机床三维模型配色研究与应用

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机床的结构复杂、零部 件较多。在机 床的设计过程中会产生信息量庞大的三维模型。三维模型用来进行设计评审 和装配模 拟，过多的零部件使模型看起来眼花缭乱 ，主次难 分 。特别是三维模型采用的色彩 ，目前都是根据设计人员喜好 自行安排 ，没有统-的规范。这更造成了设计之间交流的不便 。

本文从机床三维模型人手，通过对机床三维模型的分析，按照-定的色彩理论，建立面向配色的机床组件模型和加工面配色模型，提 出合理 的配色方案 ，并在实际产品中进行应用。

l 色彩构成原理 的应用研究1.1 色彩构成原理色彩构成(Interaction of Color)，即色彩的相互作用，是从人对色彩的知觉和心理效果出发，用科学分析 的方法 ，把复杂的色彩现象还原为基本要素 ，利用色彩在空间、量与质上的可变幻性 ，按照-定 的规律去组合各构成 之间的相互关 系，再创造 出新的色彩效果的过程 。

1.2 色彩构成原理在机床三维模型配色中的应用机床三维模 型由若干组件装配而成 ，每个 组件由若干零件装配而成，每个独立的零件由诸如孔、面等特征组成。对机床三维模型配色的研 究，首先要充分理解色彩 构成 的基本原理 ，也就是 了解色彩三要素和色彩搭配的方法；其次根据色彩构成原理，从机床 自身结构出发 ，对机床各部件进行分类 ，合理 的把色彩构成原理应用在机床三维模型的配色上。

对机床三维模型进行配色也就是通过调整每个机床零部件色彩的色相 、明度和纯度值，使其相互之间形成合适的搭配方式，以达到三维模型配色的需要 ，方便读图及设计评 审。图 1为色彩构成原理 的主要内容及在机床三维模型配色上的应用关系。

对机床三维模型进行配色 ，要 了解机 床三维模型的作用 ，明确 机床 三维模型在设计及评审过程中的功能。作为三维图纸，机床三维模型可以清晰地表达机床的基本结构 ，展示机床的整体布局 ，易于观察其是否合理 ，易 于找到零件之间的干涉。但机床零部件种类 多，数量 大 ，如果不合理 的进行颜 色搭配 ，就会令三维模型主次难分 ，眼花缭乱。

收稿 日期：2012-11-14；修回 日期 ：2012-l2-19基金项目：国家科技部基金项目(2012BAF10B11)作者简介：马子良(1984-)，男，沈FHA ，沈阳机床集团数字化设计研究所工程师，硕士，主要从事机床外观及防护设计、监控系统界面设计等 ，(E-mail)maziliang2008###t26.COltl。

2013年 7月 马子 良，等 ：机床三维模型配色研究与应用 ·23·图 1 色 彩构 成 原 理 与 机 床 三 维 模 型 的 关 系要对机床三维模型进行配色，必须了解机床的结构，明确部件功能 ，分析不同类别机床并 总结其结构共性以及三维模 型评 审的重点 ，并按 照-定的规律对机床三维模型组件进行分类，建立机床三维配色模型 ，合理 的安排 配色 。同时也要 明确加工面的重要度 ，建立机床加工面配色模型 ，合理的对加工面进行配色 。

2 机床三维配色模型2.1 机床三维模型组件分类根据机床的结构特点，考虑到三维模型配色需要 ，将机床三维模型分成三类 ：结构组件 、功能组件和外 围组件 。

结构组件是指具有支撑作用 的铸件加工件 ，其特点是体积较大，包含若干不同等级的加工面，是其他部件安装的基座。例如床身、立柱等♂构组件是机床三维模型中的重要部分，它清晰的表达了机床的整体布局及加工方式 ，也是三维图评审时 的重点，因此，结构组件的配色是机床三维模型配色的最重要环节。

功能组件是指具有特定功能 的部件 ，也 就是功能部件。如主轴、刀架等。功能组件有整体外购的(如电主轴)，也有自制的(如机械主轴)。若为整体外购件 ，三维模型往往不包括 内部结构 ，配色容 易；自制时三维模型包含内部结构 ，需要重点评审 ，因此配色相对复杂。

外围组件主要指液压站 、电气柜 、排 屑系统和 内外防护等部件。液压 站、电气柜和排屑 系统往往 以简化模型的形式 出现 ，三维模型 中只需考 虑其 位置关系和是否与主机干涉等因素，配色相对容易；内外防护由支架和板焊件组成 ，分类容易，配色时可 以考虑现场实际的防护颜色，使其更加直观。

表 1 针对三维模型配色的机床模型组件分类组件类别 内容结构组件 床身组件、立柱组件、横梁组件、床鞍组件、滑板组件主轴组件、尾台组件、转台组件、托盘交换组件、刀架组 功能组件件、摆台组件、摆头组件、车铣头组件、卡盘组件外围组件 液压站、电气柜及控制系统、排屑系统、内外防护对于三类组件 ，分别研究其三维模型配色特点 ，建立三维配色模型。

