工業及產品設計模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇工業及產品設計，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.114

數字媒體技術是科技信息技術與藝術高度結合的綜合交叉學科，它在工業產品設計中的應用顯現出得天獨厚的技術優勢。目前，數字媒體技術已全面滲透到工業產品設計的整個制作過程，它使工業產品設計具有更強的生命力和更廣闊的創作空間。

1 數字媒體技術與工業產品設計的關系

隨著人們生活水平的提高，消費逐年增加，消費者對工業產品的設計有了更高的要求，正是因為數字媒體技術的發展，設計師才能根據消費者的需求設計出更加符合消費者滿意的產品。現階段產品設計在漸已成熟的軟件技術幫助下，產品的表現力、造型的真實度、視覺效果等方面，與傳統工業設計相比，都呈現出無可比擬的優勢。由此我們可以看出，數字媒體技術的發展為現工業產品設計的發展提供了技術支持，然而工業產品設計需要，也促使數字媒體技術不斷滿足產品設計的需要[2]。

2 現階段數字媒體技術在工業產品設計中的具體應用

2.1 在工業產品設計前期階段的應用

工業產品設計前期，必要的準備工作，將為工業產品設計打下堅實的基礎，而數字媒體技術介入使工業設計師節約了前期準備時間，提高了準備效率。與以往早期的傳統動畫電影不同的是，在進行動畫創作的過程中，我們除了進行必要的策劃、紙上繪圖創作之外，我們可以采用一些數字媒體技術作為支撐，可以通過Ps、Sai等二維圖形繪畫軟件進行繪制，便于進行二次調整和修改，避免了紙質手稿的局限性，提高工作效率。

2.2 在工業產品設計中期制作階段的具體應用

工業產品中期制作階段是整個產品制作的中心環節。數字媒體技術中三維制作軟件具有真實性、精確性和無限可操作性的特點。在工業產品設計中期，我們可以將之前的創意圖利用數字媒體三維軟件對圖像進行處理，制作出立體效果，使產品設計更加直觀、更加生動逼真。由此可見，數字媒體技術的發展豐富了工業產品設計的表現形式，更適合工業設計產品的定型和后續改進。

2.3 在工業產品設計后期制作階段的具體應用

在工業設計后期的處理階段，數字媒體技術的應用顯現出得天獨厚的技術優勢。數字媒體技術通過三維建模、貼膜、燈光及渲染，使產品效果更具有生動的表現力，避免了單純手繪中難以實現的真實效果；設計師還可以利用數字媒體技術給產品附加動畫效果，使產品更具有表現力，真正使得數字媒體技術服務于工業產品設計[3]。

3 數字媒體技術在未來工業產品設計中的發展趨勢

3.1 工業產品設計更加體現以人為本

未來的工業設計中，數字媒體技術的應用更加廣泛和全面。它將深刻地影響著工業設計的創作觀念和表現形式，同時也為工業產品設計的情感的表達、感情的抒發及影片的思考，提供了新的發展空間。設計者可以利用虛擬現實技術，讓消費者體驗設計產品，做到身臨其境，與產品的內容進行情感互動，實現“所及即所得”。我們可以利用數字媒體技術大大加強了電影的創作空間，使工業產品設計不再受限于技術的制約，工業產品將會產生新的變革。

3.2 制作平臺更加便捷

以犀牛、3D等為代表的三維產品制作軟件將會推動工業產品設計不斷前進；大量的跨平臺交互設計軟件的推出和更新，從虛擬現實、增強現實到全方位，全時段的沉浸式設備的應用，都將促使工業產品更具交互性、開放性、共享性[5]；設計師和工程師之間將不斷加強交流與溝通，簡化操作程序，設計出更加便捷、迅速、人性化的數字軟件，簡潔的操作及制作將在大眾面前得以推廣，甚至能滿足消費者個性化定制的需要。

4 結束語

以數字媒體技術特別是三維技術為代表的科技應用，已經使工業產品設計的創作發生了質的飛躍。數字媒體技術賦予了工業產品設計越來越多的表現形式和傳播媒介，從而觸發了工業產品創作更加廣闊的思考空間、創作空間及其表現空間。

參考文獻：

[1]李四達.數字媒體藝術概論[M].北京：清華大學出版社，2012.

[2][美]劉易斯，[美]盧西婭娜，郭暢?譯.數字媒體導論[M].北京：清華大學出版社，2006.

[3]邵健偉.產品設計新紀元 [M].北京理工大學出版社，2009（01）.

篇2

1.1保護、傳承中國的傳統文化銅鼓已有2700多年的歷史，是一種集冶煉、鑄造、雕刻、繪畫、裝飾、音樂、舞蹈、宗教于一身的西南民族文化的物質載體形式[2]，是中國西南少數民族先民的生產生活、民族習俗、圖騰崇拜、價值觀念等方面的真實寫照。對銅鼓造型在現代設計中的應用進行研究，有利于銅鼓文化的傳承和發展。研究銅鼓的造型美學在工業產品中的設計應用，就是為了通過越來越多的銅鼓工業產品的流通，傳達銅鼓文化神韻，秉承古老的中原文化，并推動西南地方經濟的發展，提高其在全國甚至全球的經濟地位。

1.2改變工業產品設計無創意的現象眾所周知，工業設計現狀并不樂觀，其中熱衷仿造、創新力不足是工業設計中存在的一大問題。由于工業設計在中國推廣不夠深入，許多企業為追求效益，不惜抄襲、模仿外國的先進產品[3]。這種現象已經阻礙了我國產品走向世界和經濟的增長。在中國加入WTO后，迫切要求企業加強投入開發創新產品方面的力度。只有把中國傳統文化與工業產品結合起來，才能生產出具有中國特色的工業產品。銅鼓的造型在工業產品設計中的應用研究，正是為改變工業產品無創意的現象作出努力。

2銅鼓造型美學原則

2.1銅鼓的造型與功能合二為一

2.1.1作為樂器的銅鼓銅鼓是一種打擊樂器，鼓面和鼓心形成共振腔，鼓心和鼓邊厚度有顯著的差異，所以敲擊銅鼓的鼓面中心和鼓面邊緣，可以發出2個不同的音。再加上聲音的強弱、節奏的快慢，與其他樂器配合，就會創造出豐富多彩的銅鼓音樂。銅鼓的設計可以正置于地，可以側置于臺，用繩索系住銅鼓的一只耳或相鄰的兩只耳，還可以懸于架上進行演秦，小巧的銅鼓還可以掛在身上，不同的置鼓方式又可以配合不同的舞姿,使得音樂和舞蹈融為一體，欣賞性極強。

2.1.2作為神器的銅鼓銅鼓的主要社會功能之一是用于祭祀。銅鼓上的裝飾花紋，也多是原始宗教意識的反映。如雕塑中的青蛙、龜、鳥，畫像中的翔鷺等，傳說中都是通神的靈物。裝飾圖案中的太陽紋、云雷紋、水波紋等，是自然崇拜的遺跡。畫像裝飾中的龍舟競渡、羽人舞蹈等，都是祭祀活動中的項目[4]。銅鼓紋飾：翔鷺、龜、太陽紋、羽人，見圖1，都是銅鼓紋飾中充滿宗教意識的代表紋飾。

2.1.3作為重器的銅鼓銅鼓也是所有者身份和地位及財富的象征，所以形體之大，以至鼓唯高大為貴，甚至有的直徑超過1m以上。廣西民族博物館擺放一面世界上最大的銅鼓，直徑達到165cm，質量達到300kg，堪稱銅鼓王。

