石油以及一些石化設(shè)備中具有十分重要的作用，下文以其為例，闡述變元法在其中重要的作用。石油和石化設(shè)備必須進(jìn)行防腐蝕性的設(shè)計，這樣一來，在設(shè)計的最初就應(yīng)該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素，從而采取必要的保護(hù)和防治措施，主要有以下幾個方面。首先，在總體的設(shè)計上面，對停車間給予了嚴(yán)格的要求，不能堆放雜亂，不能潮濕，不能含有其他不利于防腐的物質(zhì)存在。其次，設(shè)備的使用年限與設(shè)備本身一些極為細(xì)小的間隙區(qū)有著十分重大的聯(lián)系，這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發(fā)生腐蝕問題，或者這些縫隙人是無法憑借手工去進(jìn)行操作控制的，就像是一些產(chǎn)品的焊接點，這些產(chǎn)品貌似看起來已經(jīng)不存在腐蝕的可能，但是難免會有看不到的縫隙存在，應(yīng)該進(jìn)行必要的封存和填補(bǔ)，或者干脆將縫隙擴(kuò)大，這樣便于對其進(jìn)行維修補(bǔ)救和防護(hù)。再次，溫度較高以及質(zhì)量較高的濃度階梯，局部勢差問題往往在這種情況和產(chǎn)品中產(chǎn)生，一旦發(fā)生了腐蝕則不可控制。此外，每一種金屬都有著自己獨特的屬性，產(chǎn)品在構(gòu)建的過程中不一定是一種金屬構(gòu)建而成，多半是幾種金屬共同組合而成，但是不同的金屬勢必會產(chǎn)生接觸面的腐蝕，應(yīng)該對此進(jìn)行絕緣處理。最后，面積越小腐蝕的點也就越小，因此要針對產(chǎn)品的不同設(shè)計縮小表面積從而減少腐蝕。
2.2對機(jī)械結(jié)構(gòu)變元創(chuàng)新設(shè)計的優(yōu)化評測
機(jī)械結(jié)構(gòu)在完成變元創(chuàng)新實踐之后。要根據(jù)目前的性能以及使用效果進(jìn)行一個綜合的測評，首先要進(jìn)行模糊測評，運用理論研究和一些理想化的模型設(shè)計一種測評模式，但是這種測評模式并不是實際操作中的模型，而是通過一定的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)先進(jìn)的設(shè)計理念和規(guī)劃，對其進(jìn)行變化創(chuàng)新設(shè)計的檢測。在測試的過程中測試者憑借自己多年的使用經(jīng)驗和研究理念進(jìn)行對其綜合評價的過程，并根據(jù)現(xiàn)有的先進(jìn)思維對其進(jìn)行構(gòu)建，在測試的過程中還需要考慮到社會實際問題，產(chǎn)品在經(jīng)過變元之后，使用方面是否安全，便捷，可維修性是否達(dá)到了指標(biāo)，并且要將邏輯推理的思維運用到其中，選擇出使用其整體變元的方案，最后針對已經(jīng)選擇好了的方案，進(jìn)行進(jìn)一步地修改和完善，從而作用于產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)建當(dāng)中，服務(wù)于產(chǎn)品的整體功能。
1.1教學(xué)內(nèi)容過于防范
目前，機(jī)械設(shè)計這門課程包含的內(nèi)容較多，有機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計。機(jī)械設(shè)計包括材料、力學(xué)、熱處理、機(jī)械原理、公差與配合、機(jī)械零件、機(jī)械CAD等內(nèi)容，所涉及的知識層面較廣，教學(xué)內(nèi)容較散，且與其他課程有著很多重復(fù)，如機(jī)械設(shè)計學(xué)科中有一項螺紋連接的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。可見，教學(xué)范圍與機(jī)械設(shè)計這門學(xué)科的學(xué)習(xí)原則不相符合。又如，減速器的類型、樣式和設(shè)計參數(shù)要求，和機(jī)械制圖中的減速器設(shè)計相關(guān)知識存在較高重復(fù)率，不僅在學(xué)科的學(xué)習(xí)層次上造成混亂，還浪費了學(xué)生的學(xué)習(xí)精力。
1.2與時俱進(jìn)能力不強(qiáng)