2.2 机床三维配色模型的建立(1)结构组件配色模型结构组件 的组成 大多相 似，可 以根据机械 三大目录分类方式按照 自制件、外 购件和标 准件 进行 分类 ，每类可继续细分至零件 ，即为最小配色单元 。

表 2 结构 组件模型细分组件 内容 分类 配色单元类别 方式床身、金属块(各种调整板、块、导轨安装自制件 楔形块及撞块等)、地脚、板焊支架、轴承床身 座、轴承压盖、电机支座、隔套、其它组件 导轨 、滑块 、丝杠 、丝母、轴 承、光栅 尺、拖 外购件链、锁紧螺母、联轴器、电机、限位开关标准件 销、螺钉立柱 、金属块 (各种调 整板、块 、导 轨安装自制件 楔形块及撞块等)、板焊支架、轴承座、轴立柱 承压盖、电机支座、隔套、其它组件 导轨 、滑块 、丝杠 、丝母 、轴 承、光栅 尺、拖 外购件链、锁紧螺母 、联轴器 、电机、限位 开关标准件 销、螺钉横梁、金属块(各种调整板、块、导轨安装自制件 楔形块及撞块等)、板焊支架、轴承座、轴结构 横梁 承压盖、电机支座、隔套、其它组件 组件 导轨、滑块、丝杠、丝母、轴承、光栅尺、拖 外购件链、锁紧螺母、联轴器、电机、限位开关标准件 销、螺钉床鞍、金属块(各种调整板、块、导轨安装自制件 楔形块及撞块等)、板焊支架、轴承座、轴床鞍 承压 盖、电机支座 、隔套、其它组件 导轨 、滑块 、丝杠 、丝母、轴 承、光栅 尺、拖 外购件链、锁紧螺母、联轴器、电机、限位开关标准件 销、螺钉滑板、金属块(各种调整板、块、导轨安装自制件 楔形块及撞块等)、地脚、板焊支架、轴承滑板 座、轴承压盖、电机支座、隔套、其它组件 导轨、滑块、丝杠、丝母、轴承、光栅尺、拖 外购件链、锁紧螺母、联轴器、电机、限位开关标准件 销、螺钉结构组件 中常包含进 给系统，进给系统 由自制件和外购件组成 ，进给系统为评审重点 ，设计时常把丝杠和电机 组成- 个部 件，导 轨和滑块 分离 出去。

为了确定结构组件的配色单元，根据结构组件的特点 ，建立结构组件配色模 型♂构组件 配色模型明确了结构组件 中哪些部件属 于-类 ，可以采用同-颜色，哪些部件 比较重要 ，需要采用突出的颜色加以结构组件配色模型如图 2。

l结构组件l[ 匝蕴归匝 归压 蛩[]匿图 2 结构 组件配色模型其中进给系统作 为-个 整体，也需要建立 -个· 24· 组合机床与 自动化加工技术 第 7期配色模型 ▲给系统评 审时，其支撑方式也就是轴承的布置是重点 ，因此 轴承需要重点 突出▲ 给系统配色模型如图 3。

冈 黍翥l i l l耋Il羹l翼Il霎I毳l f差l鸶I耄Jl图 3 进 给 系 统 配 色模 型(2)功能组件配色模型功能部件结构往 往 比较 复杂 ，配色时需要对其进行相应的简化 ，建立配色模型。功能组件为外购件时 ，可以用-种颜色表示。若为 自制件 ，则需对其组成进行分类 ，按照零部件 的特点进行配色。功能组件模型细分如表 3所示。

表 3 针对三维模型配色的机床模型组件分 类组件类别 分类方式 配色单元整体外购 单-配色单元功能 自制件 箱体、轴类、调整块、板焊支架等组件 自主 外购件 轴承等设计标准件 销 、螺钉 、弹簧等功能组件为整体外购时，由于不需要对其内部结构进行评审，在三维模型中处理为单色模 型即可，甚至可以用简化模 型。功 能部件 为 自主设计 制造时，也按照 自制件、外购件、标准件三类对其配色单元进行分类。为 了确定功能组件的配色单元，根据功能组件的特点，建立功能组件配色模型。功能组件配色模型如图4所示。

图 4 功 能部件配色模型(3)外围组件配色模型外围组件的结构细分如表 4所示 。

表 4 外 围组件结构细分组件类别 内容 配色单元油箱 、电机 泵组 、吸油滤 、回油 滤、液压站 液 位检测开 关、温度 检测开关 、阀外 同 组 、蓄能器组件 电气柜及控制系统 电箱、控制面板排屑系统 排 属器 、小车内外防护 钣金件 、结构件 、辅助件外围组件 中液压站为整体外购，配色时可 以不考虑其组成部分，用单色来处理。电气柜及控制系统有-定的外观作用 ，因此配色时考虑用实际外观颜色。排屑 系统也属 于整体外 购，采 用单色 处理。

内外防护中钣金件根据实 际外观效果配色 ，结构件和辅助件单独配色。外 围组件配色模型如图5。

图 5 外 围组件配色模型3 机床加工面配色模型对加工面配色主要是为了直观 的辨别零件的表面粗糙度 ，明确加工面 的重要程度 。表面粗糙度 ，是指加工表面具有的较袖距和微小峰谷不平度。表面粗糙度越小 ，则表面越光滑。表面粗糙度的大小 ，对机械零件的使用性能有很大的影响 J。

