導(dǎo)語：玻璃鋼產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計與工程技術(shù)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文分析了地鐵車輛內(nèi)裝玻璃鋼產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計與工程設(shè)計的銜接過渡問題，對比其造型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝的相適性，提出了在玻璃鋼產(chǎn)品設(shè)計過程中，要針對設(shè)計銜接問題的有用信息進行輸入與分析，并通過基于工藝的創(chuàng)意構(gòu)思與建模表現(xiàn)來實現(xiàn)工業(yè)設(shè)計與工程技術(shù)設(shè)計的銜接。

關(guān)鍵詞：玻璃鋼產(chǎn)品；工業(yè)設(shè)計；工程設(shè)計

玻璃鋼材料具有質(zhì)輕、強度高、機械性能好、耐腐蝕、耐熱性好、造型靈活等優(yōu)點，在軌道車輛內(nèi)外飾、風(fēng)電產(chǎn)品及工程機械產(chǎn)品覆蓋件等領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。然而玻璃鋼材料本身易變形，尺寸難把控，以及手工糊制與后加工工藝的缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)品的裝配質(zhì)量常常出現(xiàn)問題，而這不僅僅是產(chǎn)品制造的問題，工業(yè)設(shè)計階段對工藝的考量，與工程技術(shù)設(shè)計之間的銜接質(zhì)量也會影響最終產(chǎn)品的整體品質(zhì)。一個產(chǎn)品從造型設(shè)計到工程設(shè)計階段，隱藏了許多工程設(shè)計隱憂，當(dāng)結(jié)構(gòu)工程師克服了這些困難之后，到了模具設(shè)計又是更大的考驗，最后到了制造成型階段，唯一能修正的就是借由成型條件的更改來讓產(chǎn)品過關(guān)，在這個過程中，越到后面的階段所能修改的越有限；在產(chǎn)品試制階段，通常參與的只有結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計人員，很少有工業(yè)設(shè)計人員參與，若在設(shè)計階段就考慮到生產(chǎn)制造的影響要素，在設(shè)計一開始就避免大部分問題，可以降低開發(fā)的成本和時間。工業(yè)設(shè)計和工程設(shè)計作為產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程中兩個重要過程，二者相輔相成，并行協(xié)作，它們之間的關(guān)系處理得好壞將直接影響到產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量和效率。

