中文版Mastercam 2018数控加工从入门到精通
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1.1.1 产品设计阶段

通常,一般产品的开发包括以下几个方面的内容。

(1)市场研究与产品流行趋势分析:构想、市场调查产品价值观。

(2)概念设计与产品规划:外形与功能。

(3)D造型设计:外观曲线和曲面、材质和色彩造型确认。

(4)机构设计:包括组装和零件。

(5)模型开发:简易模型、快速模型(R. P)。

1.市场研究与产品流行趋势分析

任何一款新产品在开发之初,都要进行市场研究。产品设计策略必须建立在客观的调查之上,只有专业的分析推论才能提供正确的依据,产品设计策略不但要适合企业的自身特点,还要适合市场的发展趋势以及适合消费者的消费需求。同时,产品设计策略也必须与企业的品牌、营销等策略相符合。

下面介绍一个热水器项目的案例。

本案例是由国内某设计有限公司完成的,针对某品牌电热水器的当前情况,通过产品设计策划,完成三套主题设计,为力求全面提升原有产品的核心市场地位,树立品牌形象。

(1)热水器行业分析

热水器产品比较(见表1-1):目前市场上有四种热水器,即燃气热水器、储水式电热水器、即热型电热水器、太阳能热水器。各种产品具有各自的优劣势,各自拥有相应的用户群体。其中即热型电热水器凭借其安全、小巧和时尚的特点正在越来越多地被年轻时尚新房装修的一类群体接受。

表1-1 热水器产品比较

热水器产品市场占有率的变化:由于能源价格不断攀升,燃气热水器的竞争优势逐渐丧失,“气弱电强”已成定局,整个电热水器品类的市场机会增大。数据显示,近两年来即热型电热水器行业的年增长率超过100%,可称得上是家电行业增长最快的产品之一。2006年国内即热型电热水器的市场销售总量已达60万台。预计未来3-5年,即热型电热水器将继续保持50%以上的高速增长率。图1-1所示为即热型电热水器和传统电热水器、燃气热水器、太阳能热水器的市场占有率分析图表。

图1-1 各类热水器的市场占有率分析图表

即热型电热水器发展现状:除早期介入市场已经形成一定的规模的知名品牌外,快速电热水器市场比较混乱,绝大部分快速电热水器生产企业不具备技术和研发优势,无一定规模,售后服务不完善,也缺乏资金实力。

分析总结:目前进入即热型电热水器领域时机较好。

①市场培育基本成熟,目前进入市场无须培育市场推广费用,风险小。

②行业品牌集中程度不高,没有形成垄断经营局面,基本上仍然处于完全竞争状态,对新进入者是个机会。

③行业标准尚未建立,没有技术壁垒。

④产品处在产品生命周期中的高速成长期,目前利润空间较大。

(2)即热型热水器竞争格局

即热型热水器竞争格局如图1-2所示。

图1-2 即热型热水器竞争格局

● 产品组合策略:凭借设计、研发实力开发出满足不同需要、不同场所、中档到高档五大系列共几十个品种。

● 产品线策略:按常理,在新产品上市初期应尽量降低风险、采用短而窄的产品线,本项目中的品牌产品则反其道而行之,采用了长而宽的产品线策略。一方面强化快速电热水器已经是主流热水器产品的有形证据,让顾客感觉到快速电热水器已经不是边缘产品;另一方面以强势系列产品与传统储水式和燃气式热水器进行对抗,强化行业领导者印象。

2.概念设计与产品规划

在概念开发与产品规划阶段,将有关市场机会、竞争力、技术可行性、生产需求的信息综合起来,确定新产品的框架。这包括新产品的概念设计、目标市场、期望性能的水平、投资需求与财务影响。在决定某一新产品是否开发之前,企业还可以用小规模实验对概念、观点进行验证,实验可包括样品制作和征求潜在顾客意见。

