實(shí)戰(zhàn)產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)

摘 要：產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)已成為企業(yè)開(kāi)拓市場(chǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。文章以一款汽車(chē)音響產(chǎn)品設(shè)計(jì)為例，通過(guò)設(shè)計(jì)輸入、分析布局、外觀造型、出功能造型效果圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，最終完成一項(xiàng)工業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程，其中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的主線。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；外觀造型；效果圖；產(chǎn)品

中圖分類(lèi)號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）20-0107-03

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)催生了競(jìng)爭(zhēng)，全球化使競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈。在產(chǎn)品市場(chǎng)，消費(fèi)者不再主要追求功能，而更注重新穎、時(shí)尚、個(gè)性和品位。現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)正是融合藝術(shù)美學(xué)、工程技術(shù)與現(xiàn)代科技，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，通過(guò)創(chuàng)造性思維，將審美、時(shí)尚、流行元素與人機(jī)工程學(xué)、材料學(xué)、心理學(xué)、市場(chǎng)學(xué)、環(huán)境學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)有機(jī)結(jié)合，孵化出一個(gè)琳瑯滿目、新潮時(shí)尚的產(chǎn)品市場(chǎng)。

一個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)者首先應(yīng)具備藝術(shù)靈性，同時(shí)掌握材料學(xué)、心理學(xué)、市場(chǎng)學(xué)、環(huán)境學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)、工業(yè)制造等方面的知識(shí)，具備科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，SolidWorks、Pro/E、UG、CATIA等這些三維輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用，已使工業(yè)設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確、便利，與生產(chǎn)制造設(shè)備的無(wú)縫連接，使設(shè)計(jì)者的意圖更易于真實(shí)實(shí)現(xiàn)。熟練掌握三維設(shè)計(jì)軟件，是一個(gè)產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)者需要具備的技能。

一項(xiàng)新的產(chǎn)品項(xiàng)目必須著眼于市場(chǎng)，滿足客戶需求。在競(jìng)標(biāo)過(guò)程中，一項(xiàng)好的工業(yè)設(shè)計(jì)方案，是贏得競(jìng)標(biāo)成功的有力武器。本文介紹一個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)的案例，注重于過(guò)程和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)輸入

1.1 產(chǎn)品基本定義

汽車(chē)音響，汽車(chē)電子類(lèi)產(chǎn)品，符合汽車(chē)生產(chǎn)商產(chǎn)品功能、外圍造型要求。

1.2 產(chǎn)品功能、外觀造型要求

功能：Radio（收音機(jī)）、CD、MP3播放，USB數(shù)據(jù)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(chē)生產(chǎn)商提供的汽車(chē)儀表板3D數(shù)據(jù)模型，考慮整體協(xié)調(diào)性、美觀性、新穎性，設(shè)計(jì)外觀造型方案。圖1是客戶提供的汽車(chē)儀表板3D數(shù)據(jù)模型外觀。

2 產(chǎn)品造型效果設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)分析及造型布局

①結(jié)構(gòu)分析及面板主體材料選擇。從汽車(chē)生產(chǎn)商提供的汽車(chē)儀表板3D數(shù)據(jù)模型外觀可以看出，此汽車(chē)音響面板是一個(gè)左右對(duì)稱弧面結(jié)構(gòu)。面板主體選用與汽車(chē)儀表板一致的塑料結(jié)構(gòu)，材質(zhì)可為耐高溫ABS或PC+ABS，以滿足汽車(chē)耐沖擊、耐候等性能要求。面板主體材料決定了結(jié)構(gòu)造型的方向，采用塑料結(jié)構(gòu)可以在遵循塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)原則前提下，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)師的想象力，隨意地實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)必須按照安裝位置選擇恰當(dāng)?shù)某瞿７较颍爻瞿７较虬才旁O(shè)計(jì)布局。圖2是在三維環(huán)境中沿出模方向從汽車(chē)儀表板3D數(shù)據(jù)模型中提取的汽車(chē)音響面板輪廓，并用AutoCAD制作的初步設(shè)計(jì)布局。按照產(chǎn)品功能、顯示要求結(jié)合汽車(chē)音響面板輪廓選擇：將CD進(jìn)碟口、LCD顯示屏由上向下置中放置，在操作時(shí)便于觀察；將USB數(shù)據(jù)接口，AUX接口放置于下部翻轉(zhuǎn)活門(mén)內(nèi)，可以避免安全隱患，同時(shí)便于外觀處理；將音量旋鈕、電臺(tái)搜索旋鈕放置于下部左右兩角；各功能按鍵沿著面板兩側(cè)輪廓及LCD顯示屏底布置。整個(gè)布局結(jié)合美術(shù)透視原理，采用左右對(duì)稱形式，符合中國(guó)人習(xí)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(yōu)點(diǎn)，本文使用汽車(chē)制造業(yè)使用最為廣泛的CATIA軟件，它涵蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、工業(yè)造型、三維建模、分析仿真、生產(chǎn)加工的全過(guò)程，當(dāng)今這個(gè)軟件功能最為強(qiáng)大，其曲面造型功能、渲染功能無(wú)與倫比。首先建立產(chǎn)品文件AutoAudio-ASM.CATproduct（以下簡(jiǎn)稱AudioASM）產(chǎn)品文件，將客戶提供的汽車(chē)儀表板3D數(shù)據(jù)模型Auto-PanelFrame.CATPart（以下簡(jiǎn)稱AutoFrame）裝配其中；在裝配中再建立汽車(chē)音響面板文件AutoAudio-Panel.CATPart（以下簡(jiǎn)稱AudioPanel）。

