用solidworks进行工业设计产品表达

1、包装工程 RACKAGNG ENGNEER NG Vol 26 No. 6 2005用Solidwoiks进行工业设计产品表达王霜何忠秀(西华大学成都61()039):工业设计需驳对产品进行充分的表达.计算机技术的发展使得在计算机上对产品进行渲 荣、生成动画等操作非常容易相关的设计软件也很多。採讨了三维设计软件Soliojk版强大 的产品表达功能并以耳机为例详细说明了其中的Phouvorks插件的渲染功能和Aninabr插件的动 画功能的使用方法。:工业设计：Solidworks; PhokMorkx Anmak)r:1B47: A: 1001 3563(2005)05 0166 03Prod

2、uct expressbn h hdustry design by SolidworksWANG Shuang E Zhong(Xihua University, Chengdu 610039. China)Abstract: Sufficient cxprcssbn of p induct is in portant in indusliy design This paper discussed the pouerful expressive ability of Solkkvorks 2005. Moreover. Iym D use PhotMoiks and Anmat)r plug

3、- in of Solidworks was illustrated by an eximple of eaiphoneKey words: industry design: solkKvoiks; phokworks aninabr166 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.包装工程 RACKAGNG ENGNEER NG Vol 26 No. 6 2005# 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights re

4、served.包装工程 RACKAGNG ENGNEER NG Vol 26 No. 6 2005工业设计萌芽于上世纪初它是科学技术与文化艺术相结 合的产物强调将产品设计成为人与物、形式与功能、艺术与技 术、经济与社矣的均衡的整体”。在工业设计中，产品的充 分表达是非常重妥的常用的技法主要有绘制效果图模型制 作等计算机技术的发展便得目前的设计表达主要在计算机上 进厅.设计软件种类也非常繁多平面设计主要有CoreD Phobshop、AutiCAD、Freehand 等三维的建模则有 3D Max、 SolidworiUG等。产品的表现丰段非常丰富。张峻霞等人 对AubCAD的渲染功能在工业设计

5、中的应用进行了阐述。 SolkKvorics也是应用于产品设计的主流软件其三维功能比 AulnCAD来讲有过之而无不及.而且它在参数化设计、特征建 模以及与产品数据管理（ PR）ducl Data Management）的隼成方面更有相当大的优势。因此在设计领域的应用越来越广 泛。文中探讨了用Solkkvo水s进行工业设计产品表达的方法。1SolidworksSokhoik蹴件是一个采用WimbYs图形用户界面的三维 CAD软件。设计工程师能够使用它快速地按照其设计思想绘 制草图尝试运用各种特征与不同尺寸.以及生成模型和制作 详细的工程图，SolicMoiks的模型分为李件、装配体和工程 图3

6、种.零件由草图绘制开始根据设计师对委件实体的体索:2005-4）8-08:西华大学人才培养课题资助（04226135）:王霜男，（1974）.四川彭山人四川大学博士生 分析将其分解为在草图基础上的各特征的组合比如拉伸、扫 描、放样、抽壳、倒角、It向、阵列等。零件的建模要求符台正酬 刚体的原则.如不能产生悬边.不能自相交等当然也不能在一 个李件图中构建多个不相连接的实体。建模过程中如果操作 出错软件会及时给出详细的出错信息使律软件的入门非常 容易。完成歪件的建模后利用三维牽件摸型可以实现产品的虚 拟装配。将2个或多个零件模型（或部件）按照一定约束关素 进行安装,形成产品的装配体。图1即为在So

7、lKhwrk005中 完成的耳机装配体实例。左完成了对爹件的实体建模以及部件、产品的最终装配 后.设计人员可以根据设定的产品视图关系经过非常简单的操 作利用SolkKvorics自动生成工程图。并可以进行尺寸、标注、 明细表的编辑。而且由于Solickorks的全相关待性在李件图 和装配体中进行的任何修改都会马上在自动生成的工程图中 得到反映。避免修改上的遗漏带来的设计错误。2 PhotKvorksPhokMoiks和下面要提到的Anhialo曲为Solkhvoiks的插 件程序，需要在安装SolxKvoiks时自定义选择安装 PhobivoAs西华大学讲帅，研究方向为CAD/CAM0167

8、1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.包装工程 RACKAGNG ENGNEER NG Vol 26 No. 6 2005# 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.王霜等用Solidwrics进行工业设计产品表达168 J995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.、Ltd. All rights reserved.# J995-2006 Tsin