1設(shè)計銜接分析

1.1工業(yè)設(shè)計與工程技術(shù)設(shè)計的區(qū)別。首先，工程設(shè)計側(cè)重于“內(nèi)”，是高度專業(yè)化的純技術(shù)性問題，而工業(yè)設(shè)計側(cè)重于“外”，一般指產(chǎn)品的外觀形態(tài)，是與人直接接觸或看得見的部分，包括功能上的要求與形式上的要求；其次，工業(yè)設(shè)計相對工程設(shè)計來說是一個感性大于理性的過程，它研究產(chǎn)品與人以及環(huán)境的關(guān)系，它的最終目的是人，關(guān)注人的物質(zhì)和精神的需求；而工程設(shè)計是研究物與物之間的關(guān)系，幾乎是一個十分理性的設(shè)計過程；最后，工程設(shè)計師與工業(yè)設(shè)計師知識結(jié)構(gòu)與思維方式不同，工程設(shè)計師必須具備較強的結(jié)構(gòu)、機械知識，以收斂性思維思考問題，而工業(yè)設(shè)計師必須具備較強的想象力，以發(fā)散性思維思考問題。1.2銜接的重要性。在現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)過程中，工業(yè)設(shè)計與工程設(shè)計已成為兩個不能分割、相互影響的過程，工業(yè)設(shè)計以工程設(shè)計為基礎(chǔ)和實現(xiàn)手段，工程設(shè)計通過產(chǎn)品造型設(shè)計更好地滿足人們的需求，加強兩個過程的聯(lián)系與交流非常有助于產(chǎn)品的開發(fā)，若不能處理好二者的銜接問題，可能會產(chǎn)生諸多后果，如導(dǎo)致造型設(shè)計與工程設(shè)計脫節(jié)，延長產(chǎn)品開發(fā)周期而增加了成本；或產(chǎn)生效果圖的“欺騙性”而影響產(chǎn)品質(zhì)量等等。以下通過對地鐵客室內(nèi)裝玻璃鋼產(chǎn)品———鄭州線、無錫線、昆明線三種不同造型的門立柱罩與座椅設(shè)計，見圖1進行分析，探討其工業(yè)設(shè)計與工程設(shè)計的銜接過渡問題，對比其造型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝的相適性。根據(jù)玻璃鋼產(chǎn)品的剛性不足、易變形以及手工制作的缺陷，將從門立柱罩與座椅的配裝的三個常見問題點出發(fā)進行分析，見圖2。1.2.1門立柱罩分型縫。結(jié)構(gòu)上一般將門立柱罩進行分型，設(shè)計成兩部分插接，便于檢修。門立柱罩造型面主要有平面和曲面兩種，而分型方式主要有中間分和側(cè)面分，鄭州線門立柱罩屬于曲面造型中間分型，無錫線屬于曲面造型側(cè)面分型，而昆明線屬于平面造型中間分型。從審美角度看，曲面型的門立柱罩較平面的美觀，但根據(jù)產(chǎn)品制作與實際裝配經(jīng)驗，平面造型中間分型的昆明線門立柱罩分型縫較其它兩種裝配品質(zhì)有明顯優(yōu)勢。因平板可通過機加工切割出很好的直線，這也是昆明線門立柱罩的接縫品質(zhì)較高的原因；無錫線的門立柱罩是比較復(fù)雜的曲面造型，為了不破壞產(chǎn)品的整體美觀，結(jié)構(gòu)設(shè)計將分型縫設(shè)計在了側(cè)面，因此需在產(chǎn)品側(cè)面手工切割出一條曲線與另一曲線（模具保證）相匹配，難度較大，從現(xiàn)場裝配效果來看，幾乎找不到縫隙均勻的產(chǎn)品；鄭州線的門立柱罩是中間分型，但其造型面為曲面，此處曲面上切割的直邊是以側(cè)面（平面）為基準(zhǔn)，借助機加工來保證的，因此與模具保證的另一直邊配合效果較無錫線的要好。1.2.2門立柱罩與座椅端板的配合。鄭州線座椅端板與門立柱罩外側(cè)相貼合，且貼合面為曲面，見圖3，而玻璃鋼本身的特性以及工藝的局限性通常導(dǎo)致兩個產(chǎn)品的曲率無法完全匹配，因此在座椅端板上粘貼了橡膠條以彌補與門立柱貼合時的縫隙不均。然而橡膠容易粘灰變臟且視覺上與玻璃鋼材料的油漆產(chǎn)生兩種截然不同的效果，并且橡膠的端面常出現(xiàn)裁剪不均，因此對整體外觀效果有一定影響，也降低了產(chǎn)品的品質(zhì)。昆明座椅端板位置設(shè)計在了門立柱罩的內(nèi)側(cè)，避免了與其產(chǎn)生貼合裝配關(guān)系，即使端板有不平整缺陷，也將其隱藏在了內(nèi)部；而無錫線無端板設(shè)計，座椅直接嵌于兩門立柱之間，用扶手直接充當(dāng)端板。這兩種設(shè)計都很好的隱藏了玻璃鋼產(chǎn)品的缺點，而又沒有損失產(chǎn)品的整體美觀。1.2.3扶手與座椅端。板的連接扶手桿與座椅端板采用插接，連接處采用橡膠圈進行過渡。鄭州線座椅的橡膠圈是沉于圓孔內(nèi)，與端板上表面平齊，但端板上圓孔是手工加工，品質(zhì)較難保證，嵌入其中的橡膠圈外表面打磨又不夠平整，雙重誤差導(dǎo)致整體裝配效果不佳，并且在人顯而易見之處，極大的影響了外觀品質(zhì)；而昆明線的橡膠圈通過搭接的方式與端板連接，很好的將圓孔缺陷掩蓋住，此細節(jié)設(shè)計很好的協(xié)調(diào)了玻璃鋼、橡膠、金屬材料之間裝配關(guān)系，提升了整體外觀品質(zhì)。通過對鄭州線、無錫線、昆明線三種門立柱罩與座椅端板設(shè)計的對比分析，可以看出昆明線的設(shè)計總體來說較其余兩種設(shè)計要好，緩解了幾種常見的裝配問題，較好地協(xié)調(diào)了工業(yè)設(shè)計與工程技術(shù)設(shè)計的關(guān)系。