表面粗糙度有很多等级 ，对与机床来说 ，常用的粗糙度为 l2.5、6.3、3.2、1.6、0.8五种 J。按 照加工面的特点 ，根据企业内部T艺文件中的《重要度分级表》可以把机 床部件的加工面 (主要是结构铸件 )分成重要加工面、-般加工面和其他加工面。

重要加工面为两个部件相互接触的，需要精确定位的加工面。如床身和立柱的结合面、导轨和床身的结合面等。重要加工面可以细分为两种 ，-种是结构大件之间的结合面 ，-种是结构大件和其他部件的结合面。-般加工面为没有太高定位精度要求 的加工面。如导轨滑块安装面、-些防护把合面等。其它加丁面为除以上两种以外所有的加工面，如垫板的四周面 ，对于垫板来说 ，上下面用于安装 ，要求较高，但其四周从功能上来说没有要求 ，为了外观整洁也进行加工，这个垫板的四周即属于其他加工面 。

图 6 加 工 面 配色 模 型4 机床三维模型配色方案设计根据建立的三大组件和加工面配色模型，总结机床三维模型中的配色单元 ，把所有配色单元合并到-起，形成机床三维模型配色表，对其进行配色设计。

由于三维模型设计过程中使 用电脑，电脑显示器的色彩显示方 式是 RGB模式 ，所 以颜色均 使用RGB来表示 。配色方案即色相可 以有多种选择 ，但必须满足表中明度和纯度的配色特点 。配色的-个方案如表 6所示 。

图7为三维模 型配色在某 车床 床鞍部上 的应用 ，软件环境 为 Pro/ENGINEER。其 中床鞍、滑板等属于结构组件中的铸件 ，采用低纯度低 明度的颜色。

电机为国产 ，采用黑色▲给系统 中轴 承采用高 明度高纯度配色 ，和其他部件 的中明度低 纯度形成对比，清晰的表达 了轴承的布置和支撑方式。其余部件均按照表中配色特点进行配色。

2013年 7月 马子 良，等：机床三维模型配色研 究与应用 ·25·表 6 机床 三维模 型配色表配色模型 颜色组件 类别 配色单元 配色特点 R G B铸件 低明度、低纯度 50 70 70板焊件 中明度、中纯度 45 49 146外购件 高明度、中纯度 252 227 238标准件 黑色或深灰色 0 0 0导轨 高明度 、低纯度 170 170 216滑块 高 明度 、低纯度 216 170 l70轴承座 中明度 、低纯度 90 60 60轴承压盖 中明度 、低纯度 105 l12 130电机支座 中明度、低纯度 13O 105 l05结构组件 丝杠轴承 高 明度 、高纯度 255 127 O隔套 中明度、低纯度 13O 13O 13O进给系统 锁紧螺母 中明度、低纯度 l3O 1O5 105联轴器 中明度 、低纯度 1O5 l3O l05丝杠 中明度 、低纯度 1O5 105 l3O撞 块 中明度 、低纯度 l3O l2O 12O丝母 中明度 、低纯度 135 l3O 11O螺钉、销 黑色或灰色 O 0 0参照供应 进 口按厂家标准色 ， 电机商标准色 国产用黑色整体外购 中明度，中纯度 200 234 245自制件 中明度、中纯度 226 198 l17功能组件 自主标准件 黑色或灰色 5O 50 5O 设计外购件 中明度，中纯度 255 234 208液压站 低明度、低纯度 73 119 l17电气柜及控制系统 低明度、低纯度 215 ll7 143排屑 系统 低 明度 、低纯度 140 l49 157外周组件钣金件 低明度、低纯度 202 213 218内外防护 结构件 中明度、中纯度 46 49 146辅助件 中明度 、中纯度 186 l55 20l重要 大件和大件 高明度、高纯度 255 255 O加工面 大件和其它 高明度、高纯度 255 O 0加工面- 般加工面 中明度、高纯度 O 255 0其它加工面 中明度、中纯度 255 255 255图 7 某车床床鞍部三维模型配色图8为三维模型配色在某车床床鞍零件上的应用，其中加工面采用高明度高纯度的色彩，和床鞍铸件本身低明度低纯度的色彩产生对比，同时高明度使加工面产生前进感 ，容易被注意，方便了设计评审。

图 8 某车床床鞍加工面配色模型5 总结本文从机床三维模型人手，详细的分析了多种类别机床的结构，归纳其共性 ，依据色彩构成原理对三维模型的配 色进行研 究 ，并在此基础上建立面 向配色的机床组件模型和加工面配色模型∩以在配色模型基础上 ，根据不 同需要 ，按照适当的配色原理进行模型的配色设计。

本文最后提 出了合理 的配色方案 ，提供 了色彩的 RGB值，并在某车床上进行应用。机床模型的合理配色美化 了产品三维模型 ，清晰 的表达 了三维模型传达的信息，节约了审图时问，提高了工作效率，同时也为企业标准和企业形象建设做出贡献。