2.2銅鼓的造型與紋飾的渾然一體

銅鼓是由面、胸、腰、足、耳5個部分組成的。鼓面圓而平，下接鼓身，連接部分略外凸，形成球狀弧度為胸。腰部略細，內收如束腰。往下鼓身又擴大，呈喇叭口部分為足。鼓身兩側各有2個半環形的耳。鼓面主體紋飾為太陽紋，太陽紋周圍有許多層稱“弦”的同心線條，弦數多少不等，弦與弦之間由寬窄不等的圖案組成，稱為暈圈。鼓身四周的表面，也有多數平行的暈圈，暈圈中鑄出的紋飾圖案絢麗多彩，有蟲魚、鳥獸、花卉、舟船和人物等，工致纖巧，別具風采。造型與紋飾的統一見圖2，可以稱得上是天工之作。作為樂器、神器、重器的銅鼓，它所隱喻的內涵和價值是神圣、不可估量的；它的造型美、紋飾美是獨一無二的。對這種優良傳統文化的傳承和發揚，也是人們義不容辭的責任和義務。在這里主要研究銅鼓造型元素在工業產品設計中的運用方法。

3銅鼓造型在工業產品設計中的應用方法

3.1直接模仿直接模仿也就是仿真銅鼓的制作，大多數體現在銅鼓小禮品的制作上。西南地區是中國銅鼓的發源地，集中了中國大多數的銅鼓。如云南、廣西等地，銅鼓種類齊全，數量眾多，鑄造精美。因為銅鼓也是重器，所以很多人認為收藏一面銅鼓，會給人帶來力量、吉祥和幸福。云南、廣西等地也是全國的旅游勝地，所以在這些地區制作仿真小銅鼓，具有相當重要的意義。既能帶動當地的旅游產業，又能發揚本地的優秀文化傳統。直接模仿還體現在大型的銅鼓景觀雕塑設計上，能直觀的體現本地的城市形象和精神面貌。在制作仿真銅鼓時，可以把表面材質通過特殊工藝處理成仿青銅質感，體現銅鼓的真實性和歷史悠久及滄桑之感。也可以采用不同材料改變其質感，比如采用銀銅、水晶、實木、青花瓷等材料進行制作，來提高產品的經濟價值和收藏價值。銀銅鑄金材質的小銅鼓見圖3，青花瓷質感的小銅鼓見圖4。比起青銅器銅鼓，少了些許的滄桑，而增添了些許的秀美，更具裝飾性和收藏價值，為小銅鼓禮品制作又開辟了一塊新的天地。

3.2間接模仿間接模仿是指不同類產品之間造型設計上的相互模仿，把銅鼓的造型運用到其他工業產品的造型設計上，來增加銅鼓類工業產品的流通量，提高經濟價值，擴大傳統文化的宣傳力度，加大城市形象的宣傳和提升知名度。比如生活用品、家具、玩具、照明產品、飾品甚至服裝的設計，都可以采用銅鼓造型元素進行創作。廣西銅鼓魂茶具見圖5，就是采用銅鼓造型元素進行的設計，銅鼓形茶葉罐、茶壺、茶杯、茶盤，造型美觀，形制獨特，把茶道和銅鼓2種廣西傳統文化結合起來，充分體現廣特的個性和特征，有著濃厚的廣西文化氣息。除了運用到其他產品的造型設計上之外，還可以把銅鼓的造型運用到產品的包裝造型設計中。產品的包裝造型設計首先要考慮包裝造型應具有鮮明的個性，以便快速傳遞給人們所需要的信息，并使人們迅速建立起對產品的深刻印象，以獲得對產品的認同[5]。把銅鼓造型運用到廣西特產的包裝造型設計上，無疑是傳遞廣西地域特征的最好選擇，同時銅鼓造型的包裝效果能給人留下深刻的印象，從而產生購買欲。酒類銅鼓造型包裝見圖6，用銅鼓的造型元素作包裝造型設計，銅鼓造型的使用價值得到延伸，同時又別具一格，具有濃厚的廣西本土特色。這種直接模仿和間接模仿在很大程度上保持了銅鼓原有的表現形態，能夠直觀體現銅鼓所隱喻的價值和意義。這2種方法很多都是運用于禮品的設計制作上，由于銅鼓是權力和財富的向征，因此成為西南地區游客選購禮品的首選之一，有利于提高西南地區的知名度和促進旅游經濟的發展。模仿是一種常見的自然現象，也是一種普遍的社會現象，產品設計應充分利用模仿的方法，以創造出更多符合現代生活需求的產品，來提高人們的生活質量，并促進現代產品設計的進一步發展和完善[6]。

3.3替代設計替代設計就是在產品開發設計中，用某一事物替代另一事物的設計[7]。首先可以采取材料替代的方法對鼓銅樂器產品進行設計。銅鼓是音樂器材，這種優秀的音樂功能可以再加以運用和改良。改變銅鼓的材質來制作鼓，看看有什么音質效果，以此產生更多更優秀的樂器。另一種替代設計就是同類產品之間采用造型互相替代的方法進行設計，也就是把銅鼓造型運用到其他的時尚音樂產品中。比如耳機、MP5等的造型設計上，讓傳統文化在年青人一代中進行傳播和交流。銅鼓首先是作為樂器的，替代設計是對銅鼓作為樂器的發揚光大，對銅鼓文化的傳承和發揚具有很重要的意義。在這方面還有很大的研究和開發空間，是需要音樂家及商家和設計師共同關注和努力的。

篇3

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）20-0107-03

市場經濟催生了競爭，全球化使競爭愈加激烈。在產品市場，消費者不再主要追求功能，而更注重新穎、時尚、個性和品位。現代工業設計正是融合藝術美學、工程技術與現代科技，利用計算機輔助設計工具，通過創造性思維，將審美、時尚、流行元素與人機工程學、材料學、心理學、市場學、環境學等現代科學有機結合，孵化出一個琳瑯滿目、新潮時尚的產品市場。

一個工業設計者首先應具備藝術靈性，同時掌握材料學、心理學、市場學、環境學、工業設計、工業制造等方面的知識，具備科學思維和創新意識。隨著計算機技術的快速發展，SolidWorks、Pro/E、UG、CATIA等這些三維輔助設計軟件的應用，已使工業設計更加準確、便利，與生產制造設備的無縫連接，使設計者的意圖更易于真實實現。熟練掌握三維設計軟件，是一個產品工業設計者需要具備的技能。

一項新的產品項目必須著眼于市場，滿足客戶需求。在競標過程中，一項好的工業設計方案，是贏得競標成功的有力武器。本文介紹一個工業設計的案例，注重于過程和計算機輔助設計的應用。

1 產品設計輸入

1.1 產品基本定義

汽車音響，汽車電子類產品，符合汽車生產商產品功能、造型要求。

1.2 產品功能、外觀造型要求

功能：Radio（收音機）、CD、MP3播放，USB數據接口，AUX接口（音頻輸入播放）。

顯示：LCD液晶字段顯示。

面板：按照汽車生產商提供的汽車儀表板3D數據模型，考慮整體協調性、美觀性、新穎性，設計外觀造型方案。圖1是客戶提供的汽車儀表板3D數據模型外觀。

2 產品造型效果設計

2.1 結構分析及造型布局

①結構分析及面板主體材料選擇。從汽車生產商提供的汽車儀表板3D數據模型外觀可以看出，此汽車音響面板是一個左右對稱弧面結構。面板主體選用與汽車儀表板一致的塑料結構，材質可為耐高溫ABS或PC+ABS，以滿足汽車耐沖擊、耐候等性能要求。面板主體材料決定了結構造型的方向，采用塑料結構可以在遵循塑料產品設計原則前提下，充分發揮設計師的想象力，隨意地實現各種設計造型，采用多種修飾手段，制造成型方便。