在裝配AudioASM中對(duì)AudioPanel進(jìn)行設(shè)計(jì)造型。可以將用AutoCAD制作的初步設(shè)計(jì)布局導(dǎo)入到AudioPanel，但這樣不便于后續(xù)修改。這里在3D環(huán)境中，利用AutoFrame所提供的邊界面，繪制各項(xiàng)設(shè)計(jì)元素。

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

②汽車(chē)音響面板細(xì)部造型及渲染。完成了汽車(chē)音響面板外形輪廓面，就可以以此為基礎(chǔ)，按照AutoCAD制作的初步設(shè)計(jì)布局創(chuàng)建面板細(xì)部造型。創(chuàng)建面板細(xì)部造型涉及環(huán)境學(xué)、審美學(xué)、塑料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、產(chǎn)品功能及操作要求、CATIA軟件使用技巧等知識(shí)和技能，要真實(shí)細(xì)致地體現(xiàn)出面板造型結(jié)構(gòu)和功能特征，創(chuàng)建過(guò)程這里不做詳細(xì)介紹。CATIA軟件具有強(qiáng)大的渲染功能，可以定義部件的材質(zhì)、顏色、表面紋理、亮度、反光度，定義場(chǎng)景、照明等，圖5是用CATIA渲染的汽車(chē)音響面板造型圖。

2.3 汽車(chē)音響面板功能效果圖

①汽車(chē)音響面板細(xì)部效果修飾。為了使汽車(chē)音響面板效果更加生動(dòng)逼真，我們將汽車(chē)音響面板造型渲染圖在Photoshop軟件中進(jìn)行細(xì)部效果修飾?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)品所處環(huán)境、所使用材料、表面處理工藝來(lái)調(diào)整產(chǎn)品表面的顏色、亮度對(duì)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(zhì)感（圖6）。

②汽車(chē)音響面板功能造型效果圖制作。汽車(chē)音響面板細(xì)部效果修飾完成后，使用CorelDRAW軟件結(jié)合AutoCAD來(lái)定義按鍵功能、LCD顯示、LOGO、標(biāo)識(shí)等。文本文件可直接在CorelDRAW中輸入，但圖形標(biāo)識(shí)最好在AutoCAD中按比例繪制好，再導(dǎo)入CorelDRAW中加色，圖7是完成的汽車(chē)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(chǎn)品說(shuō)明進(jìn)行應(yīng)標(biāo)。

3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于汽車(chē)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(rèn)后，我們就可以利用先前的模型進(jìn)行產(chǎn)品細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便實(shí)現(xiàn)了效果設(shè)計(jì)與實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造的對(duì)接。圖8是最終完成的汽車(chē)音響設(shè)計(jì)效果圖，所有部件都在CATIA 三維環(huán)境中完成，數(shù)據(jù)模型可直接使用于模具制造、生產(chǎn)加工。

4 結(jié) 語(yǔ)

一項(xiàng)好的工業(yè)設(shè)計(jì)，出自于設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品的深刻理解以及設(shè)計(jì)者所具備的藝術(shù)素質(zhì)、創(chuàng)新意識(shí)和設(shè)計(jì)技巧。借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)，設(shè)計(jì)者可以充分發(fā)揮自己的想象力，方便地將自己的構(gòu)思轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)方案；我們可以實(shí)現(xiàn)造型效果設(shè)計(jì)與實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造的無(wú)縫對(duì)接。

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