【正文】 是微電子領(lǐng)域，使產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了使人不曾料想的變化。作為以研究與協(xié)調(diào)人與產(chǎn)品關(guān)系為主要內(nèi)容的工業(yè)造型設(shè)計(jì)，必將重新考慮在高科技時(shí)代、微電子時(shí)代及未來(lái)的 智能時(shí)代的人 機(jī)關(guān)系問(wèn)題。未來(lái)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)不僅僅是為使用者提供方便舒適的功能，更要設(shè)法使產(chǎn)品成為使用者所希望的有意義的事物。人機(jī)界面自我明示產(chǎn)品的功能，使用者能在嘗試中學(xué)會(huì)操作，并能以自己喜愛(ài)的方式進(jìn)行人機(jī)交流，甚至自行決定物品的長(zhǎng)相，增加額外的使用內(nèi)容。有的學(xué)者從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)提出了工業(yè)造型設(shè)計(jì)的 “界面說(shuō) ”，即認(rèn)為工業(yè)造型設(shè)計(jì)就是產(chǎn)生人 機(jī)（人）界面的創(chuàng)造性活動(dòng)，一語(yǔ)道出了信息時(shí)代工業(yè)造型設(shè)計(jì)的內(nèi)涵。 個(gè)性化、人性化的設(shè)計(jì) 現(xiàn)代工業(yè)造型設(shè)計(jì)以更加開(kāi)放的態(tài)度面對(duì)消費(fèi)市場(chǎng)。明天的產(chǎn)品不僅要提供合乎科學(xué)的 使用功能，還應(yīng)是充滿文化內(nèi)涵的、符合社會(huì)規(guī)范的，又是符合人情和人道的。隨著產(chǎn)品一起誕生的生活文化、生活空間是否與使用者所期求的一致，與設(shè)計(jì)者或理性化或人文化的設(shè)計(jì)理念密切相關(guān)。今后，產(chǎn)品的文化意義與心理機(jī)能勢(shì)必與其使用功能一樣重要，純粹理性的設(shè)計(jì)再也無(wú)法滿足消費(fèi)者心理層面的需求，而設(shè)計(jì)的感性因素或許會(huì)變?yōu)闆Q定 2 產(chǎn)品在市場(chǎng)上成功與否的關(guān)鍵?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)師從大自然所具有的豐富造型與色彩中取得靈感，以具有豐富情感蘊(yùn)涵的色彩與線條取代那些強(qiáng)調(diào)合理、高科技的直線和幾何造型，使產(chǎn)品的色彩與形態(tài)體現(xiàn)人意具有個(gè)性，更加符合消費(fèi)者 對(duì)產(chǎn)品的需求。 虛擬環(huán)境設(shè)計(jì)成為工業(yè)造型設(shè)計(jì)的主要手段 用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)取代傳統(tǒng)的繪圖的樣機(jī)制作，已成為 90 年代工業(yè)造型設(shè)計(jì)的主流。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用是對(duì)設(shè)計(jì)師技能的一大挑戰(zhàn)，計(jì)算機(jī)輔助繪畫(huà)能幫助設(shè)計(jì)師開(kāi)拓以往無(wú)法達(dá)到的視覺(jué)領(lǐng)域，具有復(fù)雜曲線或曲面的有機(jī)形態(tài)設(shè)計(jì)的效率大大提高；而電腦虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，使設(shè)計(jì)師無(wú)需實(shí)物模型或制作樣機(jī)，就可進(jìn)行產(chǎn)品構(gòu)思、工藝性設(shè)計(jì)、功能模擬，并在客戶面前作產(chǎn)品外形特征展示、工作性能測(cè)試、安全性分析，最后正式投產(chǎn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使設(shè)計(jì)在形式的創(chuàng)造上和科學(xué)分析方 面都進(jìn)入了一個(gè)新的起點(diǎn)。 模具制造的優(yōu)越性和前景 模具制造的優(yōu)越性 隨著社會(huì)生產(chǎn)水平的不斷提高，產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量也在不斷的提高。在這樣的情況下，生產(chǎn)企業(yè)想在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳步就必須要尋找效率高，精度高的生產(chǎn)途徑。模具制造正是重要途徑之一。在大批量生產(chǎn)的情況下，模具制造其優(yōu)越性更顯突出。