2設(shè)計銜接措施應(yīng)用

對于設(shè)計銜接問題的解決，一般可以通過設(shè)計師適當(dāng)加強工程技術(shù)知識的學(xué)習(xí)，促進設(shè)計師和工程師之間的交流，然后在產(chǎn)品設(shè)計程序的各個環(huán)節(jié)中主動將工業(yè)造型與工程技術(shù)因素進行協(xié)調(diào)設(shè)計，使二者順利銜接協(xié)作。2.1針對設(shè)計銜接問題的有用信息輸入與分析。設(shè)計準(zhǔn)備階段實際上是一個設(shè)計信息輸入的過程，信息輸入的最大化、準(zhǔn)確化是設(shè)計銜接順利進行的有力保障。以移動冷庫壓縮機頂蓋設(shè)計為例，要求保持原結(jié)構(gòu)內(nèi)部安裝骨架不變，產(chǎn)品輪廓尺寸不變的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品外罩改型，最終外觀品質(zhì)與國外某進口注塑產(chǎn)品相當(dāng)，見圖4，使之?dāng)[脫現(xiàn)有玻璃頂蓋的呆板乏味。此設(shè)計中材料與制造工藝對產(chǎn)品設(shè)計的影響很大，注塑成型的產(chǎn)品外觀品質(zhì)精致，裝配精度高，較復(fù)雜的格柵細節(jié)可以很好的加工出來，但成本太高，因此最終選定玻璃鋼材料。針對設(shè)計銜接問題的有用信息輸入主要是玻璃鋼制造工藝知識的學(xué)習(xí)。每種不同的工藝都有自身的優(yōu)缺點，一但工藝方式確定了，設(shè)計要做的就要回避這些工藝缺陷，發(fā)揮這種工藝的優(yōu)勢。為了得到高質(zhì)量的玻璃鋼產(chǎn)品，必須在設(shè)計產(chǎn)品時充分考慮其結(jié)構(gòu)工藝性，下面就玻璃鋼產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)特點和與工業(yè)設(shè)計相關(guān)的內(nèi)容，總結(jié)一些保證設(shè)計質(zhì)量、避免材料缺陷的方法。拔模斜度適當(dāng)?shù)拿撃Ｐ倍瓤梢员苊猱a(chǎn)品頂傷，一般應(yīng)大于1°，所以做設(shè)計時應(yīng)該盡量避免直筒型腔體形態(tài)，倒錐設(shè)計更是不行。圓角玻璃鋼產(chǎn)品圓角不宜太小，一般R角大于3mm為宜，否則加工不出來；圓角很小的轉(zhuǎn)折邊在糊制時較容易形成空洞，較大的圓角能更好的保證玻璃鋼產(chǎn)品的制作品質(zhì)?？卓椎男螤顟?yīng)該盡量簡單，玻璃鋼產(chǎn)品的孔基本是通過人工后加工處理，開孔位置要考慮手工加工的可操作性，孔的間距以及開孔位置到成型品邊緣的距離都需考慮；玻璃鋼產(chǎn)品不能開螺紋孔，需通過粘接嵌件來實現(xiàn)。玻璃鋼的變形由于材料本身的特性導(dǎo)致玻璃鋼易變形，設(shè)計時要盡量避免大塊的平板結(jié)構(gòu)，要合理設(shè)置翻邊、凹凸結(jié)構(gòu)，通過造型設(shè)計對其進行加強。2.2基于工藝的創(chuàng)意構(gòu)思與建模表現(xiàn)。通過設(shè)計準(zhǔn)備階段的信息輸入與分析，對這款壓縮機頂蓋的一些相關(guān)知識有了一定的了解，在此基礎(chǔ)上進行構(gòu)思和設(shè)計表現(xiàn)就可以在一定程度上保證設(shè)計創(chuàng)意的工程可實現(xiàn)性。在這個壓縮機頂蓋的設(shè)計過程中，通過與結(jié)構(gòu)及工藝人員的溝通，對設(shè)計經(jīng)過反復(fù)修改，以保證最后的設(shè)計能順利加工而又不損失造型美觀。方案設(shè)計分析如下：由于產(chǎn)品尺寸較大，1852×532×2148mm，通過大面積的沉臺設(shè)計，豐富整體造型，同時起到對產(chǎn)品加強的作用，此處沉臺的深度考慮到與內(nèi)部結(jié)構(gòu)件的干涉問題，由20mm調(diào)整為10mm，通過涂裝設(shè)計來彌補損失的造型效果；格柵設(shè)計采用斜坡過渡，增加立體感同時起加強作用，糊制時可將坡度填滿，增加局部厚度以保證強度；因蓋板結(jié)構(gòu)分割為三塊，分別與骨架通過螺栓連接，為了控制每一塊的形變而保證裝配質(zhì)量，各邊都進行了翻邊設(shè)計，圓角為10mm，有利于糊制。通過草圖方案初評，確定可以繼續(xù)發(fā)展的造型創(chuàng)意方案，然后利用三維軟件Rhino進行三維電子模型構(gòu)建；造型方案的渲染表現(xiàn)盡量減少效果圖的“欺騙性”，通過使用相同的場景或背景色，材質(zhì)以及渲染相同的角度來控制。通過評審選出最終的造型方案，通過通用數(shù)據(jù)接口IGES傳輸?shù)焦こ誊浖G中，方便后續(xù)工程設(shè)計人員進行各種工程技術(shù)設(shè)計及分析。

