產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計及與形態(tài)創(chuàng)新的關(guān)系

肖幸奇 王玲

【摘 要】好的結(jié)構(gòu)設(shè)計是產(chǎn)品實現(xiàn)其各項功能的必要條件。產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)設(shè)計兩者相輔相成，互相制約的同時又相互促進，形態(tài)的創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)的結(jié)合對產(chǎn)品設(shè)計的結(jié)果起著直接的影響。在產(chǎn)品設(shè)計的過程中對結(jié)構(gòu)要有充分的了解，才能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)與外觀形態(tài)完美融合，就可以做到功能與形式的完美統(tǒng)一。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計；形態(tài)創(chuàng)新；產(chǎn)品造型；結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

一、概述

（一）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的概念及作用

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計是針對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)、機械部分的設(shè)計；一個好產(chǎn)品首先要實用，因此，產(chǎn)品設(shè)計首先是功能，其次才是形狀。產(chǎn)品實現(xiàn)其各項功能完全取決于一個優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計是機械設(shè)計的基本內(nèi)容之一，也是整個產(chǎn)品設(shè)計過程中最復(fù)雜的一個工作環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品形成過程中，起著至關(guān)重要的作用。設(shè)計者既要構(gòu)想一系列關(guān)聯(lián)零件來實現(xiàn)各項功能，又要考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀；既要安全耐用、性能優(yōu)良，又要易于制造、降低成本，根據(jù)各種要求與限制條件尋求對立中的統(tǒng)一。

產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)就是產(chǎn)品的“骨骼系統(tǒng)”，即產(chǎn)品外部及連接結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品內(nèi)部骨架及安裝結(jié)構(gòu)等。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對于產(chǎn)品主要起到包裝、支撐、安裝、連接等作用。一般地，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不能決定產(chǎn)品設(shè)計，而是要滿足產(chǎn)品的要求。一方面，結(jié)構(gòu)要滿足產(chǎn)品穩(wěn)定性、強度、剛度及基本功能的要求，另一方面，要考慮創(chuàng)新設(shè)計、綠色設(shè)計、材料、工藝、形態(tài)、使用功能及經(jīng)濟性等問題。

（二）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分類

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大致分為兩類：一是外部形態(tài)的構(gòu)造，它是形式的承擔(dān)者和內(nèi)部功能的體現(xiàn)者，同時又是與其他外部結(jié)構(gòu)的聯(lián)系者；二是內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是產(chǎn)品主要技術(shù)原理的體現(xiàn)者，但一樣對產(chǎn)品的外部結(jié)構(gòu)有著直接的影響。對于產(chǎn)品造型而言，最主要的是產(chǎn)品外觀的結(jié)構(gòu)設(shè)計。產(chǎn)品外觀的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括外觀的零件分塊、零件與零件之間連接、零件與整體之間的關(guān)系等等。

二、改進產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法

（一）改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

以最低的總成本可靠地實現(xiàn)產(chǎn)品的必要功能（主要功能和次要功能），去掉不必要功能（過剩功能）。減少不必要的材料消耗，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量做到縮小體積，減輕重雖，降低單位產(chǎn)品材料消耗量。不影響產(chǎn)品功能和使用性能等部位，應(yīng)當(dāng)考慮緊縮設(shè)計（減小、體積和重量）節(jié)約檢料，縮小占地（殘空間）面積，減少運輸費用。如現(xiàn)在的袖珍計算器，非常方便可裝在衣服口袋里。電規(guī)機的體積比原來也縮小很多，一方面由于電視視元器件的小型化，由電子管-晶體管-集成電路-大規(guī)模集成電路。另外顯像管的電子槍也由長尾改為短尾，其軸助零件也盡司，能地小型化了，因此仗電視機的外形尺寸大大縮小。

（二）改進產(chǎn)品零件、部件結(jié)構(gòu)

零件、部件是組成產(chǎn)品的重要單元。零件、部件設(shè)計的如何直接關(guān)系到整個產(chǎn)品的性能，經(jīng)濟指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)。為了提高產(chǎn)品性能，簡化裝配工作，在保證機械性能和某些特殊功能的情況下，盡可能地簡化結(jié)構(gòu)，節(jié)約材料。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計與形態(tài)創(chuàng)新的關(guān)系