由于模的不變，所以生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品無(wú)論在尺寸和精度上都非常相近，達(dá)到產(chǎn)品的一致性。又因?yàn)槟＞呔哂械囊荒６嘌?，使一個(gè)生產(chǎn)動(dòng)作就能產(chǎn)生多個(gè)工件，這樣就能大大縮短了生產(chǎn)時(shí)間，達(dá)到了高效率。因此，模具是現(xiàn)代加工制 造業(yè)規(guī)模生產(chǎn)不可缺少的工藝設(shè)備，材料成形工藝與模具在產(chǎn)品生產(chǎn)的各行業(yè)中發(fā)揮著極其重要的作用。 模具發(fā)展的前景和方向 現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標(biāo)準(zhǔn)化、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進(jìn)的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、專(zhuān)用的機(jī)床設(shè)備，更重要的是生產(chǎn)技術(shù)的管理等。２１世紀(jì)模具行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，縮短設(shè)計(jì)及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具行業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需要。可見(jiàn)，未來(lái)我國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⑹牵? （ 1）大力普及 、廣泛應(yīng)用ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術(shù)，逐步走向集成化?，F(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成，更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。 （ 2）在塑料注射成型模具中，積極應(yīng)用熱流道，推廣氣輔或水輔注射成型，以及高壓注射成型技術(shù)，滿足產(chǎn)品的成型需要。 （ 3）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具基礎(chǔ)，其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計(jì)制造周期，同時(shí)也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。 （ 4）發(fā)展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技術(shù)，迅速制造出產(chǎn)品的原型與模具，降 低成本推向市場(chǎng)。 3 （ 5）積極研究與開(kāi)發(fā)模具的拋光技術(shù)、設(shè)備與材料，滿足特殊產(chǎn)品的需要。 （ 6）推廣應(yīng)用高速銑削、超精度加工和復(fù)雜加工技術(shù)與工藝，滿足模具制造的需要。 （ 7）開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)，提高模具的可靠性。 （ 8）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)、逆向工程與并行工程，最大限度地提高模具的開(kāi)發(fā)效率與成功率。 （ 9）開(kāi)發(fā)新的成型工藝與模具，以滿足未來(lái)的多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 本課題的研究主要很為三大模塊：產(chǎn)品造型、模具的設(shè)計(jì)、塑料顧問(wèn)。從生產(chǎn)的 要求出發(fā)，設(shè)計(jì)出符合要求的的外觀造型，再對(duì)造型的分析以及生產(chǎn)規(guī)模和要求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的模具。利用三維軟件 pro/e 對(duì)塑料件進(jìn)行仿真注塑分析，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)在零件注塑過(guò)程的難題，并根據(jù)問(wèn)題，在模具設(shè)計(jì)中加以改進(jìn)。 第 2 章 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì) 4 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的作用 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的作用，總的來(lái)說(shuō)，就是對(duì)批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品，賦予材料、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、色彩、表面加工及裝飾以新的品質(zhì)和資格。