产品设计论文消失曲面造型策划方式探析&产品设计中材料应用

　产品设计论文消失曲面造型策划方式探析

　产品设计论文：消失曲面造型策划方式探析 作者：张鉴隆林勇邝芸黎川林单位：广州市今明科技有限公司 典型消失面的构成及造型思路 如图 3 所示是产品设计中常见的典型消失面，这种消失面结构由三个面组成，曲面①是产品的原始曲面，是消失面结构的根基面；曲面②是与原始面存在着一定高度差的曲面，该面落差的高低直接影响着消失面结构的平陡程度；曲面③是消失面结构的核心曲面，该面的特点是中间部分明显存在的曲面往两则慢慢延伸后逐渐地消失了，也可以表述为曲面①和曲面②由中间明显的高度差往两侧渐渐融合到一起，变成没有高度差了。从产品整体曲面的光顺角度考虑，消失面的各个部分的曲面是必须保证能够光顺过渡的，造型质量要求一般的产品可以控制为 G1（相切）连续，造型质量要求特别严格的则需要控制为 G2（曲率）连续。如图 4 所示，从该曲面的斑马线反射分析图谱可以看出：曲面①和曲面②接触部分是做成了 G1 连续，曲面③与曲面①、曲面②的接触部分均做成了 G1 连续。消失面造型设计的关键是在面①的基础上构建出如图 5 所示的四边网格的边界条件，大致可以按照这样的造型思路来设计：（1）在原始曲面上修剪出制作消失面效果的

　范围，从面得到了边界 a；（2）在修剪的区域建立与原始曲面相连续的曲面②，从而得到边界 b；同时，因为曲面②的出现，使得在曲面①上的另一边界分成了三部分，其中两头的边就自然形成了边界 c 和边界 d；（3）在曲面①和曲面②的中间部位构建一条公切线，即线 e，用于辅助控制消失面的平陡效果；（4）将以上 5 边构建成网格曲面，注意设定边界 a-d 与曲面①或曲面②的 G1 以上的连续。

　典型消失面的参数化造型设计 按照前面消失面造型设计的思路，运用常用的三维 CAD软件都能顺利完成具体的设计任务。下面就介绍运用一款主流的三维 CAD 软件——UGNX 完成曲型消失面造型设计的方法和步骤，同时阐述如何通过设计过程的参数化来控制消失面的形状。

　1 典型消失面造型方法 （1）用“相交曲线”功能求出产品原始曲面与曲面中心平面（基准面）的交线，用“偏置曲线”将求得的交线往下偏置 P1（文中 P1…Pn 代表一个合适的数值），如图 6 所示。（2）用“草图”或“基本曲线”画出制作消失面的范围，能过“修剪的片体”剪出用来制作消失面结构的范围，如图 7 所示。（3）在边 f 上取比例为 P2 的关联点，由该点为起点往左做一条平行原始曲面长方向的直线，将直线投影至原始曲面后镜像；在步骤（1）得到的偏置曲线上取比例为 P3 的关联点

　C；通过两投影线的端点和点 C 做样条曲线，控制样条两端为G1 连续。完成效果如图 8 所示。（4）用“通过曲线组”功能将边 f 的中间段和前面所得的样条线构建成曲面②，注意控制边 f 处与原始曲面的 G1 连续，如图 9 所示。（5）用“相交曲线”功能求出产品原始曲面和曲面②与中间平面的交线，用“桥接曲线”功能得到中间的形状控制线，如图 11 所示。（6）用“通过曲线网格”功能将前面所得的如图 5 所示的曲线 a-e 构建成曲面③，注意控制四条边界的 G1 连续，完成效果如图 3 所示。（7）将曲面①②③进行“缝合”，完成效果如图 11 所示。

　2 消失面形态的参数化控制 消失面的效果需要根据产品的总体形态和设计师想表达的目标形态来不断调整，方能达到理想效果，因此，设计过程的参数化就会大大提高对消失面效果调整的效率，在上述造型设计的方法中，有多处的参数可以用来调整消失面大小、平陡等效果：1）改变步骤（1）中的偏置值 P1 能调整消失面的落差程度；2）改变步骤（2）中草图的轮廓能调整消失面的小心范围和轮廓形状；3）改变步骤（3）中的比例值 P2 和 P3 能影响曲面②的形态，从而调整消失面的总体形态；4）改变步骤（5）中桥接曲线的形状控制（如相切幅值或深度与歪斜）能影响该桥接曲线的扭曲情况，从而调整消失面的形态。