9、ghua Tongfang Optical Disc Co.、Ltd. All rights reserved.【僂“# J995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.、Ltd. All rights reserved.# J995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.、Ltd. All rights reserved.;%:; 回 g jQjqqQlZ IFig 3 Preview window of rendering# J995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co

10、.、Ltd. All rights reserved.图1耳机竣配体Fig 1 Assembly of eaiphone基于mental niy引擎.提供了许多专业渲染效果。可使用它给 零件和装配体创建逼直的图形。通过设置产品的材质、选择布 景、定义光源、贴图等.对产品进行渲樂。做出生动美观的效果 Ho还可以旋转产品以最好的角度进行表现。2 1布景由环绕Solichojks模型的虚拟框或球形组成。布景 壁的大小和位置可以调整。还可为每个布景壁切换显示状态 和反射度并将背最添加到布景c每个SoliAvorks文件只能指 派一个布景。图2为布景编辑器对话框。可使用布最编辑器 从布景库中选择并编辑布

11、景：用户在管理程序标签中选择陈 列室、底面、环壇、背景、工作间等文件夹中选定一个顶目该文 件夹所包含的布最模式即显示在右边的布景选择区域选择一 个布景模式则可以在房间、背景制景和光源标签中修改其属 性值直到满意为止。为帮助用户实时观寮修改效果 Ph” V。血提供了一个预览宙口 见图3.该宙口左其他渲架功能 如材质、贴21、光源等设置时也矣出现。图2布最编辑器Fig 2 Scene editor2 2Photworics提供带有数个丙定义材质的材质库。此外用 户还可以自行创建自定义材质。材质的范围很广.金属、石材、 木材、塑料、玻璃以及天然纹遛都包含在内。在其它类里还有 陶器、油漆、纸质、织物、

12、图案甚至空气和水竽材质。给设计师 极其广阔的表现空间，图4即为材质编辑器。注意对装配体 进行材质设置前需要先选定李件否则就会将整个装配体设为 同一材质。|MsarWWW |Si细啾色口 Jit 图4材质:编辑器Fig 4 Material editor2 3贴图主要用干电脑饱视机手机屏幕、潼筑物宙户、产品 标志、外包装表面印刷图案等可以充分利用现有的图片资源 表达千变万化的视觉效果图5为贴图编辑器对话框.其中累 统初始时只提供了标志文件夹.而且其中的标志仅仅只杲 Sol id works自身的一些标志图案，但用户可以单击戎钮从 文件生成自定义标志和图案这些国案放左新建的自定义” 文件夹中。用户

13、先在SolkkvoricsH形编辑区选挥要贴图的面. 在贴图编辑器中选定了国案并完成在徊像”、照明度”、纹 理标签中的属性值修改就可以点击铉用扶钮完成贴图设169 J995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.、Ltd. All rights reserved.# J995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.、Ltd. All rights reserved.包装工程 RACKAGNG ENGNEER NG Vol 26 No. 6 20053 1995-2006 Tsinghua Tongfang Opti

14、cal Disc Co., Ltd. All rights reserved.包装工程 RACKAGNG ENGNEER NG Vol 26 No. 6 2005图5贴图编辑器 Fig 5 Applique editor2 4住实物展示时灯光的作用是不可忽视的.PhomvoHs捉供 线光源、点光源、及聚光源3种Solkhvortcs光源类型，用户可修 改其属性。选挥Solkiwoiks特征管理FeatunManagerift计树标 签展开设计树中的光源文件夹如图6所示.选择要修改的光 源单击鼠标右键在快捷菜单中可以添加线光源、点光源和聚 光源或对该光源进行属性修改。图7即为光源的属性框.可以看

15、到其中包含了对Pho- vorks属性、光源顔色、环壇、明暗度、光泽度、光源位置等顶 目。效果。图8为耳机的最终渲染效果图。在左边的這染管理罢Rcndemanager中显示的是该模型的布景、材质.贴国以及光源 的展开视图。图8耳机的渲染结果Fig 8 Rendering result of eaiphone完成渲染的模型可以直接输出为图像文件。Phouvorics 支持对egpng.p% bmp. liR iga等17种图像文件格式的输出。3 Aninalor3 4“ 卜9 MB卜2第m 10卜冷UKL&上民 J sa存伶(9t),(-)e) *- 习、() “ t 0(9t)-* 甘,卜)t