(1)产品设计规划

产品设计规划是依据企业整体发展战略目标和现有情况,结合外部动态形势,合理地制定本企业产品的全面发展方向和实施方案,以及一些关于周期、进度等方面的具体问题。产品设计规划在时间上要领先于产品开发阶段,并参与产品开发全过程。

产品设计规划的主要内容如下。

● 产品项目的整体开发时间和阶段任务时间计划。

● 确定各个部门和具体人员各自的工作及相互关系与合作要求,明确责任和义务,建立奖惩制度。

● 结合企业长期战略,确定该项目具体产品的开发特性、目标、要求等内容。

● 产品设计及生产的监控和阶段评估。

● 产品风险承担的预测和分布。

● 产品宣传与推广。

● 产品营销策略。

● 产品市场反馈及分析。

● 建立产品档案。

这些内容都在产品设计启动前安排和定位,虽然这些具体工作涉及不同的专业人员,但其工作的结果却是相互关联和相互影响的,最终将交集完成一个共同的目标,体现共同的利益。在整个过程中,需存在一定的标准化操作技巧,同时需要专职人员疏通各个环节,监控各个步骤,期间既包括具体事务管理,也包括具体人员管理。

(2)概念设计

概念设计不同于现实中真实的产品设计,概念产品的设计往往具有一定的超前性,它不考虑现有的生活水平、技术和材料,而是在设计师遇见能力所能达到的范围来考虑人们未来的产品形态,它是一种针对人们的潜在需求的设计。

概念设计主要体现在如下两方面。

● 产品的外观造型风格比较前卫。

● 比市场上现有的同类产品技术上先进很多。

下面列举几款国外的概念产品设计。

①Sbarro Pendolauto概念摩托车:瑞士汽车摩托改装公司的概念车,有意混淆汽车和摩托车的界限,如图1-3所示。

②概念手机:手机外形简洁,虽说看上去方方正正,但是薄薄的身材有点像巧克力。外壳完全采用橡胶材质,特点是在生活中能经受磕磕碰碰。而且还有个细微的特点,键盘和屏幕是有点倾斜的,更符合人体工程学。内置高清摄像头和一对立体声喇叭,如图1-4所示。

图1-3 Sbarro Pendolauto概念摩托车

图1-4 概念手机

③折叠式笔记本电脑:设计师Niels van Hoof设计了一款全新的折叠式笔记本电脑——Feno,它除了能像普通电脑在键盘与屏幕之间折叠外,柔性OLED屏幕的加入使得它还可以从中间再折叠一次,更加小巧,方便携带。它还配备了一个弹出式无线鼠标,轻轻一按,即能弹出使用,如图1-5所示。

图1-5 折叠式笔记本电脑

④MP3播放器概念产品:这款新型的MP3播放器,既保持小巧的身姿,又能够兼顾CD音乐媒体,大部分时候它像是普通的MP3播放器一样工作,但是如果想听CD音乐,只需要将CD插入插槽,通过一端的转轴将CD光盘固定住,就可以读取CD上的音乐了,如图1-6所示。

图1-6 MP3播放器

(3)将概念设计商业化

当一个概念设计符合当前的设计、加工制造水平时,就可以商业化了,即把概念产品转变成真正能使用的产品。

把一个概念产品变成具有市场竞争力的商品,并大批量地生产和销售之前,有很多问题需要解决,工业设计师必须与结构设计师、市场销售人员密切配合,对他们提出的设计中一些不切实际的新创意进行修改。对于概念设计中具有可行性的设计成果也要敢于坚持自己的意见,只有这样才能把设计中的创新优势充分发挥出来。

例如,借助了中国卷轴画的创意,设计出一款类似的画轴手机。这款手机平时像一个圆筒,但如果想看视频或者收发消息,则可以从侧面将卷在里面的屏幕抽出来。按照设计师的理念,这块可以卷曲的屏幕还应该有触摸功能,如图1-7所示。

图1-7 卷轴手机

之前,这款手机商业化的难题是没有软屏幕。现在,世界著名的手机厂商三星设计出一款软屏幕“软性液晶屏”,可以像纸一样卷起来,如图1-8所示。利用这个新技术,卷轴手机即可以真正商品化了。