　结语

　产品设计中，消失面的形态多种多样，对消失面进行造型设计的方法也是各不相同的，上述所介绍的是针对一种比较典型常见的消失面形态所使用的造型设计方法，此种方法造型思路清晰合理，设计步骤简单易操作，全程参数化设计便于进行产品的设计变更，为消失面产品的造型设计提供了一定的参考意义。

　产品设计中的材料应用

　摘要：材料的应用对于工业产品设计非常重要。材料不仅是产品的物质基础，而且关乎到产品在使用时期的用户使用体验。更重要的是材料应用的选择在产品进入生命周期末尾时，对环境的影响，资源的消耗有着直接的关系。因此，材料的选择应当从产品设计的整个生命周期来宏观考虑。本文希望从材料应用的角度去探讨材料应用创新与产品设计创新的联系，以期发现一些对产品设计创新切实有用的途径与方法。

　关键词：材料;物质基础;使用体验;环保性 一引言 本文探讨材料应用与产品设计的关系，以工业设计的流程为主线，根据产品设计的生命周期的先后顺序进行逐步探讨。一个完整的产品设计的生命周期涵盖了产品从前期的方案设计到后期的使用完毕之后的回收利用，所以在本文中，根据与材料应用的关系，将产品设计的生命周期分为：从方案到产品、产品的实际使用、后期的回收环保三大阶段。本文就这三大阶段中材料应用与产品设计的关系进行了逐步探讨。

　二从设计到产品 2.1 材料是工业产品的物质基础 材料是一切工业产品的载体，工业设计与材料有着密不可分的关系。优秀的设计离不开适当的选材与合理的工艺。材

　料是产品的物质基础，如果不选用适当地材料和工艺制造产品，再优秀的设计也只是一纸空谈。设计活动是发现问题，解决问题的过程，而产品是这一活动的终端结果。任意一款工业产品都是设计的载体，也是一个综合的信息载体，反应了当时的社会生产方式，生产力水平等多方面因素。如果当时的生产力摘要：材料的应用对于工业产品设计非常重要。材料不仅是产品的物质基础，而且关乎到产品在使用时期的用户使用体验。更重要的是材料应用的选择在产品进入生命周期末尾时，对环境的影响，资源的消耗有着直接的关系。因此，材料的选择应当从产品设计的整个生命周期来宏观考虑。本文希望从材料应用的角度去探讨材料应用创新与产品设计创新的联系，以期发现一些对产品设计创新切实有用的途径与方法。水平达不到设计提出的生产要求，产品也不会客观地存在，更不会进入市场，服务社会，改变人们的生活方式。这是一个根源性的问题，却往往在设计活动中被忽视，没有得到应有的重视。在工业产品设计的创新活动中，往往更加看重所谓的形态和功能创新，而材料作为工业产品的物质基础，往往被忽视。甚至有不少设计人员根本不去关心产品后期的落地生产过程和材料的选择应用限制，认为生产制造是属于工程师的工作，导致过多地把时间和精力浪费在浮华不实的设计上面，到头来导致的结果要么就是设计图纸根本超出当时的生产制造能力，设计的构思只能落空，要么就是最后做出来的产品质量与最

　初的设计初衷有着很大的出入，实际的产品根本达不到设计的要求，造成高不成低不就的浪费局面。

　2.2 材料关系着设计的落地实现 设计人员对于材料之于设计的重要性认知不够，不仅仅会造成设计—生产之间的衔接断层阻碍，往往还会对设计人员的设计思路造成造成局限性。工业产品设计活动中，往往是先做好设计方案，到投入到生产制造之前再去选用材料，优先关注的就是产品的功能和外观。殊不知。如果事先对于材料已经生产工艺了解不够，到了后期进行选材生产的时候就会发现，很多构思不仅无法实现，还不得不去修改原有的设计方案，这种现象尤其是在近年来并不少见。究其原因，首先是设计与生产的过度分离，设计与生产的环节之间比较生疏，设计人员与工程技术人员之前的信息沟通不够充分；其次就是设计人员对于现有的生产技术过分自信，尤其是现在 3D 打印技术势头很猛，让人们仿佛意识到没有什么是不可能生产制造的。殊不知 3D 打印技术最核心的技术门槛就在于材料问题，材料问题没有得以彻底解决，现在的 3D 打印技术还是没有进入实质的应用阶段。

　2.3 设计人员要正视材料的地位 现在的工业产品设计中，对于产品的审美的要求非常高。这不仅要求设计人员能在方案构思阶段要把产品的外观设计得非常出色，更要保证生产出来的产品要和图纸高度吻合。在