②2D造型布局。使用塑料結構必須按照安裝位置選擇恰當的出模方向，沿出模方向安排設計布局。圖2是在三維環境中沿出模方向從汽車儀表板3D數據模型中提取的汽車音響面板輪廓，并用AutoCAD制作的初步設計布局。按照產品功能、顯示要求結合汽車音響面板輪廓選擇：將CD進碟口、LCD顯示屏由上向下置中放置，在操作時便于觀察；將USB數據接口，AUX接口放置于下部翻轉活門內，可以避免安全隱患，同時便于外觀處理；將音量旋鈕、電臺搜索旋鈕放置于下部左右兩角；各功能按鍵沿著面板兩側輪廓及LCD顯示屏底布置。整個布局結合美術透視原理，采用左右對稱形式，符合中國人習慣的審美觀念。

2.2 3D外觀造型

可以制作3D造型的軟件有好幾種，各有優點，本文使用汽車制造業使用最為廣泛的CATIA軟件，它涵蓋了產品從概念設計、工業造型、三維建模、分析仿真、生產加工的全過程，當今這個軟件功能最為強大，其曲面造型功能、渲染功能無與倫比。首先建立產品文件AutoAudio-ASM.CATproduct（以下簡稱AudioASM）產品文件，將客戶提供的汽車儀表板3D數據模型Auto-PanelFrame.CATPart（以下簡稱AutoFrame）裝配其中；在裝配中再建立汽車音響面板文件AutoAudio-Panel.CATPart（以下簡稱AudioPanel）。

在裝配AudioASM中對AudioPanel進行設計造型。可以將用AutoCAD制作的初步設計布局導入到AudioPanel，但這樣不便于后續修改。這里在3D環境中，利用AutoFrame所提供的邊界面，繪制各項設計元素。

①創建汽車音響面板外形輪廓面。汽車音響面板輪廓面必須與汽車儀表板3D數據模型面重合并曲率連續，這是汽車曲面設計的一般原則，這里必須堅持這一原則，以消除反光不連續。使用CATIA軟件，從AutoFrame提取汽車音響面板外輪廓線，并將其改為曲率連續，用此曲線制作填充包絡面，并與AutoFrame的3D數據模型表面曲率連續，從而得到汽車音響面板輪廓正面（圖3），從圖中不難看出正面反光的連續；從AutoFrame汽車音響面板邊界向填充包絡面投影，向內偏移出0.6間隙并取不小于0.5°的出模角，掃描出汽車音響面板輪廓側面，將兩曲面聯合修剪、倒角，得到汽車音響面板外形輪廓面（圖4）。

②汽車音響面板細部造型及渲染。完成了汽車音響面板外形輪廓面，就可以以此為基礎，按照AutoCAD制作的初步設計布局創建面板細部造型。創建面板細部造型涉及環境學、審美學、塑料結構設計規范、產品功能及操作要求、CATIA軟件使用技巧等知識和技能，要真實細致地體現出面板造型結構和功能特征，創建過程這里不做詳細介紹。CATIA軟件具有強大的渲染功能，可以定義部件的材質、顏色、表面紋理、亮度、反光度，定義場景、照明等，圖5是用CATIA渲染的汽車音響面板造型圖。

2.3 汽車音響面板功能效果圖

①汽車音響面板細部效果修飾。為了使汽車音響面板效果更加生動逼真，我們將汽車音響面板造型渲染圖在Photoshop軟件中進行細部效果修飾。可以根據產品所處環境、所使用材料、表面處理工藝來調整產品表面的顏色、亮度對比度、反光效果、紋飾等，使用濾鏡增加雜色獲得塑料面板蝕紋后的質感（圖6）。

②汽車音響面板功能造型效果圖制作。汽車音響面板細部效果修飾完成后，使用CorelDRAW軟件結合AutoCAD來定義按鍵功能、LCD顯示、LOGO、標識等。文本文件可直接在CorelDRAW中輸入，但圖形標識最好在AutoCAD中按比例繪制好，再導入CorelDRAW中加色，圖7是完成的汽車音響面板功能造型效果圖。到此我們可以使用功能造型效果圖，配置產品說明進行應標。

3 產品結構設計

由于汽車音響面板造型使用CATIA 三維軟件制作，在完成了面板功能造型效果確認后，我們就可以利用先前的模型進行產品細部結構設計，方便實現了效果設計與實體結構設計、生產制造的對接。圖8是最終完成的汽車音響設計效果圖，所有部件都在CATIA 三維環境中完成，數據模型可直接使用于模具制造、生產加工。

4 結 語

一項好的工業設計，出自于設計者對產品的深刻理解以及設計者所具備的藝術素質、創新意識和設計技巧。借助計算機輔助設計平臺，設計者可以充分發揮自己的想象力，方便地將自己的構思轉化為設計方案；我們可以實現造型效果設計與實體結構設計、生產制造的無縫對接。

參考文獻：

[1] 黃毓瑜.現代工業設計[M].北京:化學工業出版社,2004.

篇4

“必須在軟件、硬件、云三個方面達到平衡，也就是在產品設計的過程中一體化考慮，有整體觀。”方禮勇舉了幾個例子，“筆記本電腦強調整體性能，Kindle突出電子書閱讀功能，iPad則把重心放在了娛樂上，這種產品導向的差別也就決定了它們設計上的巨大差異。”這就體現了電子產品設計理念的改變——由以硬件為載體變為以應用為導向。

在平板電腦這個競爭激烈的市場，E人E本憑借手寫輸入的優勢占據了一席之地。“這是我們分析用戶習慣后作出的決定。人們從小到大形成的手寫習慣很牢固，在思考和構思的過程中，人們常常會有手寫記錄的習慣。這些手寫的內容可以稱為不規則的信息，壹人壹本做的就是以便捷的方式體現這些不規則的信息，展現它們的價值，提升創造力和輸入效率，可以說，手寫方式很有前途。”

三星利潤創新高的一個重要原因就是它推出了將手寫方式做到極致的Galaxy Note系列產品，方禮勇說到這里頗為自豪：“三星在手寫輸入方面參考了E人E本的經驗。”

以E人E本為例，手寫方式帶來了多個工業設計過程中需要考量的因素，如手寫筆的大小和擺放位置。方禮勇還表示，E人E本的發展理念是在保持自身特色的基礎上再進行綜合發展，會考慮在后續產品中融合觸摸和手寫兩種功能，當然，隨之而來的工業設計要考慮的點就更多了。

篇5

1.1產品結構設計遵循自頂向下的裝配思路，通常畫出裝配草圖。先簡單畫出零件功能造型，經裝配后再修改成實際形狀。創建標準零件庫，可重復地使用庫里的零件，也可通過修改參數做出一個新零件，提高了設計效率。

1.2干涉檢查是三維設計軟件最大的優點，非常實用與方便，其目的是減小設計過程中的疏忽。運行干涉檢查，可在本裝配中以警告色顯示干涉處，也可在不同的剖切面直觀顯示，檢查移動零件有無碰撞情況，修改好零部件直到沒有出現干涉。