機(jī)械設(shè)計這門學(xué)科的實用性較強(qiáng)，同時其教學(xué)內(nèi)容隨著科技的不斷發(fā)展而不斷變化。所以，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容如果不進(jìn)行更新，很難滿足現(xiàn)代社會的需求。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計教學(xué)應(yīng)當(dāng)滿足工程性和技術(shù)性需求，同時也應(yīng)當(dāng)具備系統(tǒng)性。因此，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計學(xué)科緊隨時代的變化而改變，將傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)進(jìn)行時代元素的融入。如今，很多相關(guān)院校對機(jī)械設(shè)計教學(xué)中的設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備強(qiáng)度和運動學(xué)等技術(shù)的教學(xué)比較注重，教學(xué)力度也較大，使能源問題、環(huán)境問題的教學(xué)很少涉及。尤其是安全、人機(jī)關(guān)系、美學(xué)等社會因素和價值工程、周期費用分析等經(jīng)濟(jì)因素，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計教學(xué)無法滿足現(xiàn)代人們的生產(chǎn)需求。
1.3教學(xué)方式落后
很多相關(guān)院校對機(jī)械設(shè)計的教學(xué)仍然采用講學(xué)通用的原則，對于教學(xué)中的重點知識，讓學(xué)生采取理論知識記憶的灌輸性傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方法，而對這門學(xué)科的實際應(yīng)用教學(xué)涉及較少，僅僅加深了學(xué)生的相關(guān)知識或原理的理解。同時，缺乏案例式教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)以及討論啟發(fā)式教學(xué)，在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中沒有充足的時間進(jìn)行自主探索，嚴(yán)重阻礙學(xué)生對知識的理解與掌握，同時一定程度上阻礙了學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際工程問題能力的發(fā)展。因此，應(yīng)當(dāng)對機(jī)械設(shè)計教學(xué)體系進(jìn)行創(chuàng)新。
2創(chuàng)新機(jī)械設(shè)計教學(xué)體系措施
2.1調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
機(jī)械設(shè)計的學(xué)科教學(xué)內(nèi)容應(yīng)從實際出發(fā)，注重教學(xué)的整體性、實踐性以及創(chuàng)新性。如今，很多學(xué)生對于機(jī)械設(shè)計的基礎(chǔ)知識掌握不明確。所以，機(jī)械設(shè)計教學(xué)中應(yīng)當(dāng)遵循適度夠用的理論知識學(xué)習(xí)原則，可采取重點學(xué)習(xí)、部分理解等方式。首先，教學(xué)內(nèi)容要清晰精簡，要精簡機(jī)械設(shè)計這門課程的教學(xué)內(nèi)容，避免學(xué)生在相關(guān)知識的學(xué)習(xí)中產(chǎn)生知識重復(fù)。同時，在學(xué)生的實際應(yīng)用教學(xué)中，如實驗、實習(xí)、課程設(shè)計、社會調(diào)查、畢業(yè)論文以及課外科技活動等注重實踐運用的教學(xué)環(huán)節(jié)，不但要適度融入相關(guān)基礎(chǔ)知識，還要增加其課程。其次，要注重知識的整合。在機(jī)械設(shè)計的實際教學(xué)中，將其中關(guān)聯(lián)性與聯(lián)系性較大的知識急性整合學(xué)習(xí)。最后，在機(jī)械設(shè)計的教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)注重知識點的增設(shè)。不僅要注重知識的重點性，還要考慮知識的完整性，可以增設(shè)以電、液為動力的機(jī)構(gòu)組合，結(jié)合實際的典型機(jī)械等新內(nèi)容，使學(xué)生全面認(rèn)識現(xiàn)代機(jī)械，以適當(dāng)前生產(chǎn)實際需要，方便計算機(jī)輔助設(shè)計的應(yīng)用和推廣。