產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)主張產(chǎn)品技術(shù)的先進(jìn)性和科學(xué)性，主張?jiān)趹?yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)方式的前提下，發(fā)展視覺(jué)審美情趣，主張依靠技術(shù) 發(fā)展和市場(chǎng)的需求變化作為產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的推動(dòng)力。 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單的機(jī)器或用具的美化，而是在充分考慮產(chǎn)品的性能、技術(shù)性能、制造工藝、環(huán)境等因數(shù)的基礎(chǔ)上，將功能、工藝結(jié)構(gòu)、操作特性、人 機(jī)關(guān)系、尺度比例、制造成本、使用者心理相協(xié)調(diào)的一門(mén)技術(shù)，將生產(chǎn)與消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)的因數(shù)統(tǒng)一表現(xiàn)在產(chǎn)品上，是將技術(shù)、消費(fèi)者心理與視覺(jué)藝術(shù)有機(jī)結(jié)合的一門(mén)邊緣性科學(xué)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)不只是在工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上做些表面文章，而是貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。例如索尼公司“隨身聽(tīng)”就是由設(shè)計(jì)部門(mén)與技術(shù)部門(mén)密切合作產(chǎn)生的獨(dú)創(chuàng)性的商品。從滿足用戶的需要出發(fā) ，從解決實(shí)際問(wèn)題著手，產(chǎn)生新的產(chǎn)品概念和視覺(jué)形象。 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)在不同種類(lèi)的產(chǎn)品中的作用不盡相同，但在市場(chǎng)上有時(shí)它的作用卻是決定性的，影響消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)選擇，從而決定了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的三大要素及相互關(guān)系 工業(yè)產(chǎn)品作為一個(gè)客觀存在，都包含著物質(zhì)功能、產(chǎn)品造型藝術(shù)和物質(zhì)技術(shù)條件三個(gè)基本要素。物質(zhì)功能是產(chǎn)品的用途和使用價(jià)值，是產(chǎn)品賴以生存的根本所在。物質(zhì)技術(shù)條件包括材料和制造技術(shù)手段，并受科學(xué)技術(shù)和工藝水平制約。工業(yè)產(chǎn)品造型是為了提升產(chǎn)品的品牌形象和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，滿足人們對(duì)產(chǎn)品的 視覺(jué)愉悅要求。三大要素始終貫穿著設(shè)計(jì)、技術(shù)和功能，這三大要素同時(shí)存在一件產(chǎn)品上，相互制約，相互依存，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須均衡三者關(guān)系，否則，倚重倚輕都會(huì)影響產(chǎn)品的整體效能的發(fā)揮。 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的原則 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的原則為“實(shí)用”、“經(jīng)濟(jì)”、“美觀”。 實(shí)用原則 “實(shí)用”，即產(chǎn)品必須具備使用功能，這是產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的目的。一般來(lái)說(shuō)，不同功能的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)也不可能一樣。產(chǎn)品用途決定產(chǎn)品的功能，產(chǎn)品物質(zhì)決定產(chǎn)品的形態(tài)。