1.3按設計要求模擬出機構的動作，提高設計的成功率。通過運動模擬，可以擺脫大量的復雜計算，避免了重復的制圖，減少了設計人員的勞動。曲軸與給進刀架簡化運動分析結果如圖3所示。圖中的曲軸以500r／min的轉速旋轉，進刀架按水平方向做往返運動。通過運動分析及綜合模擬情況的反饋，進一步地調整結構，使產品設計更合理。

1.4靜態應力分析，其歸屬于有限元分析，是軟件的高級應用。如圖4所示為數控插針機上部的圓盤支架中心軸靜態應力分析配置圖。指定中心軸為普通碳鋼（屈服強度為220MPa，密度為7800kg／m3），固定好約束面，對中心軸施加1000N的靜態壓力，網格化分析零件（網格尺寸5mm×5mm，網格公差±0．25mm）。圖5所示為分析的結果圖，最大應力處在中心軸的根部為32．7MPa，最大位移處在中心軸的頭部0．02mm處。分析結果符合使用要求。工程材料的力學性能有屈服強度、塑性性能、硬度等參數，他們是設計結構與選用材料的主要依據，關系到產品的質量與使用壽命。在實際設計中設計人員時常是通過對相同材料、形狀相近的樣件與設計件進行比較，記錄好數據，來提高對結構的判定能力與選擇材料的經驗。

2知識擴展

知識擴展對設計人員也很重要，只有學到這方面的知識，才能設計出真正的產品，才能正確加工設計件，使結構設計得以成功實現。工業產品設計中常用的知識如下。

2.1鈑金知識鈑金歸屬于沖模，如圖6所示為機床前蓋的外形與鈑金展開圖。在實際應用中，可通過修改折彎系數（K因子）與軟件內置計算表，來提高展開尺寸的準確度，通過調整鈑金件的形狀，來改善實際生產中的合理排料。級進模設計有Logopress插件，UG為Pro－gressive、Die、Wizard，軟件中的模擬程序可方便地計算沖模的中心重力點、材料的使用率及需要的沖床壓力噸位。特別是Logopress插件，正確裝配好模具零件后，在軟件中設定好進料步距、沖頭行程、卸料行程，可以模擬出沖孔、翻邊、拉深等各個工位狀態的動畫。

2.2模具知識模具廣泛應用于汽車、家用電器等領域。工程塑料具有質量輕，耐化學腐蝕等優點，設計合理的塑料件可代替復雜加工的金屬件。隨著高分子工程塑料的性能提高，更多的金屬零件被塑料零件所代替。如圖7所示是本機器內部電器盒的模具分解圖，在圖中可以看到產品、已分開的靜模腔、動模芯、銅極及側抽芯。此產品的材料為阻燃聚碳酸酯，可順利脫模，模具工藝正確，設計件符合注塑加工。注塑模、壓鑄模設計有Imold插件，UG為Moldwizord，包括設計初始化、模具修補、分型、標圖7電器盒的模具分解圖準模架的添加、標準件的添加和管理、澆注系統和冷卻系統的設計等。

2.3測量知識測量要依據機械制圖的繪圖原理，合理選擇基準面與參照點。在測量各零部件的尺寸中，遇到難以測量的配合尺寸，要制作專用量具或必要時剖切產品來測量。對高精度的曲面可借助三坐標測量儀。

篇6

對于農村的建設和發展來說，農機產品的作用是不可替代的，因為農村發展經濟的過程中，無論是養殖業還是種植業的發展都是離不開農機產品的，由此可見其重要性。隨著國家對新農村的建設與發展越來越重視，對農機產品的設計的關注程度自然就高了一些。我國很早就已經具備了農機產品設計和生產的技術，經過多年的發展，這些技術也在不斷完善，但是現如今農機產品的設計上仍然存在許多問題，農機產品的質量以及其他條件相對來說還是相對落后的，需要對其不斷進行完善。為此本文針對這一問題進行了較為詳細的分析和介紹，并且根據這些問題提出了相應的解決辦法，在農機產品設計中運用工業設計，能夠在很大程度上提升農機的品質。

1農機產品設計中存在的問題

1.1農機產品的外觀

農機產品的設計現在已經受到相關行業的高度關注，當前農機產品的設計水平一直都在不斷地提高當中，但是仍然存在許多的不足之處，其中外觀設計上的不足就是比較容易被發現的一個問題。農機產品重要的是其實用性，于是長久以來我們的農機形象就是“傻、大、笨、粗”，而且市場經濟發展到今天，我們農機產品的外觀才有所改觀。我們這里所說的外觀并不只是停留在給我們的產品上“描龍畫鳳”，而是將農機產品進行整體合理的布局，進而模塊化、系列化。我們的農機品牌很多，農機制造行業之間的競爭也很激烈，但是現在往往很多不同品牌的農機產品在外觀上沒有明顯的區別，缺少各自的特點，同一系列的農機產品在外觀方面應當有很好的連貫性。相同行業之間進行競爭，除了質量和價格外，外觀以及操作舒適度也是非常重要的，而且目前正規的農機產品制造企業之間在產品質量上沒有較大的差別，這是與我國當前農機產品制造技術的先進性有關的，各個制造企業都是采用相同的先進技術，如果不出現一些其他方面的問題，在質量上基本不會有較大的差別，為此就需要在外觀形態及使用舒適度上進行比較。結合這些問題來看，對于農機產品的設計來說，外觀形態就顯得尤為重要，為了使農機產品制造行業更好的發展，必須重視農機產品外觀形態設計的問題。

1.2欠缺環保理念

環保已經成為了一個世界性的問題，我國近幾年也加大了對環境污染的治理，在很多產品的設計以及使用過程中都提倡重視環保理念，但是農機產品在環保方面的設計有所欠缺。主要體現在一些農機產品在使用過程中會對環境造成一定的污染，例如：農機在使用中排放的廢氣，污染濃度就比汽車要高出很多，這與環保理念是截然相反的，另外，農機產品的許多零件都不具有回收性能，這既是污染也是對資源所造成的一種浪費。在全世界都在提倡環保的當今時代，我們在設計中也要注意這些問題，因此在設計時必須注重環保。

1.3農機產品的安全性能存在問題

一些需要人為操作的農機產品在使用過程中是具有一定的危險性的，農機產品會造成的傷害包：操作者對自己造成的傷害以及操作者對他人造成的傷害。操作者對自己的傷害，多數存在于工作環境對操作者造成的長期損害或潛在性的不安全因素使農機對操作者形成傷害，例如：工作環境色彩使用不當造成視覺疲勞從而引發事故的發生；座椅及操作空間設計的不符合人機工程原理，容易造成人體疲勞損傷等。傷害他人，一般是指操作者在操作農機產品時由于操作者的原因，或者他人未能注意到危險而形成的傷害。例如：安全標示不明確或不夠完善；操作者的操作界面不夠合理造成的誤操作等。所以在設計當中如果安全性能出現問題，對人體所造成的傷害是非常巨大的，甚至有可能會威脅到生命安全，因此這一問題是農機產品設計中最為重要的一個問題。

