山大《设计制图》讲义12产品设计制图实例

第十三讲第十二章产品设计制图实例徒手草图绘制画草图是一种快速的徒手绘图。设计者可以把他们绘制的草图交给助手去绘制成正式的设计图；设计者也可将设计方案、设计思想清楚地通过绘制的草图传递给他人。画草图是一种强有力的工程素质和技能。草图是不用绘图仪器用徒手目测的方法绘出的图形。可借助于方格纸画草图或将方格纸垫在透明性能较好的图纸下，能提高你画草图的质量和速度。一、徒手绘制物体三视图物体三视图是在画面上遵循物体投影的三视图原理画出的平面图形，但它所表示的是完美无缺的空间形体。徒手画物体的三视图，主要是学会和应用画不同方向的直线、圆的方法与技巧。直线的徒手绘制方法是；水平线应自左向右，铅垂线应自上而下，眼视终点。图12-1为直线的画法。图12-2为某一平面立体的三视图。先分析形体组成，选定投影方向，并按形体总体尺寸确定图幅，然后着手画图。圆的草图画法有两种，一是确定了圆心后，作正方形的内切圆，如图12-3所示。二是确定了圆心后，作若干条等分辐射辅助线，并在其上截取半径等长的若干个端点，依次徒手圆滑连接这些端点即成圆形，如图12-4所示。为提高图形质量，画圆时走笔要稳、緩，最好一次画深成形，尽量不要多次描画。图12-5所示为画出带有圆柱面的物体三视图的方法步骤。椭圆的草图也可用四点或八点，但一定要注意对称性，如图12-6所示。在实际中常需对已有的机器零件进行测绘。零件测绘就是依据实际的零件测绘和绘制零件图的过程，一般情况下都要先徒手画草图，再逐渐修改完善，最终绘制零件图。图12-7所示的零件，绘制零件草图的方法如下：1．分析，选择表达方案。2．把零件的内、外结构及各部分的相对位置用一组视图完整、清楚地表达出来（图12-7a）.3.确定尺寸基准，画出各尺寸界线和尺寸线（图12-7b）。4．测量各尺寸，逐一填写在相应的尺寸线上。二、徒手绘制物体轴测图轴测草图也称轴测徒手图，是不借助任何绘图仪器、工具，用目测、徒手绘制的轴测图。1.轴测草图的用途在产品设计过程中，可先用轴测草图将结构设计的概貌初步表达出来，以供设计人员评价、筛选及设计可行性的分析研讨，然后进一步画出正投影的草图，最后仔细完成设计工作图。在技术交流中，轴测草图可以帮助表达和记录先进设备或结构。机器测绘中，常用它来记录零件的相对位置或总体布置。可利用轴测草图向不能读正投影图的施工人员作产品介绍、施工说明。轴测草图是表达设计思想、记录先进设备、指导工程施工很有用的工具。2.轴测草图的绘制要熟练、清晰、准确地画出轴测草图，必须具备一定的绘图技巧和正确的绘图方法。（1）绘制轴测草图的方法1）掌握画正投影草图的技法。2）必须熟练掌握各种轴测图的基本理论和画图方法，如各种轴测图的轴间角、轴向变形系数（或简化系数）、各坐标面上轴测椭圆的长短轴的方向和大小。在已确定要画轴测草图种类之后，画轴测草图之前，往往先画一个正立方体的轴测草图，并在该正立方体的三个可见面上画出三个内切椭圆，以作为轴测轴的方向及各坐标面上投影椭圆的参考。3）在画较复杂的机件时，要进行形体分析，把机件划分成一些简单的基本几何体，以便画出个部分的结构。还要进行整体机件及各组成部分长、宽、高的比例关系分析，使画出的轴测草图准确无误。4）在画图中要熟练运用轴测投影的基本特性，如同素性、平行性等，它们是准确绘制轴测草图的重要依据，又是提高画图速度的好帮手。（2）绘制轴测草图的一般步骤1）根据正投影图、实际物体或空间构思，分析要画物体的形状和比例关系；2）选择要用的轴测图种类；3）确定物体的表达方法，以更好、更多地表达出物体的内外结构形状为原则；4）选择适当大小的图纸，在图纸某一角落画出参考正立方体的轴测草图；5）进行具体作图。徒手绘制轴测图，注意先画上面，再画下面；先画前面，再画后面；先画左（或右）面，再画右（或左）面，最后加深图线时，被遮挡的部分就不加深。用网络纸绘制轴测图。图12-8是利用绘制轴测图的坐标网络纸绘制的轴测图。画草图时要注意椭圆长短轴的方向，可用菱形的对角线来确定椭圆的长短轴方向。图12-9为一组合体在白纸上的正等轴测图的画法。第二节产品设计的一般程序产品设计流程是设计师为了实现某一设计目的而对整个设计活动的策划安排。它是依照一定的科学规律合理安排工作步骤，以达到实现整体的目的。