實戰產品工業設計

摘 要：產品工業設計已成為企業開拓市場的關鍵環節。文章以一款汽車音響產品設計為例，通過設計輸入、分析布局、外觀造型、出功能造型效果圖、結構設計等，最終完成一項工業設計過程，其中，計算機輔助設計是整個設計的主線。

關鍵詞：工業設計；計算機輔助設計；外觀造型；效果圖；產品

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、外圍造型要求。

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。

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