2運用工業設計解決農機產品設計中問題的辦法

2.1提高農機產品的外觀設計

國家重視農村的建設與發展，為農業發展提供了很多惠農政策，對于對于農機產品來說是機遇，也是挑戰。農機產品的質量是占第一位的，所以我國當前許多農機產品制造行業都很注重農機產品的質量，卻往往忽視了除質量之外的其他問題，這其實是不正確的。農機產品的外觀就是其中一項被忽略的問題，也是現在農業產品品牌間能拉開品牌差異的重要因素之一，而差異性才會讓品牌間行程良性競爭，才能使這一行業快速發展并且不斷進步。農機產品的外觀設計運用工業設計理念，對農機產品全方位的合理化設計，更能加快產品的更新換代。工業設計是工業革命的產物，是科學技術和文化藝術多學科交叉的新興學科，其核心任務就是產品造型設計，所以將工業設計融入到農機產品的設計中就能夠有效地解決農機產品外觀設計的問題。在設計時需要注重其色彩搭配、外觀形態等多方面的因素，不同企業之間也需要有各自獨特的標志，對于同一系列的產品，要能夠表達出其設計理念，在外觀上要有連貫性。

2.2在設計時注重環保理念

工業設計的設計目標就是以人為本，而從以人為本的基礎上得出“環境-人-工業產品”的有機統一，從而實現可持續性發展。在設計中要做到以下幾點:a.環境互利;b.零件可回收;c.最大限度利用材料資源;d.產品可拆卸及可維護性;e.可重復利用和可交叉利用;f.應用節能技術。我們要堅持可持續性發展，將環保理念加入到設計中去，農機以后的發展趨勢必定是綠色生產，高效節能的。

2.3加強農機產品的安全性能設計

每一個產品的設計都應當是以人為本的，要考慮到使用人員在進行使用時是否舒適、方便，另外，使用過程是否安全，這是最重要的一點。所以，我們將工業設計運用到設計中去，設計農機產品時也要以人為本，加強其安全性能的設計，將安全事故發生的幾率降到最低，除此之外，也需要有相應的保護措施，當安全事故發生的同時，最大程度地保護人員的生命安全。這是當今農機產品設計中所缺乏的，在今后的設計當中依然是重中之重。

3結論

通過本文的簡單介紹，可以了解到我國當前農機產品設計中所存在的問題，這些問題對農機產品制造行業的發展造成了巨大的阻礙，將工業設計應用到農機產品的設計中能夠有效解決這些問題。

作者:王芳 馮冠軍 單位:中國一拖集團有限公司特專車廠

參考文獻

篇7

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 22-0000-01

一、引言

當今世界，工業設計水平的高低是衡量國家和地區工業創新能力和競爭能力的重要指標。工業設計中人們運用科技知識和方法，創造構思出各種各樣的產品，幾乎涉及到人類活動的全部領域。概念設計作為工業產品設計過程中的關鍵環節，越來越受到人們的重視。

二、工業設計領域中的概念設計

（一）工業設計

工業設計（Industrial Design，簡稱ID）又叫工業造型設計。當今世界各國已將工業設計作為本國的基本國策，成為促進經濟快速發展的一項重要措施。日本依靠工業設計為研發方向，開發出輕薄短小、設計新穎、符合用戶審美觀念的商品，從而使其立足于競爭激烈的國際市場。一個國家或者企業的工業設計水平直接決定了其新產品能否被社會、被市場、被消費者所接受。

（二）工業產品概念設計

隨著工業生產的發展，設備和產品的功能與結構日趨復雜，產品設計在整個生命周期內占有越來越重要的位置。概念設計具有十分廣泛而深刻的內涵，我們不能將其簡單地理解為過去的方案設計。概念設計的過程是一個發散思維和創新設計的過程，是一個滿足各項指標的過程，并且當存在多種備選方案時，通過概念設計這一環節可以給出一個最優的方案。在概念設計的設計過程中，要求設計人員具備先進制造技術、現代設計方法、專業理論、商用運作等方面知識。

（三）概念設計作用和特性

概念設計的最主要作用在于產品設計的創新，如果沒有新的創意，概念設計也就失去了它的意義；概念設計具有提升企業形象的作用，因為它可以代表未來產品的流行趨勢，具有一定的超前性，使人很容易聯想到設計它的企業所具有的產品研發實力，所以有些企業開發概念產品用于企業的廣告宣傳，以達到提升企業整體形象的目的；概念設計還有方便企業內部各部門在新產品上市前的協調與溝通的作用，從而降低新產品開發的風險。

概念設計具有如下特性：（1）創新性。概念設計真正靈魂是創新。提高企業以及設計人員的創新能力才有可能得到、結構新穎、性能優良的工業產品，從而提高用戶支持率，為企業創造效益。（2）層次性。對于概念設計的層次性主要體現在下述兩個方面：功能層以及載體結構層是概念設計的作用對象，并且在物理結構層上完成映射。例如，功能層上功能有功能定義以及功能分解，而結構層上的功能包括結構修改、結構變異，由于存在的映射關系，將兩層聯系在一起；功能層和結構層上存在相對獨立的層次關系。結構的層次性受功能的層次性限制，不同層次的功能對應著不同層次的功能。例如，功能從某一個層次向其下一個遞進就是功能分解。（3）多樣性。產品多樣性的設計路徑以及設計結果充分體現了多樣性的概念設計。根據定義功能、分解功能以及工作原理的不同，會產生完全不同的設計思路和設計方法，從而在功能載體的設計上產生完全不同的解決方案。例如變速器的設計有兩種完全不同的設計結果，即手動式和自動式。

三、概念設計三要素

當完成概念設計初步工作時，還要考慮能否進行詳細的制造設計以及日后能否投入市場為企業帶來經濟效益等方面因素。設計師設計出來的概念產品與市場也許有許多差距，如何縮短這樣的差距，解決這樣的難題，最關鍵的是要具有創新點，能被市場上的消費者接受。所以，本文提出概念設計的三要素為創新性技術、創造性思維以及計算機虛擬現實技術在設計過程中的應用。

（一）創新性技術

概念設計中技術創新是指由于現有產品不能滿足用戶的需求，激發設計者發現新事物、提出新思想，從而產生新穎的構思與創見。單純的技術創新毫無意義，當技術與產品結合在一起，才會創造出其應有的經濟效益。所以，產品設計初級階段就要進行技術創新。

（二）創造性思維

創造性思維，是一種具有開創意義的思維活動，即開拓人類認識新領域、開創人類認識新成果的思維活動。要設計就要有創新，而創新正是設計人員進行創造性思維的結果。在工業設計中，設計人員要以感知、思維、思考、聯想、理解等能力為基礎，善于捕捉思維的閃光點，合理大膽的聯想，這樣才有可能設計出獨特、新穎、有創意的產品。

（三）計算機虛擬現實技術的應用

目前，計算機輔助設計已經深入發展并得到廣泛應用，如果僅僅依靠設計人員進行概念設計，將會制約它的進展和應用。為了充分發揮設計人員的創造性，將虛擬現實技術引入計算機輔助設計系統，將概念設計和虛擬現實技術有效結合，利用豐富直觀地交互手段，在虛擬環境中進行概念設計。如采用“頭腦風暴法”進行方案創意，可以針對不同的用戶需求，在不同的虛擬環境中融入體驗設計思想，讓用戶可以體驗修改模型的感受，從而根據用戶的“真實”感受和建議，對模型進行更加合理的修改及完善，達到最優化的目的。

四、小結

產品體現著用戶對某些功能的需求，產品設計的目的就是實現產品的功能，而功能的載體是產品的物理結構。作為設計者要駕馭物理產品結構與功能兩者之間的關系，使其能更好的表達給用戶。這就是概念設計所要解決的問題。概念設計是產品設計中最重要的一環，也是提高產品質量、降低成本和提高企業競爭力的主要手段。為改善我國工業設計落后、缺乏競爭力的被動局面，必須重視產品的概念設計。

參考文獻：

[1]劉艷.淺談工業產品概念設計[M].安陽：安陽工學院學報，2006，10（5）.3-4頁.