2.2加強(qiáng)學(xué)生能力培養(yǎng)
機(jī)械設(shè)計是一門極具實踐性的課程，過程中應(yīng)當(dāng)注重學(xué)生設(shè)計技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力為主要教學(xué)目的，同時注重學(xué)生工程意識、工程實踐能力、創(chuàng)新意識以及社會實踐能力的培養(yǎng)。實際教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)徹底摒棄傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式，在講解相關(guān)理論知識或原理時，注重培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)結(jié)論的能力。同時，在相關(guān)知識或原理的講解時，融入其在實踐中的應(yīng)用，堅持產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計教學(xué)的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、實踐性以及現(xiàn)代性。
2.3創(chuàng)新教學(xué)方法
目前，相關(guān)院校的招生多是面向全國，導(dǎo)致各種學(xué)生的機(jī)械設(shè)計學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不一。因此，要不斷創(chuàng)新如今的機(jī)械設(shè)計教學(xué)。教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)直觀教學(xué)，在學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識或原理的同時，讓學(xué)生接觸各類種機(jī)械、機(jī)構(gòu)、零件、部件、圖紙，提高學(xué)生相關(guān)知識或原理的實踐性。同時，教師也可以利用多媒體、電子教案、CAI課件以及錄像等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，借助計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和仿真軟件系統(tǒng)，開展機(jī)械設(shè)計的現(xiàn)代化、立體式教學(xué)。此外，教師在機(jī)械設(shè)計的實際教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)盡量減少相關(guān)知識或原理的理論推導(dǎo)，運用例證講清思路，加深學(xué)生對相關(guān)理論知識或原理理解，提高課堂教學(xué)效率。
2.4增加教學(xué)實踐
機(jī)械設(shè)計是一門較注重實踐運用的學(xué)科，教學(xué)時教師不能僅僅注重學(xué)生的知識學(xué)習(xí)，要更加重視學(xué)生的知識運用，如繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖。圖2為機(jī)構(gòu)簡圖的繪制步驟。以四桿機(jī)構(gòu)為例，結(jié)合日常見到的篩東西、磨豆腐等，布置設(shè)計任務(wù)。在四桿機(jī)構(gòu)的講解過程中，不斷提醒雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿、雙搖桿機(jī)構(gòu)分別有什么運動特性，能轉(zhuǎn)化為什么樣的運動形式，現(xiàn)實生活中有哪些物品用到了這些機(jī)構(gòu)，不斷啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考設(shè)計任務(wù)。一個機(jī)器少不了動力，因此課程中增加電動機(jī)的選用環(huán)節(jié)。學(xué)生設(shè)定自己運動機(jī)構(gòu)的各種參數(shù)后，按部就班選用電動機(jī)，由此掌握效率等概念，并對整體的機(jī)器建立一個大概的認(rèn)識。電動機(jī)選好后，考慮減速的問題。這時，可以引進(jìn)齒輪機(jī)構(gòu)（包括蝸輪蝸桿）、帶傳動、鏈傳動。齒輪機(jī)構(gòu)重點講傳動比的分配、計算及選用，對于漸開線的形成等和現(xiàn)場應(yīng)用聯(lián)系不密切的內(nèi)容可忽略不講。帶傳動、鏈傳動重點講傳動特點和應(yīng)用。此外，學(xué)習(xí)過程中要加入查手冊選材料環(huán)節(jié)，把時間用到應(yīng)用實踐上。
