造型与工程结构设计的衔接研究-以金融机具类产品设计为例

1、造型与工程结构设计的衔接研究以金融机具类产品设计为例论文摘要：结合实际新产品开发工程，分析和讨论了新产品开发过程中因造型设计与结构设计衔接不畅而存在的典型问题。从设计流程、设计人员知识结构和设计工具等方面给出了解决上述问题的有效对策。最后通过一个实际产品开发案例检验了应对措施的有效和合理性。论文关键词：造型设计,结构设计,衔接引言随着市场经济的迅速开展，工业设计已成为新产品设计与开发工程中不可或缺的重要环节之一。不少企业的产品研发部在传统产品结构设计部门的根底上独立出专门的工业设计部门，主要司职新产品的外观设计与开发，旨在提升企业产品的形象和竞争力。新产品的设计与开发，往往需要包括技术研发、工

2、业设计、市场营销等多个部门的密切合作和通力配合，才能为企业推出功能卓越、外观优雅的优良产品。但在实际工程的操作中，由于部门人员之间知识结构差异、工程管理失误等等因素的影响，常常会出现部门工作衔接不良，开发工作反复的情况，结果将直接影响新产品开发的进程与产品的品质。其中，工业设计和工程结构设计衔接不畅的问题是较为突出的。近年来，我们参与了多项金融机具类产品的开发工作，在工程中遇到了诸多设计衔接问题，也积累了一定经验。1金融机具类设计工程常出现的问题1.1因产品结构布局的不合理导致造型设计工作将错就错。局部金融机具类产品由于技术创新度较高，此类产品开发初期，并没有现成案例可直接借用，这其实对工程设

3、计人员提出了较高的要求。在实际操作中，多数工程设计人员由于自身知识结构的限制，设计产品的观念与目标主要从满足产品的技术功能与适合制造方面出发，样机一旦试制成功，决策层即召集工业设计人员对其样机进行外壳设计，或者说在功能样机的外面穿件漂亮衣服;。该设计流程乍一看并无太大问题，可仔细分析后，其实存在较多的隐患。首先，前期结构布局可能满足产品根本技术功能与可制造性方面的要求，属于机器为本的设计，可是在是否满足人的操作需求方面仍有值得商榷的地方。其次，功能样机试制成功后，往往倾注了工程设计人员大量的心血，企业为此也付出大量时间和资金，工业设计人员在此时提出一些结构布局上的改动意见，难以得到应有的重视，

4、结果只好在样机的根底上做外观设计，硬着头皮把工程往前推进。后期产品投放市场，用户提出种种操作的问题之后，企业才不得不修正原有的产品结构布局，对产品进行较大的改动，显然，为此付出的代价是沉重的。1.2造型设计不符合工程设计要求导致造型反复修改。金融机具产品处理现金包括纸钞和硬币的过程多为动态模式，因此该类产品的内部元器件以机械运动机构为主，电路板等电子元器件为辅。工程设计人员在对产品内部结构设计时，要充分考虑到最小化原那么，在保证产品技术功能的前提下，在最小的空间内将一些机构、电子元器件合理布局。在这一过程中，工程设计人员为了实现最小化，对元器件进行了多项排列组合的尝试，付出了艰辛的劳动。因此，

5、如果工业设计师对于功能样机的现有尺寸不加缜密考虑，任意的进行造型尺寸放大，即使造型设计方案非常出彩，也会被企业决策层要求与现有功能样机尺寸配合，一旦出现尺寸干预，造型方案那么不得不屈服于工程设计进行被动调整。结果不仅延误了产品开发进程，而且前期完美的设计创意也会因反复的调整遭到破坏，降低了产品造型质量。另外，金融机具类产品外型尺寸变化很大，从小型验钞机到大型清分机，对应到今后生产面临的材料与成型工艺问题，设计师应充分予以考量，否那么造型设计方案如果无法实现，或者实现的代价过高制造本钱过高，就得不偿失了。1.3造型设计与结构设计的数据无法交流。产品开发工作绝不是单打独斗的事情，整个开发过程中需要

6、各部门、各专业人员密切配合有效合作。其中，设计数据交流顺畅与否成为首当其冲的问题。实际工程操作中，工业设计人员多使用面向造型设计的软件工具，如三维软件：Rino，3Dmax二维软件：Photoshop、CorelDRAW、Illustrator等。这些软件的优势是充分考虑到造型设计的思维模式，有利于造型设计人员迅速将造型创意表达出来，但缺点是其模型或图纸缺少三维数据，即使可以通过一些中间格式如iges导入到工程软件中，一些简单的造型特征如直线、圆弧可以直接提取，但对于变化丰富的曲面造型特征，工程结构人员不得不重新建模，这一过程能否原本的表达出造型人员的创意就很值得疑心了。1.4工业设计人员在产

7、品开发后期无法或疏于介入导致产品造型品质下降。工业设计师的工作不应该仅仅是出一张二维或三维产品效果图。实际工程操作中，效果图在得到客户认可后，工业设计师退出产品开发工作的情况经常发生。事实上，即使整体外观方案定案之后，后期仍有许多工作需要工业设计师的参与跟单。比方产品上的平面设计包括产品的控制面板、产品LOGO、产品上其他文字与符号、产品色彩的把握、产品外表质感与肌理的控制等，这些工作看似细微琐碎，但对于产品整体造型来说具有画龙点睛的作用。正是这些细小之处的处理显现出设计师的独具匠心与职业精神。2针对上述问题采取的对策导致造型设计与结构设计衔接不畅的原因来自多方面。有设计人员本身知识范围的限制