篇8

仿生設計理念起源于仿生學。這是把生物自然界的特點、原理應用于人類社會，解決人類問題的一門學科。仿生設計本質是對所有事物“形式”、“結構”、“顏色”、“功能”、“聲音”等多方面的研究，將新方法新創意運用到設計中去，從而改變改善人們的生活。仿生設計研究的主要類別有形態仿生、功能仿生、結構仿生等。現代仿生設計由于其具有符合人們需求、獨特的設計理念得到廣泛的運用，而未來仿生設計將會秉承科學可持續的理念，探索和改善人與自然關系，促使人、自然和社會和諧統一，這也是仿生設計的發展趨勢與最終目的。

一、仿生設計在工業產品設計中的應用現狀

盧吉•科拉尼（德國著名設計師）曾說：“設計應該以大自然生命所呈現的真理為基礎”，這句話顯示出了自然界蘊含著無限的設計秘訣。而仿生設計就是人們長期研究探索大自然、學習模仿大自然的過程。經過經驗的積累，通過科學家仿生學的相關研究理論，將仿生設計加入到工業設計中，以滿足人們的精神需求和物質需求。[1]應用于工業產品設計的仿生主要有以下幾個方面。

（一）形態仿生。一些設計師在設計過程中會借鑒自然界動植物的形態，從而獲得設計的靈感與理念，形態仿生是從自然界汲取生物形態靈感并建立在視覺效應上的設計，讓產品更加適應市場需求。小到我們日常的風箏、鼠標———仿造鳥類、老鼠的形體加以進化而成，大到車輛中模仿鯊魚身體的流線型設計的寶馬還有模仿甲殼蟲形態設計的大眾甲殼蟲汽車。而在眾多形態仿生設計中，根據不同的仿生方法與仿生程度，可以將形態仿生分為具象形態仿生與抽象形態仿生。[2]（1）具象形態仿生。具象形態仿生，顧名思義，就是直接模仿自然界生物的形象體態，設計出來的工業產品與此生物很相似，人們能直接輕易的辨別出來。當然，具象形態仿生并不是直接簡單的仿照，而是運用夸張或者抽象的藝術手法對生物形態的特點進行歸納與概括，引起人們的聯想與對產品的好奇心，使設計的新產品不僅要惟妙惟肖，而且要風格獨到，具有創意。目前，具象形態仿生的例子更是數不勝數：2008年北京奧運會的鳥巢就是仿照真實的鳥巢而建；蜜蜂的蜂房已經被運用到許多領域，大小相同緊密相連的蜂巢連接在一起，具有節省材料、固定性強、空間占用少的優勢，紙漿盒子就是模仿蜂房的構造用以運輸包裝禽蛋。（2）抽象形態仿生。抽象形態仿生也是模仿自然生物的形態，卻不僅僅是直觀的模仿，此類仿生無法輕易被認出，但是經過描述解釋，人們還是能夠迷糊的辨認出所模仿的事物的大致輪廓，這是抽象形態仿生的主要特點。在抽象仿生的過程中，設計者要對模仿的事物進行概括與歸納，充分提取其主要特征，運用各種藝術手法與設計方式對所要模仿的內容進行處理與加工，將其從生物整體抽離出來，保留所模仿事物的特點與神韻，提高藝術美感，增加產品本身的吸引力與創新力。抽象形態防生不局限于模塊化，重點在于如何抽象化、抽象到何種程度。[3]例如：LGWD-N12410D滾筒洗衣機就是一款采用了抽象形態仿生設計理念的產品，該機器采用了仿生的魚尾提升筋，洗衣機運行時提升器就像魚尾板波動衣物，給予衣物柔和而有力的拍打力，洗凈衣物的同時降低磨損度。形態仿生廣泛應用于服裝、包裝、工業以及其他各方面。這類產品易于讓人們接受的，同時又具有新奇的吸引力，藝術來源于生活，設計師根據日常觀察到的現象與生物特征，加以聯想、創新，最終通過模仿與改進制造出別具一格的產品。（3）意象形態仿生。意象形態仿生與具象形態仿生相似，都有對事物表面形態的模仿，但是此類仿生在對具體事物進行模仿的同時，還會賦予產品一種蘊含的含義與意境，人們通過產品的形態，不僅能夠猜測出其所模仿的事物，而且可以體察出其中體現出來的內涵，所以，意象形態仿生不僅具有了所模仿生物的外在影子，還會讓設計出的產品擁有一種特殊意象或者象征，這是仿生的高級階段，對設計者的要求也很高，要求設計師不只擁有超凡的設計能力，而且還有多方面的知識及豐富的想象力。如此，設計師才能察覺所設計的產品與所模仿的事物之間的內在聯系。例如：前面所提的奧運會“鳥巢”與水立方，兩者結合充分體現出了“天圓地方”的中國傳統文化理念。再有，文藝復興時期，人體造像經常成為建筑的裝飾，線條剛直的多立克柱往往象征男性，而相對柔美的愛奧尼柱則代表女子，兩種柱經常出現于同一建筑中意味著陰陽平衡，天地合一，這些建筑修飾不僅僅使人聯想起男女的形象，也代表了男性女性的性格特點，蘊含了特別的含義。

（二）功能仿生。功能仿生就是設計者利用生物的某種功能或者特性來制造工業產品。這需要科學家與設計師兩者共同的努力。科學家要充分發揮自己特長，認準自己職能，將各生物的功能結構分析透徹、包括自然有機體的“形”、“色”、“音”、“動”和特征規律，認真研究總結成系統的理論，然后設計者通過掌握這些理論、結合市場需要來發明出實時的工業產品。當代工業產品設計不僅要滿足質量與人們的使用需求，還要與人的精神心理相匹配。例如：光感鬧鐘，這是利用不同色彩具有不同功能，對人們心理產生不同影響的原理制造的。普通的鬧鐘是利用高分貝急促的聲音叫醒人們，而此類產品是模仿天亮時分的色彩變化，利用慢慢變亮的鵝黃色柔光使人們漸漸適應周圍環境，從而逐漸蘇醒。設計師充分利用了視覺，制作出了符合人們生理要求適應人的生活經驗的產品。

（三）結構與材料仿生。自然界生物除卻外形和功能可以用于仿生之外，很多事物的結構也具有獨特的用處，令人驚嘆。例如前面所提到的蜂巢，除卻可用于運輸包裝禽蛋之外，它的菱形結構不僅可以形成內部空間大的效果，并且蜂巢的材質質量輕，而且可以隔音。隨著科技進步，人們生活水平的提高，現代生活對科技進步的要求也與日俱增，許多新的科技產品都需要新型材料———仿生材料就是新型材料類型之一。自然界許多生物存在天然材料，明顯優于人造材料。科學家及工業產品制造者可以通過研究生物的特點特征，可以制造現在市場需求的材料。例如：人工冷光就是利用螢火蟲發光制造。還有一種自清潔玻璃，是利用荷葉表面多尺度結構和表皮生物蠟的存在起到清潔的目的而制成。荷葉表面是由很多密集排列的突起組成，它們之間存在納米級的微小的空隙，而在此之上還存在更為細小的突起，形成雙重的結構突起。水滴在荷葉上極易滾動，與此同時帶走塵埃細菌，利用此材料制造超疏水性自清潔玻璃，在冬季，這種自清潔玻璃還有很好的防結冰作用。