3結(jié)語
目前，我國機(jī)械設(shè)計教學(xué)體系仍然存在教學(xué)內(nèi)容過于龐雜、無法適應(yīng)時代的快速發(fā)展以及教學(xué)方式過于陳舊和落后等問題。因此，在機(jī)械設(shè)計實際教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生能力培養(yǎng)，同時不斷創(chuàng)新教學(xué)方法，以期為國家培養(yǎng)更多機(jī)械設(shè)計創(chuàng)新性人才。
作者:李愛軍 徐紅芹 王紅梅 單位:山東理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院
參考文獻(xiàn)
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（二）意中有境的意象表達(dá)云由氣生，是陰陽二氣聚合變化而成，中國古代哲人觀自然之云的形態(tài)取云之象繪制而成的云紋，它是中國古代哲學(xué)觀、自然觀和世界觀的有機(jī)統(tǒng)一體。云紋成為一種精神的圖形載體和標(biāo)示，表達(dá)了人們對吉祥、幸福的追求，對生命向往的獨特審美意境。這種獨特的審美意境是對云紋固有的意象的突破和升華，但并不是完全擺脫固有之象。王昌齡在《詩格》中說“：意境，亦張之于意而思之于心，則得其真矣?！笨梢钥闯鲞@種審美意境指的是內(nèi)心意識與外界事物的審美意象心靈相通的審美感受，所以云紋意中有境的意象表達(dá)就要求形象在盡意的過程中生成的一種獨特的審美意境，而云紋這種獨特的審美意境就造就了圖形創(chuàng)意設(shè)計中講求二次聯(lián)想的視覺思維方式。意象圖形的聯(lián)想特性就是運用意象圖形表現(xiàn)出受眾所熟知的圖形形態(tài)，啟發(fā)觀者通過意象圖形語言的聯(lián)想正確判斷出作品想要傳達(dá)的信息。[3]而二次聯(lián)想是指圖形在傳達(dá)出設(shè)計創(chuàng)意的同時，設(shè)計者又賦予圖形一種獨特的審美意境，給人以充分的想象空間。沒有意境的作品，直白的說教，把圖形簡單的當(dāng)成文字一樣的工具，有一說一，這就猶如無靈魂的軀殼一樣，雖存猶亡，也就是說通過二次聯(lián)想傳達(dá)出的意境是圖形創(chuàng)意設(shè)計的靈魂。在《名古屋香港著名畫家十三人展》的海報中（如圖2），可以看到在靳埭強(qiáng)先生的設(shè)計作品中透露出一種獨特的東方美學(xué)意境。
二、云紋形態(tài)在圖形創(chuàng)意設(shè)計中的應(yīng)用
在中國傳統(tǒng)的民族設(shè)計語言里，云紋獨特的造型方法大量的運用于現(xiàn)代圖形創(chuàng)意設(shè)計之中，其中主要包括有形態(tài)構(gòu)成的運用、象征符號的融合、抽象因素的提取等，并顯露出它獨特的應(yīng)用價值，形成了極具民族特色的設(shè)計語言。
（一）形態(tài)構(gòu)成的運用1.反轉(zhuǎn)相關(guān)反轉(zhuǎn)相關(guān)是指“正形與負(fù)形”“圖與底”視錯覺規(guī)律的運用。日本平面設(shè)計大師福田繁雄在《兩個不同性別的腿》宣傳海報的圖形創(chuàng)意設(shè)計中（如圖3），充分利用了正負(fù)形的重復(fù)手法，男人腿與女人腿在反復(fù)中閃爍不定，畫面充滿了趣味性，視覺效果簡潔明了，從中傳達(dá)出京王百貨的繁榮，也在更深入的探討了男人和女人之間的關(guān)系。2.重復(fù)再生明清時期流行的團(tuán)云紋造型，它的手法表現(xiàn)為通過單個云紋的重復(fù)組合加強(qiáng)圖形本身的視覺沖擊力，并與朵云紋相配合，整體的造型姿態(tài)構(gòu)成了一個從四面八方向中心聚攏的展開樣式。這種手法在圖形創(chuàng)意設(shè)計中被大量采用，通過單個形的不斷重復(fù)和有規(guī)律的組合從而使新的圖形具有強(qiáng)有力的視覺沖擊力，豐富的畫面效果是單一圖形無法達(dá)到的，透過重復(fù)的組織結(jié)構(gòu)關(guān)系，準(zhǔn)確的傳達(dá)出了畫面的某種邏輯關(guān)系。