由于产品设计所涉及的内容与范围很广，其设计的复杂程度相差也很大，因而其设计流程也有所不同。一般来说，，可以把产品设计的流程大体划分为三个阶段：设计的准备阶段、设计的展开阶段、设计的完成阶段。一、设计准备阶段设计的准备阶段是一个将具体问题转换为明确设计方向的过程，主要完成设计信息收集和分析。它通过信息收集与市场调研，去探询市场上同类产品的竞争态势、销售状况及消费者使用的情形，在分析评估后，最终定义出产品的整体“概念”。设计人员应进行广泛的调查，全面了解有关产品的基本信息，包括设计对象的目的、功能、用途、规格，设计依据及有关的技术参数等内容，也包括产品的样机、使用方式、工作原理、基本装配、开发意图、目标客户群等。并大量收集有关资料，深入了解现有产品或可借鉴产品的造型、色彩、材质，该产品采用的新工艺、新材料以及不同国家、地区对产品款式的需求等。同时，设计人员还应了解企业自身所具备的条件、生产能力和未来可达到的生产技术能力等信息。在相关信息收集整理后，设计师需要和其他产品研发人员一起进行：市场调研/份额,主要品牌分析、当前市场局势图表分析、主要竞争者分析、科技和社会发展趋势的分析、卖点和抢眼因素分析和未来战略定位分析，并制定设计标准，确定最终使用者、目标市场及产品价格策略。二、方案设计阶段方案设计大体经过设计构思、设计深入和设计实施三个过程。设计构思，就是对设计过程中的问题所做出的许多可能的解决方案的思考。设计构思的过程就是把模糊的、不确定的想法和思维明确化和具体化的过程。在这一阶段中要提出设计的初步方案，提出用哪些方法解决产品的哪些要求，提出各种构思方案，即尽可能使概念、创意和设想最大化。设计深入是设计方案由切实可行走向最终完善的必由之路。在考虑设计方案时，不能只单纯地从形态的角度去设计产品，产品的功能和结构等因素也直接影响产品的造型。所以设计师在构思方案时不能无视结构尺寸、生产工艺、生产成本等因素的存在，要科学地探求设计方案的最优化。具体来说，设计师需要逐步完成构思草图、二维效果图、二维布置图、三维曲面造型和效果图，以提供给设计评价阶段，进行分析筛选。在初步方案的基础上，设计还需要更深层次的评价，包括来自客户、目标用户、生产和市场部门的系统评价，最终形成可以实施的设计方案。三、方案确定和样机试制阶段确定产品造型设计方案、制作样机，是产品设计的最后阶段。当产品设计方案确定后，可以用二维或者三维CAD软件绘出全部详细的工程图，并分别绘制出总装图、部件图和零件图。接着确定产品的颜色（Color）、材料（Material）、表面质感（Finishing），即CMF提案，以及产品的图形设计方案。各类图绘制完后，一般应试制样机。第三节产品设计表达方法在具体的产品设计活动中，设计方案的表达形式很多，一般可以有以下几种常见的表达方法：1．设计草图绘制设计草图是设计师将自己的想法通过具象的图形表现出来的创作过程。一方面，设计过程是一个思维跳跃和流动动态过程，设计师在设想、分析和优选的过程中会提出大量的设计方案，设计师要通过大量草图对其设计对象进行推敲；另一方面，产品设计开发是个团队性的创造活动，在这个过程中，要通过草图来跟团队其他成员沟通创意，设计草图是在产品设计构思阶段最方便有效的表现技法。草图有多种类型，常见的几种是概念草图、形态草图和结构草图。2．效果图效果图是基本成熟创意和最终创意的表达方式。它能够将产品的形象以真实的感观表现出来，除了充分表达创意的内涵以外，更重要的是从结构、透视、材质、色彩、光泽等许多元素上加强表现力，从而在视觉上达到完美的境界。常用的效果图表现技能和方法有钢笔淡彩法、水粉色块平涂法、剪贴法、喷绘法、高光法、粉画笔法、传真法、计算机辅助设计制作等。总体来说完全徒手绘制效果图的方式速度慢，修改麻烦，效率较低，已逐步为计算机辅助效果图的方式所替代。无论哪种方法，只要能为设计师所用，并达到设计表现的目的，便可以作为设计师表达创意的手段。3．工程图若将设计制成成品，则需画出工程图。它是一种交流的语言。这类图要求图形正确、工程图线条明确，尺寸准确严谨，也是设计师与工程师交流的主要手段。为了适应产品开发周期不断缩短的要求，目前工程图主要是借助二维或者三维CAD软件来完成的，较少使用图板徒手绘制工程图，但是对设计师的徒手快速绘制工程草图的能力要求更高了。