　这个过程中，产品的造型、色彩、纹理，都是影响产品美观的重要因素。有些产品的造型要求非常高，非常的复杂，对于后期的成型工艺要求很高，选用不同的材料进行生产制造，就意味着产品有着不同的结构、重量，生产制造的难度、成本也不尽相同。造型、色彩、纹理，每一个因素都会影响到产品最后的效果。如果设计人员能充分了解到材料的特性，就会对前期的方案设计和后期的生产制造形成有效控制，不会出现与设计初衷太大的偏差。

　三产品的实际使用 3.1 合理地选用材料是保证 3.2 材料直接影响用户心理 四后期的回收环保 4.1 废弃产品与环保 在产品进入生命周期的末尾阶段时候，环保问题就成了一个不得不关注的问题。每年全球都生产和淘汰不计其数的产品，当这些产品失去其原本的使用价值之后，如果不能被再利用，就成了环境的巨大负担。堆积如山的废旧产品（图二所示），不仅占据着宝贵的空间，分解回收也是一个大问题。传统的填埋，焚烧等方法，对环境的污染太严重。这就使得我们不得不从产品的生命周期一开始就重视这个问题，重新来审视产品、人、环境的整体性问题。随着环境问题的日益严重，绿色设计的设计思维也是应运而生。绿色设计要求设计师从

　设计的整体性和伦理性质出发，充分考虑整个过程中对于资源、环境的影响，不再一味以商业效益和满足人的需求为唯一目的。材料作为工业产品的实际物质承载者，选用何种材料对于产品的环保有着直接影响。产品的材质能否再利用，是否对自然环境产生直接或者间接影响，是左右设计师选择环保材料的重要标准。

　4.2 设计与绿色环保 根据绿色设计中的 3R 原则，即 reduce、recycle，reuse（少用、回收、再用），这类产品应该具有以下三个特点：方便制造（节省资源）、方便使用（节省能源）、方便回收（产品报废后方便回收和利用）。基于以上要求，材料的选择应该优先选择具有以下特点的材料：重量轻且机械性能好、自然原材料（如石材，木材）、可循环使用的材料（比如酒水的玻璃包装）、丢弃后不污染环境（可自然降解的新材料）。随着科技的发展，材料的工艺水平也取得了长足进步，一大批新材料相继问世。质量轻便，机械强度高，意味着在满足同等要求的前提下，选用新材料的产品将会变得更加轻便而且坚固。这大大减少了后续环节中的资源性消耗。比如同等造型的餐具，使用新型塑料材质制造相比于传统的陶瓷，不仅轻便坚固耐用，而且在使用、运输过程中大大减少了能源的二次消耗。同时现阶段对于塑料的回收技术日益成熟，产品的后期回收问题也得到了很大解决。可降解材料一直是近年来科学研究的重点领域，

　也取得了重大突破。使用这类材料制造的产品，在使用废弃之后，会在自然环境中自动降解，不会存在环境污染问题。现有的可降解材料大都是在使用期限比较短的产品范围中，以一次性产品较为常见。这类产品的特点是使用期限短，基本上使用一次之后就再无使用价值，在回收性价比低，直接进入报废阶段。使用可降解材料，不但保障了人们对于一次性产品的需求，对环境的压力也是大大减小。

　4.3 设计思维变换 随着现代环境问题的日益突出，绿色环保问题将会越来越重要。要想从根本上缓解和解决环境压力，就要从问题的源头抓起。在设计的整个生命周期中，产品不再是简简单单设计生产出来供消费者使用这么简单，需要从全局性来审视产品的可利用价值。践行绿色设计理念，需要设计师们认真考虑材料的物质基础这一重要因素，物质基础是工业产品存在的前提，只有正视这一客观存在的前提，设计才能更加脚踏实地地服务于用户。千里之行始于足下，从设计的源头上就紧紧把住绿色设计的标准，构架设计上就定格为绿色产品，后期的工作自然也就顺着这轨道按部就班地执行。五结语正视材料应用与设计创新的关系，把材料的应用贯穿到设计的整个生命周期中，让设计真正地做到系统性、持续性、协调性。同时，正视物质基础对于设计活动的重要性，可以让设计思维从天马行空的幻想落地到实实在在的产品上。设计需要创意，但是设

　计只有落地生根才能真正服务生活、改变生活。过多的空想，不切实际创意只会成为空谈，切莫不要让当初的一腔热血到最后成了竹篮打水一场空，只有实实在在地做到才是有现实价值的。

　参考文献 [1]夏新.利用家居材料制成环保地砖.港台环境之窗.2012.7 [2]刘舒瑶.新材料与产品造型设计研究.合肥工业大学.2009 [3]陶梅李爱国.PVC 材料与产品对环境影响及其废物管理.辽宁工程技术大学学报.2005.s1