8、问题、有设计经验和技能的问题、设计工具的问题、设计沟通以及设计管理的问题等等。因此我们主要从这些方面提出应对策略：2.1对企业的材料供给、自身或外协制造能力进行一次周密的调研。在造型设计正式开始之前，设计人员结合调研情况认真地、全面地考虑下游设计，不仅有利于明确现有的设计材料、设计条件、设计限制，更有利于造型设计与结构设计的衔接。2.2扩展造型设计人员工程领域的知识。工业设计的设计流程环节很多，与欧美的设计界精细的设计分工不同，我国制造型企业对于设计人员的要求比拟全面。因为实际的设计工程中，工业设计师要经常与其它部门工程师如：电子工程师、结构设计师等设计人员进行沟通协调，才能顺利进行设计活动。

9、这就要求造型设计师除了具有本专业的知识外，对相近的工程领域的知识也要有所了解或深入的学习，这可以防止一些由于设计人员知识欠缺带来的设计冲突，甚至导致整个设计工程的失败与搁置。2.3主动运用工程技术元素去创造产品形态。工程技术特别是制造技术上一些特殊要求并非都是造型设计的羁绊。当造型设计师掌握这些技术要点之后，完全可以主动运用在造型设计之中，既能美化产品外观造型，又能满足了工程技术的要求，在解决了造型与结构衔接问题的同时，带动了外观造型的创新。例如模具中的分型线，通过巧妙的设计可以成为产品形态中线;的视觉要素；适当的圆角设计既可以满足热塑性材料的成型流动性，又可成为重要的造型特征等等。2.4运用

10、面向制造的辅助设计软件进行造型设计。工业设计人员应加强工程软件如Pro/E、SolidWorks、UG等的学习和运用。设计实践证明，工业设计工程大局部时间都消耗在设计修改阶段。而造型设计不满足结构设计的要求是导致造型方案反复修改的主要原因。如果造型设计人员在概念方案阶段运用了工程软件建模，这将有利于实现数据对接，便于后续与制造工程师沟通，提高设计方案修改效率。甚至还可及早发现设计中的问题，防止后期因可制造性问题带来的工程损失。2.5材料及外表工艺的合理运用推动造型设计。材料与外表处理工艺的选取是工程技术人员与工业设计人员共同关注的问题。不同之处是，工程技术人员主要考虑的是材料的性能，如力学性能

11、、化学性能等；而大多数工业设计人员只对材料的性能有初步的了解，主要考虑的是材料的质感，如何去表现产品的美感。然而，工业设计师并非艺术家，所使用的材料与外表工艺除了满足美学要求之外还必须符合批量生产的要求，在造型设计之初需要考虑适合批量生产的设计及成形方法。因此造型设计师本身除了对既有的材料与技术要有相当的认识外，对于最新的生产技术及材料加工方面的新知也必须了如指掌，以便运用于新产品的开发设计。如今材料科学技术的进步，各种新材料与外表处理技术不断推陈出新，设计师所面对的是比以往更加千变万化的材料与加工生产技术，使得工业设计在产品设计的工作上越来越复杂，也越来越重要。假设是设计师不能合理的运用新材

12、料和外表工艺，那么将丧失许多改善产品甚至创新产品的时机。2.6通过有效的设计管理协调衔接工作。从管理的层面上来看，造型设计与结构设计衔接不畅可以通过有效的设计管理来解决。比方说，企业管理层首先要明确开发产品是属于本钱主导还是设计主导的类型。对于本钱主导的产品，造型设计应绝对服从制造本钱上的限制，而设计主导型的产品造型设计的自由度相对宽松，结构设计应积极配合造型设计促成概念方案的实现。除此之外，设计管理人员还负责处理设计与其它管理体系的关系，使各专业设计人员能够相互协调，将开发出优良产品作为各部门共同的工作目标。3实例验证笔者参与了一款新型纸钞计数与鉴别仪的开发设计工程，我们将上述解决造型设计与

13、结构设计衔接问题的对策在该工程中进行了运用。通过与客户沟通，我们了解到该产品对于制造本钱控制严格，结构限制很大，今后产量较大。在工程进行之前我们通过对客户制造能力调研，与客户共同商定使用ABS与PC工程塑料注塑成型的主要制造工艺。客户提供了详细结构图solidwork格式图1，为了便于后期与结构设计的衔接，我们也采用了该平台进行造型设计图2。最终设计结果(图3)。图1点钞机内部结构图图2基于结构的外形设计图3最终外形效果整个产品开发工程周期从工业设计介入开始计算，仅用了一个月时间。因造型设计不符合结构设计的设计修改只有少数的几个细节结构。应对造型设计与结构设计衔接不畅的设计谋略得到了较好验证。参考文献1 李宗斌,陈富民. 产品开发的可制造性设计方法. 制造业设计技术. 2000(2): 17-19.2 陈士昀. 工业设计师所具备之塑料材料加工专业知识范围之研究. 中国台湾铭传大学, 2003.3 蔡正欣,奚立峰. 基于可制造性的现代产品开发方法. 机械设计与研究. 2004, 20(5): 71-73.4 Ho