图1-8 三星“软性液晶屏”

(4)概念设计的二维表现

既然产品设计是一种创造活动,就工业产品来讲,新创意往往就是从未出现过的新产品,这种产品的创意是没有参考样品的,无论多么聪明的脑瓜,都不可能一下子在头脑里形成相当成熟和完整的方案,必须借助于书面的表达方式,或文字,或图形,随时记录想法进而推敲定案。

①手绘表现

在诸多的表达方式(如速写、快速草图、效果图、电脑设计等)中,最方便快捷的是一些快速表现方法,如图1-9所示的就是利用速写方式进行的创意表现。

通过使用不同颜色的笔,我们可以绘制出带有色彩、质感和光射效果且较为逼真的设计草图,如图1-10所示。

图1-9 利用速写方式进行创意表现

图1-10 较逼真的设计草图

现在,工业设计师们越来越多地采用数字手绘方法,即利用数位板(手绘板)手绘,如图1-11所示。

②电脑二维表现

电脑二维表现是另一种表达设计师概念设计意图的方式。计算机二维效果图(2D Rendering)介于草绘和数字模型之间,具有制作速度快、修改方便、基本能够反映产品本身材质、光影、尺度比例等诸多优点。常用的制作二维效果图的软件有Adobe Photo-shop、Adobe Illustrator、Freehand、CorelDRAW等。效果如图1-12和图1-13所示。

图1-11 利用数位板(手绘板)手绘

图1-12 手机二维设计效果图

图1-13 太阳能手电筒二维设计效果图

3.3D造型设计

有了产品的手绘草图以后,我们就可以利用计算机辅助设计软件进行3D造型了。3D造型设计也就是将概念产品参数化,便于后期的产品修改、模具设计及数控加工等工作。

工业设计师常用的3D造型设计软件有Creo、UG、SolidWorks、Rhino、Alias、3 ds Max、Mastercam、Cinema 4D等。

首先,产品设计师利用Rhino或Alias造型设计出不带参数的产品外观,图1-14所示为利用Rhino软件设计的产品造型。

在产品外观造型阶段,还可以再次对方案进行论证,以达到让客户满意的效果。

图1-14 在Rhinoceros中造型

之后,将在Rhino中构建的模型导入到Creo、UG、SolidWorks或Mastercam中,进行产品的结构设计,这样的结构设计是带有参数的,便于后期的数据存储和修改。图1-15所示为利用Mastercam软件进行产品结构设计的示意图。

图1-15 在Mastercam中进行结构设计

前面我们介绍了产品的二维表现,这里我们可以用3D软件制作出逼真的实物效果图,如图1-16~图1-19所示为利用Alias、V-Ray for Rhino、Cinema 4 D等3D软件制作的概念产品效果图。

图1-16 StudioTools制作的电熨斗效果图

图1-17 V-Ray for Rhino制作的消毒柜效果图

图1-18 V-Ray for Rhino制作的食品加工机效果图

图1-19 Cinema 4D制作的概念车效果图

4.机构设计

3D造型完成后,还要创建产品的零件图纸和装配图纸,这些图纸用来在加工制造和装配过程中做参考用。图1-20所示为利用SolidWorks软件创建的某自行车产品图纸。

图1-20 产品图纸

5.模型开发

模型是一种设计的表达形式,以接近现实的、立体的形态来表达设计师的设计理念及创意思想。同时,模型也是一种方案,使设计师的意图转化为视觉和触觉的近似真实的设计方案。产品设计模型与市场上销售的商品模型有根本的区别。产品模型的功能是设计师将自己所从事的产品设计过程中的构想与意图以接近或等同于设计产品的形式直观化体现出来。这个体现过程其实就是一种设计创意的体现过程。可以使人们直观地感受设计师的创造理念、灵感、意识等诸要素,如图1-21所示。

图1-21 效果图向模型的转换