2008年北京奧運會祥云火炬的主體圖案就是采用了云紋的重復(fù)手法，將“吉祥、如意、和諧共生、生生不息”的中國傳統(tǒng)文化內(nèi)涵展現(xiàn)在了世人面前（如圖4）。奧運“祥云”火炬的傳遞也將中華民族精神與北京奧運會吉祥、祥和的信息傳遞到全世界，在火焰之下的中國云紋也成為最時尚的創(chuàng)意元素。[4]圖4祥云火炬3.移花接木移花接木是把兩種不同形態(tài)的造型通過嫁接融合的手法，重新組合成一個新的圖形的過程。秦代出現(xiàn)的云鳥紋深刻體現(xiàn)出了這種獨特的造型手法，在弧形的云紋頭部加上一個鳥頭，末端是云紋特有的S造型，凸顯了飛鳥的形象，但又隱含了云紋圖案的印跡，把云紋飄逸、灑脫的形態(tài)特點和鳥的形象進(jìn)行結(jié)合，形成了新的藝術(shù)效果。這種移花接木式的造型手法被大量應(yīng)在圖形創(chuàng)意設(shè)計中，是將圖形的某一特定元素與另一圖形元素進(jìn)行打破常規(guī)的組合，這個新圖形并不是原有圖形的簡單相加，而是一種超越或突變，以產(chǎn)生出新的含義。
（二）象征符號的融合云紋作為中國最具代表性的傳統(tǒng)圖形紋樣，它內(nèi)在體現(xiàn)了中華民族的傳統(tǒng)精神，為現(xiàn)代圖形創(chuàng)意設(shè)計灌注了民族傳統(tǒng)文化的品格，究其根源是它具有深刻的象征意義。從古至今，在云紋發(fā)展演變的過程中，積累了深厚的哲學(xué)文化內(nèi)涵。在中國人的心中“吉祥”一直是云紋最本質(zhì)的象征含義。中國古人曰：“吉者，福善之事；祥者，嘉慶之征”?？梢哉f追求吉祥如意是中華民族普遍的文化心理特征，而云紋自古就具有“吉祥”的象征意義。故宮現(xiàn)藏的金屬如意，它的頭部采用的是如意云紋造型。它是把傳統(tǒng)的云頭造型和內(nèi)部一條向內(nèi)彎曲的圓滑飄逸的曲線形兩者結(jié)合而成，充分的表達(dá)出“吉祥”的文化象征意義，也是人們追求吉祥如意文化心理特征的物態(tài)化表現(xiàn)。而現(xiàn)代圖形創(chuàng)意恰恰抓住了云紋這一圖形符號的文化象征意義，并把它融入其中形成了獨特的圖形語言。首屆中國元素國際創(chuàng)意大賽金獎作品，就把云紋這一文化象征符號運用到海報中的圖形創(chuàng)意設(shè)計中（如圖5），來表現(xiàn)“吉想如意”這一主題。他巧妙的抓住了云紋在中國傳統(tǒng)文化中的象征意義“吉祥如意”，通過夸張與變形把“吉祥如意”的“祥”與“吉想如意”的“想”進(jìn)行同構(gòu)，呈現(xiàn)出了獨特的設(shè)計意境，是傳統(tǒng)圖形創(chuàng)意理念和現(xiàn)代表現(xiàn)手法有機(jī)融合的成功作品。
（三）抽象因素的提取云紋就是古代先民用“觀物取象”的方式創(chuàng)造的圖形符號，是對自然之云形態(tài)的一種抽象提取，圖形創(chuàng)意設(shè)計的特征就是對事物抽象的設(shè)計過程，它是從眾多的事物中抽取出共同的、本質(zhì)性的特征，而舍棄其非本質(zhì)的特征，最終完成設(shè)計創(chuàng)意的一個圖形創(chuàng)造的過程。所以圖形創(chuàng)意設(shè)計中抽象因素提取的造型手法和云紋“觀物取象”的抽象造型手法有著異曲同工之處，是對云紋抽象造型手法的繼承和發(fā)展。例如，2011年西安世園會標(biāo)志的圖形創(chuàng)意設(shè)計（如圖6），以“天人長安•創(chuàng)意自然——城市與自然和諧共生”為主題，探尋“天人長安•創(chuàng)意自然”的深層含義。
三、云紋色彩觀在圖形創(chuàng)意設(shè)計中的傳達(dá)
在中國傳統(tǒng)的民族設(shè)計語言里，云紋具有的色彩觀不僅是客觀事物外表顏色的外在說明，它代表的是古人對自然和世界的認(rèn)識，蘊含著十分深邃的情感世界，具有不同的象征意義。中國傳統(tǒng)云紋色彩伴隨著五行說思想、儒家和道家的哲學(xué)思想的產(chǎn)生而發(fā)展起來的，所以云紋的色彩觀被逐漸運用到圖形創(chuàng)意設(shè)計中，并顯露出它獨特的應(yīng)用價值，形成了極具民族特色的設(shè)計語言。以云紋為代表的五色體系是中國人獨特的色彩體系，充分的體現(xiàn)出中國人獨特的自然觀、世界觀和審美觀。五色即青、赤、黃、白、黑。云紋的五色是與五行方位觀緊密聯(lián)系在一起的，究其根源云紋五色實際產(chǎn)生于中國古代哲學(xué)中的“五行”觀念。