基于美學原理的外觀構件結構設計及功能實現

李思蒙 王 玲

(遼寧科技大學，遼寧 鞍山 114051)

1 外觀構件結構設計的原則及內容

1.1 外觀構件結構設計的原則

首先要滿足剛度要求。對于承受較大載荷及作為支撐和其他零部件定位的外觀構件或殼體，剛度設計是第一要求。

其次是強度要求。強度是考慮外觀構件和保護性能進行設計的基本準則。

再者是設計的安全性和穩定性。受壓及受壓彎結構都存在失穩的問題，特別是薄壁結構，內部存在局部失穩問題，必須進行校核。

最后還應該考慮其加工性。外觀構件以鑄造件和注塑件為多，鑄造和注塑構件應考慮液體的流動性、填充性和脫模便利，沖壓外觀構件應考慮材料延展性和拉伸能力，并作相應的計算，避免應力集中。

1.2 外觀構件結構設計的內容

外部構件設計主要包括殼體形狀設計、結構設計和連接關系結構設計，還有其他安全設計、外觀設計、密封設計等。不同類型的工業產品在外觀、材料、結構、顏色、功能和形狀等方面差異很大。但是在結構構成上均少不了外殼的包裝。外殼暴露在外，裝置內具有所述產品的功能部件。殼體不僅是產品的重要結構部件，也是產品外觀的保護主體。外殼設計是產品結構設計和造型設計的重要組成部分。根據儀表、家用電器、手持工具、機械設備等工業產品外殼或其他產品部件的結構特點，將其稱為產品的外件或外殼。外部構件是產品的外殼，即產品的外部殼體或主體。

圖1 兩把美學原理的椅子

2 美學原理

美學原理是人們觀察自然界萬事萬物、以人的心理、生理、社會實踐等方面為基礎的，經過長期的探索而歸納總結出來而又被人們普遍所公認的基本規律。人們在工業產品外觀造型設計的過程中，應該以美學原理為設計的基本法則，具體問題具體分析，靈活運用，設計和創造出美的產品外觀造型。

2.1 美學原理與結構設計

美的創造是產品設計中的核心內容，產品設計就是強調在產品設計的過程中技術與藝術的完美結合。產品美學的基本理論的應用，以及設計中美學的基本規律的把握，再結合產品設計中的技術美等基本內容，在產品設計中理解和創造性地運用美學法則，進行產品的創新設計。

在德國這個設計大國，博朗就是設計的代名詞。它追求的是結構與美學統一結合，博朗認為一個好的設計要強調它的結構功能性與美觀實用性，應該為用戶提供一種人機感觸和體驗。所以博朗的產品設計一直堅持著簡約流暢、敢于創新但卻不突兀的特點。博朗時刻牢記一句話：Less is more。簡單而純粹的設計才是最優秀的。

2.2 設計審美的中心問題是人與物的和諧

現代設計，強調設計的目的是人而不是產品。同時，人是研究設計審美的主導因素。人在設計審美中的突出作用，主要體現在審美設計中必須充分考慮人的要求和人在設計中的主導作用。設計強調人體工學的因素，為了使設計產品更符合人的需要，人體工學應運而生。設計美學的核心問題是人與器物的和諧問題,人類的一切行為只有符合了善的目的，才可謂“美”。

法國愛可視是在移動數字娛樂領域具有領先地位的國際性消費電子制造商，他們認為產品的外觀設計應該盡可能簡單，形態要美，功能鍵簡潔明快。例如，實現1～2歲的孩子能夠自如地通過屏幕進行游戲操作。眾所周知，在非常小的空間和體積內實現緊密而能產生高效率和高性能的結構并不是一件容易事，但愛可視的設計師們都謹記這樣一句話：Think smaller。這成就了他們在世界上的頂級地位。

2.3 美學原理與材料使用

(1)金屬材料：葉燈。其外形纖細，燈臂可靈活調節，讓人一眼看去就被吸引。產品生產過程中用整齊的模切方式來切割整體的形狀，確保連續形態的一致性，同時沖壓模切不需要特別精確的內部元件。產品使用鋁材質制造是為了確保輕薄表面的強度和表面效果，葉片部分是由不同模具沖壓逐步形成的，然后再慢慢彎折成最終形態。