第四节产品设计制图实例分析产品设计的对象千变万化，对设计师提出了极高的要求，一个合格的设计师必须具备全方位的能力和知识，并在实际设计过程中不断充实提高自己的设计能力。作为最基本的设计能力，产品设计制图的能力是每一个设计师首先要具备的。藉此，设计师才能精确完整的表达出自己的设计创意，实现最终产品与最初设计的统一。下面是一款闪存盘的实际设计过程：（一）设计准备设计一款NBA官方闪存盘，设计条件是通用型闪存盘，用于数据存储，无特殊软件功能要求。详细的设计需求具体如下：。(1)使用NBA元素：包括NBA官方LOGO系列、球队LOGO系列、球员形象及卡通系列、全明星及季候赛特定事件等元素，另，Spalding篮球的设计元素也可以使用；(2)产品设计风格要求简洁、运动、时尚；(3)产品表面应留出给客户定制LOGO的空间；(4)结构工艺不能过于复杂，要求能够进行大批量生产；(5)产品设计应当具有通用性（模具共用），即可适用于不同的球队或球员；(6)设计要求考虑携带方式，如挂绳方式。根据设计需求，通过调研问卷的形式进行市场调研，统计和分析问卷之后总结出目标人群定位。根据设计定位，搜索了大量相关方向的意向图，主要从颜色，材质，形式出发，如图12-10。图12-10颜色和材质意向图（二）方案设计产品风格确定后，绘制草图。如图12-11。图12-11手绘草图在大量的草图中对草图进行坐标法筛选，坐标方向分别为：NBA元素，时尚，简单，运动。确定了几种风格和形态，坐标中的方向也就是对此产品的风格定位，最后确定图中圈出的方案。见图12-12。图12-12草图方案筛选草图阶段大体表达清楚后，用二维软件ILLUSTRATOR绘制二维方案。二维的绘制主要是确定造型的线条，比例，尺寸，材料和颜色。见图12-13。图12-13二维效果图整体效果图用三维软件3DSMAX的优秀渲染插件VRAY渲染，表面采用橡胶材质，通过增加噪点获得表面颗粒效果，降低材质表面反射值使橡胶效果更加逼真。见图12-14。图12-14整体效果图（三）方案确定和样机试制经过与设计目标和需求的对比分析评价，确定了最终方案。进一步确定方案的尺寸，颜色，比例，材质之后开始三维建模。三维建模阶段用工程CAD软件PRO/E，最后的模型严格按照零件的尺寸，比例，并可以合理的容纳U盘元器件，满足后期加工生产的要求（图12-15，图12-16）。图12-15PROE建模图12-16PROE建模内部结构在实际产品设计过程中，一般也要将三维CAD模型转换为二维图纸输出，可以方便现场的交流，如图12-17所示。图12-17二维工程图在样机制作阶段，应用CNC数控加工技术，导入PROE模型，制作手板模型，模型采用的材质有：软胶，ABS，亚克力。闪存盘右下方加一块透明亚克力片，压克力具有高透明度，透光率达92％，有"塑胶水晶"之美誉。透明亚克力件背面丝印标志后，为突出标志的视觉效果，另喷一层白色，考虑闪存盘在使用过程中指示灯的提示效果，白色涂层为半透明，既突出标志的视觉效果，又具有一定的透光性，如图12-18所示。图12-18亚克力软胶材质的特色在于色彩的多样性。经特殊处理后原本低价的塑胶产品的附加值大为提高，这也是选择软胶材质的原因。闪存盘最表面的材质采用软胶，体现运动感，耐磨，防水。闪存盘内部整体运用ABS做为支撑。ABS一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，其特点是：(1)综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。(2)与有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件。(3)高抗冲、高耐热。最终完成的样机模型如图12-19，图12-20所示：图12-19模型效果图图12-20模型拆解图在产品生产中还需要运用的工艺有：丝网印刷，二次注塑，超声波焊接等。透明亚克力片背面印LOGO，利用的工艺是丝网印刷，如图12-21所示。丝网印刷基本原理是，利用丝网印版图文部分网孔透油墨，非图文部分网孔不透墨的基本原理进行印刷。丝网印刷不但可以在平面上印刷，也可以在曲面、球面及凹凸面的承印物上进行印刷。图12-21模