二、仿生設計的發展前景

仿生設計具有交叉性、創新性與商業性相結合的特點，結合現代設計的整體趨勢，仿生設計未來的發展前景具有三種特點：人文與技術相互融合，宏觀與微觀齊頭并進，自然與人工和諧并存。

（一）人文與技術相互融合。現代仿生設計來源于仿生學和設計學，帶有兩種學科的特點，所以總體來講仿生作品可以分為兩種類型：一種是偏向于技術層面、注重實用；另一種是偏于自然，注重人文。未來現代仿生設計的發展趨勢會呈現適度技術、人文交叉的情景。例如：2015年設計師PedroSanin設計了一款沙漠溫情燈，利用了沙子流動的特性，燈光是暖黃色的與細沙相映成輝，充分加入了人文元素，使人感到溫暖與安逸。另外，還有新型的松樹形、筍形的落地燈的設計，這是一種形態仿生設計，松樹、筍形狀的設計預示著勃勃生機、節節高升，非常有人文特色（如圖1）。

（二）宏觀與微觀齊頭并進。由于當代社會的發展，對仿生設計的需求越來越大，所以仿生設計不再局限于個別領域，而是在許多方面都有運用，把這些仿生原理與建筑學、機器人學、文化、娛樂等領域相結合。還包括文化仿生、產品界面仿生等。宏觀與微觀應用相結合，未來仿生設計會得到更廣更全面的發展。例如，我國發明了一種高智能的仿人機器人，通過預算行為軌跡實現了機器人打乒乓球的突破。

（三）自然與人工和諧并存。現代設計的理念與思想重要的一點就是回歸自然，保護自然。注重自然與人的和諧相處，使人類在物質與精神上都能接近自然、回歸自然。例如：凱迪拉克Aera概念跑車設計的車門類似翅膀。在汽車設計中除了形態仿生之外，還有色彩防生。有一種叢林色彩汽車，就是因為設計者觀察蝴蝶時發現變色蝴蝶，得到啟發，運用特殊金屬材料加入涂料，所以，從不同角度看汽車會有不同色彩，充分表達了人類向往自然、愛護自然的概念（如圖2）。

參考文獻：

[1]陳天超，韓松蕓.工業設計中仿生設計的應用[J].河南科技，2014（01）：11.

篇9

2當前職業高中工業產品設計教學中存在的問題

在當前職業高中工業產品設計教學中，更多關注的是產品設計課程的教學組織，這要求學生能夠完成至少一個產品開發或設計任務。學生在產品設計中，主要包括市場調查、草圖構思、設計表現，并最終制作成宣傳版面等幾個環節。在教學實踐過程中常常會出現諸多問題。比如，在市場調查環節，學生對工業產品的使用環境、使用者、同類產品的造型、品牌及價格等各方面均進行了調查，但所有調查不夠深入，僅浮于事物表面，缺乏必要的調查分析和思考過程，導致調查報告和工業產品設計的構思存在脫節問題，調查報告不能對設計構思予以實質性的指導，學生在工業產品設計完成之后再補做調查報告；在草圖構思階段，學生主要采用看圖片資料、尋找靈感的方式開展設計，使產品設計缺乏理性思維的過程。這種全憑感覺、嚴重缺乏創意的設計難以取得良好教學效果；在設計表現階段，多數學生太過專注于效果表現，在整個教學過程中，學生只重視了設計技能，而非良好設計思維的培養。

3職業高中高質量開展工業產品設計教學探析

為了取得較好的教學效果，在職業高中工業產品設計教學中，應以探索式教學為主線，使學生在教師引導之下進行發現式的學習，具體措施如下：

3.1不斷優化工業產品設計教學的內容優化工業產品設計教學內容，關鍵在于合理化選題。結合學校所在地區的地方經濟特色，通過合理化選題，引導學生開展全面而系統的設計課題研究，把系統化設計思維和理念融入日常教學活動當中，培養學生通過獨立思考來解決問題的能力。通過與企業需求相結合的手段，使學生學會由市場需求和競爭、產品開發，以及企業的發展戰略、工程技術、銷售策略等角度開展工業產品設計。這樣的設計課題與實踐需求相呼應，更可能轉為社會效益。

3.2切實豐富工業產品設計教學的方法首先，采用現場教學法開展教學活動。在進行教學設計時，應以教學內容節點要求為依據，讓學生深入企業、市場進行全面的設計調查研究和參觀學習，使學生獲得真實的設計感受與體驗。同時，學生通過實際動手操作，借助相關設備實現設計想法，填補自身對工業產品加工工藝知識的認知。其次，采用案例教學法。工業產品設計的實踐性極強，在教學活動中，可借助當地地方經濟特色優勢，將教學活動導入到企業真實項目中，把刻板枯燥的理論知識融入到多姿多彩的真情實景中。通過真實、可觸摸的現實案例，激發學生的學習興趣。教師與企業設計師合作完成教學活動，更能讓學生切實了解到市場和企業的實際需求，激勵自我掌握工業產品設計技能及先進的生產知識。再次，討論式教學法的運用不容忽視。采用討論式教學法開展教學，要求教師與學生均做好充分的課前準備。教師應結合學生當前的認知水平與心理情感特點，緊貼教學目標與要求，選擇具有一定的針對性和典型性討論主題，并通過學生的合作討論形成具有代表性的觀點，進而產生更具價值性的問題，從而激發學生探索更廣闊、更深層次領域的欲望。討論法運用得當，能更好地發揮學生在教學活動中的主導地位。教師通過引導學生思考探究，并對討論過程進行必要的監督與引導，能適時糾正錯誤、及時肯定和總結正確觀點。

3.3不斷完善工業產品設計的教學環節現代工業產品，具有更新換代速度極快，產品設計與制造周期相對較短的特點，往往幾個月的時間新產品就會上市。而且，工業產品中塑膠件及沖壓件較多，對整個產品工藝過程和質量控制要求也十分嚴格。對現代企業來講，只有借助于工業產品設計的力量，方能開創出具有戰略性價值的產品，從而提高市場占有率，提升企業的品牌競爭力。因此，在教學過程中，要不斷完善和改進各環節教學活動。如進一步完善設計調查環節，通過學生實際調查深入了解和分析產品，得出工業產品設計的要素框架結構圖，并以此結構圖為基礎著手開展設計，才能實現設計目標。

篇10

0前言

在產品設計中，常見的設計方法是通過論證分析，得到產品的初步形態和參數，然后通過大量的實驗進行性能測試，對產品進行逐步完善，是一種從無到有的過程。不過，這種設計方法的產品設計周期較長，而且成本偏高。最近幾年，工業產品設計中提出了一種相對于傳統正向設計的逆向設計，即從實物樣本到數字模型的再設計和重構優化的過程，在提升產品外觀質量，加快產品研發速度等方面有著良好的推動作用。

1逆向設計的具體流程

以某跑車油泥模型為例，對工業產品的逆向設計進行分析。模型參數為270mm×140mm，形狀相對復雜，以油泥為主要材料，在外部噴涂有顯像劑。GeomagicStudio軟件支持曲面重構功能，軟件本身在于其他三位軟件進行數據的交互時，有著非常嚴格的要求，如果輸出曲面無法滿足設計需要，則需要在兩個軟件平臺之間進行來回切換，而且無法實現實體及裝配操作。與之相比，CATIA軟件可以同時支持曲線以及曲面的逆向重構，本身多工作臺混合式的建模環境決定了其不需要與其他軟件進行數據信息的交換，逆向設計的基本流程為：在逆向設計中，首先需要利用三維激光掃描儀，對實物模型進行掃描，得到產品的各項參數，構建數字化模型，然后運用GeomagicStudio，對得到的數據進行預處理，向CATIA輸送stl文件，開展曲線和曲面的重新構筑，生成CAD模型，為產品的優化設計和改進創新提供必要的支撐。