(2)有機高分子材料:Myto椅。是一款整體成型塑料懸臂椅。椅子使用的是BASF公司的高流動性工程塑料，這種塑料屬于聚對苯二甲酸丁二脂家族，具有優異的工藝特性、高流動性及高強度，可以制造優美的由粗到細轉變的形狀。

(3)無機非金屬材料：Kikkoman瓶子。它是玻璃吹制法的典型案例。制造過程中需將含碳酸鈉和碳酸鈣的沙子混合放到高爐里加熱到1550攝氏度，融化后的玻璃被擠出來，并垂落到加工機器中。在這個階段，空氣注入瓶子使瓶子部分成型，其中也包括瓶頸。這個半成型的瓶子被放進模具中旋轉180°，這是空氣再次注入模具，將玻璃加工成最終形態。

3 外觀構件結構設計及功能實現

產品設計的重要目的之一就是產品的功能，而優良結構設計，是保證產品功能得以實現最重要的環節。產品的結構決定了產品的功能，也豐富著產品的形態。以鑄造外觀構件及注塑外觀構件為例，討論其設計與功能實現。

3.1 鑄造外觀構件與功能實現

鑄造在此主要是指金屬材料的鑄造，將熔融的金屬澆注、壓射或吸入鑄型腔體內，冷卻凝固后得到一定形態和性能的零件，或者毛坯料的金屬成型工藝。鑄造外殼構件常用于對剛度和強度有較高要求，或者造型與內部結構比較復雜的產品設計。

鑄造外觀結構設計與功能實現。在設計鑄造外觀構件、殼體結構時，除考慮外觀構件設計的總體要求與準則外，還應重點結合鑄造生產的工藝特點，考慮相關的工藝性。對于砂型鑄造，盡量減少活塊部分，或者多塊連成片，應該簡化制造工藝。鑄造件結構上考慮使砂型牢固，必要時修改一些局部結構，容易保證砂型牢固。使用型芯會增加砂型的復雜性和工藝難度，在可能的情況下，應通過修改結構避免使用型芯或減少型芯數量。

3.2 注塑外觀構件及功能實現

注塑外觀構件具有如下特點：可使用材料豐富，適應性強；產品質量較高，一致性好、互換性強，成本低；生產周期短，生產率高，易于實現大批量、自動化生成；幾何造型能力強，可生產形狀、結構復雜的產品；功能性與裝飾性結合好；制作產品品種多，局限性小。

注塑零件的外觀結構設計，要結合形態構成與材料選擇，注塑的外觀構件、殼體的結構設計應綜合考慮產品要求、外觀造型、注塑材料、各種功能要求、局部特點、生產規模和加工條件及成本等因素。通過零件的工藝設計，實現其功能，典型注塑工藝流程是粒狀或粉狀塑料從注射機的料斗送進料筒加熱,熔融流動狀態,由活塞或料桶推動,通過料筒端部的噴嘴注入溫度較低的閉合塑料模具內,充滿模具的熔體在受壓的情況下,經冷卻和固化后即可保持模具型腔所賦予的形態,最后開啟模具，取出制品。

4 總結

在上述的論述中我們分析了不同的外觀構件的特點，并且舉例論述了在不同情況下不同構件最佳的設計方法和實現的方法，也列舉了一些融入美學原理來進行設計產品的成功廠家的例子，證明了在基于美學原理的情況下進行設計的外觀構件結構以及功能實現方面是最能被大眾所接受的。產品設計師在每個階段分別扮演適當的角色，只有這樣才能使優良的設計概念順利地轉變為成功的新產品。在當下產品設計上，工業設計師應該充分利用自身的知識與能力，去賦予產品各種豐富的情感表征，去引導信息時代消費者全新的感性生活方式。外觀構件的設計，承載著形態的美感，承載著保護與安全，承載著功能的實現，設計過程需要豐富的思維想象力，它是工業設計師要具備的共同特征，是從事創新設計必備的利器。