同時，云紋五色從色相上講它包含了現(xiàn)代色彩學(xué)上的三原色，但它內(nèi)在體現(xiàn)著的先秦古人的宇宙和天地時空觀念。如五色體系中的赤黃青就近似于現(xiàn)代色彩學(xué)中色彩的三原色紅黃藍(lán),這三色基本上代表了可見光譜色的全部，換言之，紅黃藍(lán)可以代替色彩的總和，眼睛需要這個總和才能滿足，也才能處于和諧的平衡狀態(tài)。[5]從五色“青赤黃白黑”到五方“東南中西北”，從五方“東南中西北”到五行“木火土金水”等，是一個相互聯(lián)系、相互衍生、相互呼應(yīng)，循環(huán)變化的體系。所以云紋的五色體系所蘊含相生相克、循環(huán)變化的時空觀念就是對于這種周期性的現(xiàn)象與規(guī)律的深刻理解。云紋這種獨特的色彩象征意義對于現(xiàn)代圖形創(chuàng)意設(shè)計有著深刻的啟示性，能賦予色彩新的內(nèi)涵與生命，并顯露出它獨特的應(yīng)用價值，形成了極具民族特色的設(shè)計語言。在《九九歸一•》的海報中（如圖7），畫面用中國傳統(tǒng)水墨的手法繪成九九勾云紋的漣漪，托起紅白相間的蓮花花瓣，以寬宏淡然的意念表現(xiàn)不染的精神。在黑白紅之間顯示了道家自然而然、花開花落、落葉歸根的深遠(yuǎn)意境。同時云紋在“焦、濃、重、淡、輕”的水墨丹青中表現(xiàn)出道家崇尚黑色的審美觀，在道家看來各種色彩地位也是不一樣的。他們推崇黑色，因為在古代“五色”理論中有“北方謂之黑，天謂之玄”的說法，天色乃玄色，而玄乃道家學(xué)說的歸源之地，所謂“玄之又玄，眾妙之門”。靳埭強(qiáng)先生就是很好的利用了中國水墨黑與白的獨特手法形成了獨特的圖形創(chuàng)意觀念和設(shè)計語言，他將現(xiàn)代設(shè)計的法則、材料、技法語言與傳統(tǒng)玄學(xué)神韻和意境有機(jī)的結(jié)合起來，以其獨特的色彩情感語言使得他的作品具有強(qiáng)烈民族特色，從中也體現(xiàn)出云紋黑與白的道家審美觀念已經(jīng)融入到了圖形創(chuàng)意設(shè)計之中，形成了獨特的圖形語言，也顯示出云紋黑與白的道家審美觀念所具有的獨特應(yīng)用價值。
1．在班級物品管理標(biāo)準(zhǔn)化中，實行四步法管理：分類———整理———清潔———保持。分類：把班級環(huán)境中必要的和非必要的物品按工作需求分開。整理：把必要的物品進(jìn)行分類，根據(jù)使用頻率確定使用的方法及擺放的位置，做好標(biāo)識。清潔：根據(jù)班級物品消毒規(guī)則，按時徹底清除污垢和隱患，清潔工作班級人員人人參與。保持：教職工要具有較高的集體榮譽感，每個教師時刻保持班級環(huán)境的整潔與美觀。
2．在班級消毒工作標(biāo)準(zhǔn)化中，實行三步法管理：了解時間掌握方法規(guī)范消毒。了解時間：即了解各個物品消毒時間的長度，知道物品的具體消毒時間，懂得物品消毒的時間頻率。掌握方法：對物品用什么方法消毒了如指掌，按規(guī)定方法對物品進(jìn)行消毒（如：紫外線、消毒液等）。規(guī)范消毒：對物品消毒根據(jù)時間、方法，按幼兒園統(tǒng)一要求進(jìn)行消毒。
二、環(huán)境創(chuàng)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化
在環(huán)境創(chuàng)設(shè)中，班級環(huán)境創(chuàng)設(shè)要建立在幼兒園整體校園環(huán)境文化創(chuàng)設(shè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)主題、季節(jié)的變化進(jìn)行。班級環(huán)境文化分活動室文化、盥洗室文化、寢室文化，各空間文化的標(biāo)準(zhǔn)化要求為“主題鮮明，區(qū)域規(guī)范，標(biāo)識清楚?！卑嗉壄h(huán)境創(chuàng)設(shè)旨在促進(jìn)幼兒身心健康發(fā)展，要遵循“教師、幼兒、家長共同創(chuàng)設(shè)”的原則。
1．區(qū)域明確的活動室文化。在活動室各班級根據(jù)課程內(nèi)容創(chuàng)設(shè)美工區(qū)、建構(gòu)區(qū)、閱讀區(qū)、科學(xué)發(fā)現(xiàn)區(qū)、表演區(qū)、娃娃家、安全角、天氣預(yù)報、小值日生等，各區(qū)域根據(jù)空間的大小確定參與人數(shù)，并制定進(jìn)區(qū)標(biāo)志，各區(qū)域進(jìn)行相關(guān)的環(huán)境創(chuàng)設(shè)，活動室空中吊飾根據(jù)本班課程進(jìn)行制作美化。主題墻的創(chuàng)設(shè)要與課程保持一致，在創(chuàng)設(shè)中合理利用幼兒的作品，充分發(fā)揮幼兒的主動參與作用。