2模型數據獲取及處理

在對實物模型進行掃描時，一般都會用到掃描儀，常用的包括激光掃描儀和光學掃描儀，這里選擇ZS－canner600型三維激光掃描儀進行模型數據的獲取。在實際操作環節，需要首先為模型貼上相應的標記點，其位置可以隨意選擇，不過必須確保以此掃描能夠掃到至少4個標記點，可以通過制作輔助板的方式來配合標記點的粘貼。標記點粘貼完成后，在設置界面將掃描儀的掃描方式選擇為“ScanPositioningTar－gets”，確保一次掃描能夠將輔助板和模型上盡可能多的標記點掃描到，模型與輔助板的相對位置不變，根據掃描到的最初4個定位點，確定相應的坐標系。之后，將掃描方式更換為“ScanSurface”，在距離模型20－30cm左右的位置，確保可以清楚的看到激光線，然后保持掃描頭勻速移動，使得其可以掃描到至少4個點。掃描過程中對于模型的放置并沒有明確的要求，可以隨意放置，通過調整視圖來對掃描的結果進行觀察，待模型全部掃描結束后，將數據進行歸集，以stl格式的文件進行輸出。這種掃描方式的操作相對簡單，可以得到相對完整的模型數據，不需要進行數據的拼接，掃描效率可以保證。將掃描得到的stl文件輸出到GeomagicStudio軟件中，在菜單中選擇“斷開組件連接”，可以從所有點中選擇與多數點云存在一定距離的點；而選擇“減少噪聲”，則可以減少掃描環節的噪聲點，使得點的排列更加平滑。在數據預處理環節，GeomagicStudio還可以對模型的坐標系進行對其操作，為后續的模型重構奠定良好的基礎。具體來講，應該首先構建兩個相互垂直的平面，將平面與全局模型的某個面進行對應，然后點擊菜單中的“對齊到全局”，選擇XY平面，然后浮動選擇某個平面，通過“創建對”選項來創建匹配對。在顯示中打開“全局坐標軸”，結合不同視圖，能夠對物體的位置進行查看，從而對坐標系擺正的準確性進行判斷。

3基于CATIA平臺的產品逆向設計

3．1數據輸出與處理

以GeomagicStudio進行預處理后，可以得到模型的點云數據，利用CATIAV5的逆向點群編輯模塊，可以對點云進行分析和處理，實現過濾與降噪。考慮模型本身的對稱性，可以截取一般的網格面進行數據后處理。

3．2曲線構建

從跑車曲面的整體走勢出發，配合曲率分析等相關工具，可以將模型分割成若干大的曲面，為后續的優化設計提供便利。曲線的構建保羅了特征線創建、點云截面線創建以及邊界線創建三部分，在CATIAV5中，特征線的提取方法多種多樣，比較常用的包括3D曲線、平面交線、曲線投影、交線曲線等，這里主要選擇曲線投影和3D曲線來對模型外表面的線架進行創設。在進行曲線的構建時，對于不同的區域，應該采用不同的方法，創建不同的特征線，如果曲線較為復雜，則應該適當增加特征線提取的密度。部分曲面的特征線架構如圖1所示。

3．3曲線分析

在完成線架構的創建后，需要做好相應的光順性檢查，其主要目的是找出其中存在的壞點，在去除壞點的同時，也可以對曲線中的部分數據點進行修改和調整。可以打開CATIA自由曲面模塊，選擇其中的曲率分析工具，對曲線的曲率分布情況進行檢查，利用長度不同的線段對曲線上的曲率分布狀況進行表示，并以此確定曲線的光順性。對照曲線曲率分布可以看出，構建完成的曲線在曲率上的變化相對均勻，不存在明顯的拐點，符合光順性的要求。而在充分保證曲線光順性的前提下，還需要針對曲線的精度進行研究和分析。利用軟件中附帶的距離分析工具，可以對跑車模型中線的精度進行分析，分析結果顯示，曲線的足最大誤差為0．87mm，可以滿足模型重構對于精度的要求。

3．4曲面重構

對于一個工業產品，其外形非常重要，影響著消費者消費體驗。產品外觀數字模型的構建通常是利用多個曲面，經延伸、過渡以及裁剪、合并后形成的，在這種情況下，每一個曲面的構建在逆向設計中都發揮著不容忽視的作用，其不僅需要能夠滿足光順性以及精度方面的要求，還必須可以與相鄰的曲面實現平滑連接，減少突兀性。事實上，不同的平面有著不同的特性，其生成方式也各不相同，如果單純的采用某一種曲面的生成方法，想要實現對模型的重構是不可能的。因此，在曲線創建環節，需要將收集到的點云分割成若干份，根據每一份的特點，選擇恰當的曲面生成方法，才能構建出滿足相關要求的曲面。如果曲面的曲率變化較為均勻，可以利用CATIA軟件中的四點綴面進行曲面的構建；反之，如果曲面的曲率變化不均勻，可以利用CATIA軟件中的逆向曲面重構模塊，選擇其中的最佳擬合曲面功能，進行曲面的構建。

3．5質量評價

對曲面的精度進行檢驗，所得結果如圖2所示。結合圖2分析，本文構建的曲面與網格面之間的距離在0．001mm到0．986mm之間，誤差值存在于允許范圍內，表明重構曲面能夠滿足工業設計的要求。在對曲面的質量進行評價時，比較常用的方法包括曲率梳、斑馬線、反射線、高光線等，以斑馬線為例，其分布狀況見圖3。從圖中可以明確，在面積較大的區域，斑馬線的分布相對均勻，這也表明曲面光滑性良好，而在連接過渡區域，斑馬線整體呈S型分布，可以滿足G2連續的要求，因此從整體分析，重構得到的曲面在質量上能夠滿足設計需求。

3．6優化設計

在進行逆向設計的過程中，最為關鍵的環節，是曲線曲面的構建以及質量分析，一旦產品的曲線和曲面完成了重構，也就標志著可以以此為依據，針對工業產品進行重新設計，設計的對象不僅包括了產品的外形，還包括了整體的功能創新，以本文提到的跑車為例，基于重構模型，可以對車輪、標識、車窗、后視鏡等細節進行優化設計。例如，跑車模型原本的車輪是對柱體進行簡化后形成的，整體缺乏真實性，從強化跑車整體效果的角度，可以利用CATIA裝配設計工作平臺，對跑車的四個車輪進行優化設計，提升模型的真實性。

4結語

逆向設計是相對于正向設計而言，可以參照實物模型，通過數據采集和曲面重構，得到全新的數字化模型，從而對產品進行改進以及優化設計。本文提出了一種有效的模型點云數據獲取及處理的方法，配合GeomagicStudio和CATIA，針對某跑車進行了逆向設計，結合曲線的光順性檢查和精度檢查，以及曲面的精度與斑馬線分析，得到了有效的分析結果，實踐證明，本文提出的工業設計產品逆向設計方法有著良好的實用性，值得進行推廣。

參考文獻

［1］楊艷紅，鐘相強．工業設計中產品的逆向設計方法研究［J］．機械設計，2013，30（10）：102－105．

［2］李雄．基于Alias的逆向工業設計實踐研究［D］．太原：太原理工大學，2012．