因此產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)必須服從產(chǎn)品的物質(zhì)功能。 經(jīng)濟(jì)原則 經(jīng)濟(jì)原 則要求產(chǎn)品造型的生產(chǎn)成本低、價(jià)格便宜、有利于批量生產(chǎn)、有利于降低材料消耗和能源的節(jié)約，有利于產(chǎn)品的包裝、運(yùn)輸?shù)确矫妗? 在生產(chǎn)批量確定的情況下，產(chǎn)品外觀生產(chǎn)的工藝選擇、材料選擇對(duì)于成本有著極大的影響，從而影響產(chǎn)品的造型經(jīng)濟(jì)性。一般來(lái)說(shuō)，批量小的產(chǎn)品外觀造型，宜采用平面造型；而批量大的產(chǎn)品，由于可以用模具進(jìn)行加工，外觀能夠設(shè)計(jì)曲面造型，外觀所選的材料也 5 可以較廣泛。 經(jīng)濟(jì)與實(shí)用是有機(jī)聯(lián)系在一起的。實(shí)用不經(jīng)濟(jì)，不具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；經(jīng)濟(jì)不實(shí)用，同樣也不能很好地發(fā)揮產(chǎn)品的物質(zhì)功能，也就不能充分發(fā)揮產(chǎn)品的整體效能。 美觀性原則 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的美觀性原則是指產(chǎn)品的造型沒(méi)，是產(chǎn)品造型的精神功能所在。美觀是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的補(bǔ)充。只有經(jīng)濟(jì)實(shí)用，而不美觀，就不是完美的造型。產(chǎn)品的造型美是產(chǎn)品整體的綜合美，主要包括產(chǎn)品的形式?jīng)]、結(jié)構(gòu)美、工藝美、材質(zhì)美，以及產(chǎn)品體現(xiàn)出來(lái)的強(qiáng)烈的時(shí)代感和濃郁的民族風(fēng)格等。 造型美與形式美不同。形式美指的是形式，而造型美不僅包括形式美，而且把形式美的感覺(jué)因素、心理因素建立在功能、構(gòu)造、材料及其加工、生產(chǎn)技術(shù)等物質(zhì)基礎(chǔ)上。因此，造型美法則是包括形式美學(xué)法則在內(nèi)，綜合各種美感因素的美學(xué)原則。也是適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的美學(xué)原則。人們常常把工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)片面地理解為裝潢設(shè)計(jì)，是混淆了這兩個(gè)概念的理解。 美是一個(gè)綜合、流動(dòng)、相對(duì)的概念，因此產(chǎn)品的造型美也就是沒(méi)有統(tǒng)一、絕對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)。 （ 1） 形式美 是造型美的重要組成部分，是產(chǎn)品視覺(jué)形態(tài)美的外在屬性，也是人們平時(shí)所說(shuō)的外觀美。 （ 2） 材質(zhì)美 材質(zhì)不同，會(huì)產(chǎn)生不同的心理感覺(jué)。 （ 3） 時(shí)代性 審美情趣隨著時(shí)代的發(fā)展在不斷地變化，造型設(shè)計(jì)者需要不斷從本質(zhì)上和形式上感受時(shí)代的變遷，運(yùn)用形態(tài)、色彩、材質(zhì)表現(xiàn)人們的內(nèi)心期盼。 （ 4） 不同性別、年齡、職業(yè)、文化、地域 、民族等方面的人們的審美觀念是不盡相同的。因此，必須區(qū)分各種人群的需要和愛(ài)好。 （ 5） 民族風(fēng)格 獨(dú)特的地理氣候環(huán)境造就了各民族獨(dú)特的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、宗教以及人們的思維方式，并通過(guò)藝術(shù)形式表現(xiàn)出來(lái)。 總之，“實(shí)用”、“經(jīng)濟(jì)”、“美觀”三者密切相關(guān)的，但又有主次之分。實(shí)用是首位，美觀處于從屬地位，經(jīng)濟(jì)是兩者的約束條件。在提高產(chǎn)品的使用功能時(shí)，不能忘記產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效果。只有將兩者有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使三者得到高度的協(xié)調(diào)，才能反映出產(chǎn)品的整體美。 造型設(shè)計(jì) 造型對(duì)象 及方案 本次造型的對(duì)象是對(duì) 一種小孩游戲機(jī)接口的外殼進(jìn)行外觀造型設(shè)計(jì)。