2．清新整潔的盥洗室文化。盥洗室體現(xiàn)一個幼兒園保育管理的水平，在盥洗室文化創(chuàng)建中，具體標(biāo)準(zhǔn)化為“物品分類清楚，擺放位置準(zhǔn)確，環(huán)境整潔清新”，這一切有利于培養(yǎng)幼兒良好的衛(wèi)生習(xí)慣。標(biāo)識清楚如清水抹布、消毒抹布分開；干濕墩布按標(biāo)識分開；水杯、毛巾標(biāo)識清楚，有序擺放；潔具隨時清潔，墻面裝飾用與幼兒入廁洗手的裝飾物美化等等。
2文化產(chǎn)業(yè)推動工業(yè)設(shè)計的發(fā)展
做為不斷創(chuàng)新產(chǎn)品理念的蘋果公司，在2008年就被《財富》雜志評為最受美國歡迎的企業(yè)，蘋果公司總能使用硅片和軟件“不斷制造奇跡”，喬布斯深知那時蘋果公司不具備在基礎(chǔ)技術(shù)和商業(yè)模式上進(jìn)行顛覆的能力，所以選擇了比較快速的以工業(yè)設(shè)計為創(chuàng)新點的iMac深受消費者的青睞。蘋果公司的發(fā)展史表明，工業(yè)設(shè)計產(chǎn)業(yè)已成為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，因此可以看出工業(yè)創(chuàng)新將為經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造更多的價值。工業(yè)設(shè)計創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)作為集藝術(shù)文化為一體的創(chuàng)新性產(chǎn)業(yè)，在推動我國社會主義創(chuàng)新型國家的進(jìn)程中起到了至關(guān)重要的作用，我們可以通過添加人文元素增添產(chǎn)品的附加值，也可以通過常以產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，挖掘現(xiàn)在工業(yè)的發(fā)展規(guī)律，找出設(shè)計導(dǎo)向情感的交叉模式，開拓文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的發(fā)展空間，推動文化與設(shè)計的整體上市。
3文化產(chǎn)業(yè)背景下工業(yè)設(shè)計的未來趨勢
文化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為知識服務(wù)于一體的新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，工業(yè)發(fā)展對解決人類現(xiàn)實生活中遇到的困難就有至關(guān)重要的作用，人們所處的環(huán)境，需要中國多種文化元素融合到本質(zhì)創(chuàng)新中去，不僅僅外顯為中國創(chuàng)造更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)“民族的就是世界的”以民族文化來彌補(bǔ)諸多設(shè)計不足，以工業(yè)創(chuàng)新歷年來創(chuàng)新表現(xiàn)民族底蘊。如今設(shè)計行業(yè)已成為集科學(xué)性和藝術(shù)性為一身的新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，我國在大力發(fā)展文化創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)，推動文化科技創(chuàng)新，以文化科技創(chuàng)新作為發(fā)展的重要引擎，充分發(fā)揮文化與科學(xué)技術(shù)相互促進(jìn)的關(guān)系，以科技文化帶動戰(zhàn)略，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。建立一個高度市場化的科技平臺，以工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計作為涵蓋科技、文化、設(shè)計、多媒體等相關(guān)行業(yè)的多類平臺。