16、 , e) y ? 尹怜卜) r 0 (-)He*渔染生成的文件只是对产品某个角度的静态的展示。如 果要提供全面地观察功能或者模拟产品的运动过程.那就要用 到动画功能了。在SolkKvoiks中.动画功能是由Aninator插件 实现的用户可以在工具朦单中选择插件. ”菜单项进行 插件安装和删除。3 1这2种动画生成模式也是Anmator早提供的功能利用 动画向导即可方便地生成。在安装了动画插件后，SoIkKvos 界面下方出现了強型和动画1 ”2个标签強型标签显示 正常的实体模型而1动画1聯签的显示见图9。图6转征骨湮器设计忖Fig 6 Feature managerTlzilTf图7光擦属

17、性柩Fig 7 Laiip house attribute2 5以上提及的各个顶目可以单独完成也可以利用Pho- ”vorks提供的渲樂向导完成.其中贴图顶目更有单独的贴图 向导.在对各项目的设定中，和览宙口会显示产品渲染的粗略168图9 动标签Fig. 9 A亦malor lalirl点击左上方的麻酿钮80可启动动画向导貝中旋皆动瓯以直接制作步骤也很間单但爆炸和解除爆炸动画需要先生成装配体的爆炸视图才可逬3 2有些工业产品和机构可能在极限位置间具有运动特性如（T转第173页）4 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All ri

18、ghts reserved.熊兴福等 产品设计中的形态创意173 1995-2006 Tsingliua Tongfang Optical Disc Co. Ltd. All rights reserved.# 1995-2006 Tsingliua Tongfang Optical Disc Co. Ltd. All rights reserved.图2臭氧消毒水龙头Fig 2 OA)nc disinfectbn faucet0 3 jfl味瓶Fig 3 Condinent bottle是在深刻理解自然物的基础上在美学原理和造型原则作用下 的一种具有高度创造性的思维活动。在运用仿生与模拟的造

19、 型方法进行形态创意时必须根据所要设计的产品内容展开构 思。如果忽视了产品的基本使用要求、用户特征以及材料、生 产技术等成型因索.有可能便设计出来的形态仅仅停留在图板 上不能成为现实徳国著名工业设计师柯拉尼可称得上是一位非常成功的 仿生设计师由于他长期研究鸟、鱼、虫等各种生物形态而且 具备椅深的空代动力学知识因而他设计的一些产品形态大都以自然中的生物形态为原型。如飞机的形态取自干鸟类展图4索列左具Fig 4 Tableware series(上接第168页)机床导轨上的工作台、曲柄滑块机构、凸轮机构、具有弹簧的机 构等.Anina提供物理模拟方式模拟马达、弹簧及引力在装 配体上的效果。要使用动

20、画向导生成物理模拟.须先在Solid- vvortcs中计算模拟。生成模拟动画后机构可左设计师限制的自 由度范围内按一定规律运动更好地展示产品功能与特点。 3屏幕捕获允许用户直接将操作过程保存为视频文件只需 在图12所示的AnmabrZ具栏上的单击屏幕捕获按钮即可打 开捕茯对话框主要设置视频文件保存路径、文件名以及压缩 格式等信息即可进行但这种方式由于计算重非常大对计算 机配置的要求很高普通用户不一定适用Anhiaor制保存的动画文件为AV粕式.用户可以利用 专门的压缩软件对它进行压缩以RM或MPEG等较小的文件 格式传播。但应当注意压缩量矣影响图像的品质较低的压缩 翅飞翔的动态.汽车、犀托车

21、等陆地交通工具的形态大都取自 于一些动物卉跑的姿态。即使是一些与速度无关的电视机、咖 啡壶、钢琴之类的产品也常常借用自然中的一些有机形的曲 面变化使产品形态具有亲切、宜人、充满生机的感觉，图4是 1983年他为Tuchikichi设计的系列餐具.都采用了倾斜15度 角的独特表现形式。宋来的仿生设计其定了柯拉尼的设计 风格并以此为基准在八十年代初的日本提出了柯拉尼设计理 0 16) 吊 C4世界万物都在一定的规律下进厅设计也不例外。尽管在 产品形态创意中包含看许多不确定的因索产品形态创意的结 果也因人而异但通过对构成产品形态的几个基本要索的分 析.我们就不难看出它们之间的内在联系利对产品形态创意所 紀的影响和作用c本立的阐述就鬼基干这一基本规律以产品 形态创意的基本过程为线索从形态构成的基本原別以及产品 形态创意构成方法两个方面加以论述力求掲示出产品形态创