要求設(shè)計(jì)出來(lái)的外殼外觀可愛(ài)能深受小孩子歡迎，但也不能過(guò)于復(fù)雜給加工帶來(lái)困難和成本高。 根據(jù)要求，設(shè)計(jì)出以下三種方案： 6 圖 21 造型一 圖 22 造型二 7 圖 23 造型三 造型的比較和選擇 表 21 方案的比較 方案 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 造型一 由直線和圓弧構(gòu)成，給人一種結(jié)實(shí)的，剛中帶柔的感覺(jué)，肌理表現(xiàn)為立體群的構(gòu)造。總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧，利于加工和制造。 缺乏靈動(dòng)感，不符合小孩子的心理 期盼，難以引起注意和喜歡 造型二 外形是一個(gè)卡通人物，生動(dòng)、可愛(ài)，符合小孩子心理，能引起注意。 形狀過(guò)于復(fù)雜，給加工和制造帶來(lái)困難，導(dǎo)致制造成本高 造型三 由圓弧和橢圓曲線構(gòu)成，給人一種流線型的動(dòng)態(tài)的靈活的飽滿的感覺(jué)。外型類(lèi)似時(shí)尚的電子產(chǎn)品深受小孩子追求和廣大年輕一族的喜歡，因此產(chǎn)品具有較大市場(chǎng)吸引力。而且總體曲面流暢，結(jié)構(gòu)緊固，易于加工 表面有一定文字和符號(hào)雕刻，在注塑模具上需要一定的鑲塊或刻字 綜合以上比較，造型三綜合了造型一、二的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了它們的缺點(diǎn)。雖然仍然存在 8 一定的不足，但作為造型設(shè)計(jì)的產(chǎn) 品是沒(méi)有最好的，只有較好。因此從造型設(shè)計(jì)的三大基本原則考慮，決定選擇造型三為設(shè)計(jì)產(chǎn)品。 本章小結(jié) 本章主要介紹了造型在現(xiàn)代生產(chǎn)中的重要作用，分析了造型三大要素的之間的關(guān)系，并列出了造型“實(shí)用”、“經(jīng)濟(jì)”、“美觀”的三大原則。接著根據(jù)以上要素和原則結(jié)合畢業(yè)題目的要求，設(shè)計(jì)出了游戲機(jī)接口外殼的三套造型，并分析三套造型各自的優(yōu)缺點(diǎn)，選出最佳一個(gè)作為模具的參考零件。 第 3 章 注塑模設(shè)計(jì) 9 塑料注塑模的特點(diǎn)與設(shè)計(jì) 要求 注塑模的特點(diǎn) 熱塑性塑料注射模 的特點(diǎn)是由 塑料原材料的特性所決定的，最主要的有兩點(diǎn) :一是注射時(shí)塑料熔體的充模流動(dòng)特性，二是模腔內(nèi)塑料冷卻固化時(shí)的收縮行為，這兩點(diǎn)決定了注塑模的特殊性和設(shè)計(jì)難度。由于塑料熔體屬于粘彈體，熔體流動(dòng)過(guò)程粘度隨剪切應(yīng)力、剪切速度而變化，流動(dòng)過(guò)程中大分子沿流動(dòng)方向產(chǎn)生定向；模腔充滿后熔體被部分壓縮；冷卻固化過(guò)程中塑料的收縮非常復(fù)雜，模腔內(nèi)各部分、各方向塑料收縮率不同，不同種類(lèi)、牌號(hào)的塑料收縮率有很大差異，同一牌號(hào)的樹(shù)脂或塑料在加工時(shí)配方不同其充模流動(dòng)特性及收縮率也不同。 設(shè)計(jì)要求 在注塑模的設(shè)計(jì)過(guò)程中要正確確認(rèn)模具 成型零件的尺寸，成型零件是確定制件形狀、尺寸和表面質(zhì)量的直接因素。計(jì)算成型零件一般采用平均收縮率計(jì)算。對(duì)于精度要求較高的制件，可按公差帶法進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于大型精密制件，最好能用類(lèi)比法，實(shí)測(cè)塑件幾何形狀在不用方向的收縮率，以彌補(bǔ)理論上的差異。成型零件的尺寸精度和表面要求一般都要比制件的要求高一到兩級(jí)，否則難以保證制件的質(zhì)量。 充分考慮塑件的設(shè)計(jì)特色，盡量減少后加工；盡量用模具成型出符合塑件設(shè)計(jì)特點(diǎn)的制件，包含孔、槽、凸、凹等部分，減少澆口、溢邊的尺寸，避免不必要的后加工。但模具設(shè)計(jì)與制造的可行性與經(jīng)濟(jì)應(yīng)該綜合， 防止片面性。 注塑模具的設(shè)計(jì) 塑件分析及材料的選擇： 塑件工藝性分析： 1．零件壁厚基本均勻，底部有一定的形狀要求，總的形狀不復(fù)雜，有利于填充，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚 ，注射成型時(shí)不會(huì)發(fā)生填充不足現(xiàn)象，拔模斜度 1 度，表面粗糙度要求一般，可取 Ra=。 其中本塑件外殼上下的連接不采用螺釘連接，廠方要求實(shí)用超聲波帶連接。 2．零件體積及質(zhì)量估算（用 PRO/E 的模型分析功能）： 單個(gè)