3結(jié)束語

工業(yè)設(shè)計是面向制造的，好的設(shè)計體現(xiàn)最終體現(xiàn)在實實在在的產(chǎn)品上才算成功。首先，對設(shè)計所選用的材料及工藝有所了解，基于技術(shù)可行性的概念構(gòu)思尤為重要；在繪制創(chuàng)意草圖時設(shè)計要注意適當(dāng)考慮工程技術(shù)的可行性以及制造的成本，盡量避免工程技術(shù)完全不可能實現(xiàn)以及天價的創(chuàng)意。其次，進入整體造型詳細設(shè)計階段，利用三維軟件建模并渲染出預(yù)想效果圖，并處理好與工程師的數(shù)據(jù)接口問題；造型設(shè)計階段最好利用工程軟件構(gòu)建三維模型，這樣可以在軟件平臺上和工程師保持一致，有利于和工程師的數(shù)據(jù)交接。工業(yè)設(shè)計所包含的范圍非常廣泛，產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)所涉及到的人員也是來自各個專業(yè)，溝通顯得尤為重要；因此工業(yè)設(shè)計人員必須參與到設(shè)計、生產(chǎn)、裝配等各個環(huán)節(jié)中來，只有通過大家的共同努力才能圓滿完成產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)。

參考文獻

[1]胡偉峰.產(chǎn)品設(shè)計中工業(yè)設(shè)計與工程技術(shù)設(shè)計銜接過程研究[D].長沙：湖南大學(xué)，2005.

作者:趙云 單位:中國鐵建重工集團股份有限公司