（一）以結(jié)構(gòu)為核心的產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)新

物體形態(tài)的存在必須依賴于物體自身的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計形式的別致與獨特性是產(chǎn)品的形態(tài)美中的重要組成部分。以結(jié)構(gòu)為核心的“結(jié)構(gòu)設(shè)計”是探究形態(tài)創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的重要內(nèi)容。結(jié)構(gòu)設(shè)計聯(lián)系著產(chǎn)品設(shè)計與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，它使結(jié)構(gòu)造型化、審美化，直接表現(xiàn)了結(jié)構(gòu)參與到形態(tài)設(shè)計的過程當(dāng)中，將美學(xué)原理與生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計是實現(xiàn)形態(tài)與功能統(tǒng)一的突破口

通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以使產(chǎn)品功能與造型同時實現(xiàn)且合理的統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)設(shè)計與形態(tài)結(jié)合的本質(zhì)就是功能與形態(tài)的和諧。通過對功能與形態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計所表現(xiàn)出來的美感是建立在科學(xué)技術(shù)之上的，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為產(chǎn)品的本身增加了很多的價值，這類產(chǎn)品通常會具有很強的實用性功能，它與單純的通過造型而設(shè)計出來的造型美具有很大的區(qū)別。

（三）結(jié)構(gòu)對形態(tài)的影響

結(jié)構(gòu)是形態(tài)的基礎(chǔ)。產(chǎn)品形態(tài)既是外在的表現(xiàn)，同時也是在結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式。相同的功能可以采用不同的結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)，不同的結(jié)構(gòu)形式又會直接影響產(chǎn)品外觀形式。結(jié)構(gòu)是形態(tài)的基礎(chǔ)，形態(tài)是結(jié)構(gòu)的不同表現(xiàn)形式。工作原理的認知進步也會改變產(chǎn)品的形態(tài)。因此不同的結(jié)構(gòu)布局會影響產(chǎn)品外觀的形式表現(xiàn)。

（四）結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品造型的制約作用

產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計除了影響產(chǎn)品的外觀形態(tài)以外，還對產(chǎn)品的造型可行性有著重要的影響，產(chǎn)品的形態(tài)設(shè)計可能會在一定程度上會受結(jié)構(gòu)設(shè)計的限制。一個產(chǎn)品即使形態(tài)很美，色彩很漂亮，但是如果這個產(chǎn)品的形態(tài)設(shè)計不具有可加工性、可裝配性和經(jīng)濟性，或者得不到技術(shù)上的支持，同樣是個失敗的產(chǎn)品。設(shè)計產(chǎn)品外形時，沒有考慮各種材料的加工工藝的不同而影響到的產(chǎn)品結(jié)拘的不同，比如金屬材質(zhì)的和塑料材質(zhì)的熱水瓶外殼茌外觀形態(tài)上及局部細節(jié)上就是完全不同的兩個概念，塑料外殼采用注塑工藝，而金屬外殼采用沖壓工藝，這兩種生產(chǎn)工藝的特點就決定了產(chǎn)品形態(tài)的不一致。

四、產(chǎn)品造型設(shè)計中應(yīng)考慮的結(jié)構(gòu)因素

結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的主要因素有很多：如結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)的強度、產(chǎn)品成本、使用壽命、美觀性、安全因素、產(chǎn)品功能和經(jīng)濟因素等。結(jié)構(gòu)設(shè)計對于產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計、對于各種各樣的生產(chǎn)活動都非常重要。功能需要依托結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn)，很多功能是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)的，甚至某一個結(jié)構(gòu)是否合理是衡量設(shè)計是否成功的標(biāo)準。為了便于儲藏和運輸，可調(diào)節(jié)變換產(chǎn)品的外觀結(jié)構(gòu)，如堆疊結(jié)構(gòu)、折疊結(jié)構(gòu)、伸縮結(jié)構(gòu)、柔性結(jié)構(gòu)等，結(jié)構(gòu)的變化能導(dǎo)致功能的變化。

五、結(jié)語

一個產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否創(chuàng)新與獨特在產(chǎn)品呈現(xiàn)出的形態(tài)中占有很重要的位置。一個創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以大大提升產(chǎn)品價值，使產(chǎn)品各個部分更加合理化，以實現(xiàn)產(chǎn)品功能，使其工作效率大大提升，此外，還可以在感官上給人視覺沖擊力，吸引消費者眼球，“技術(shù)”與“藝術(shù)”的完美結(jié)合是發(fā)展趨勢。