产品创新设计精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇产品创新设计范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

依据科学的调查数据所显示，我国在十六岁以下的儿童共计有三亿多，几乎占据着我国人口比例的百分之二十左右。从人口比例中就可以看出我国儿童用品市场很大，也存在着巨大的消费潜力。随着社会经济发展速度不断加快，人们生活水平的不断提升，家长对于儿童教育，以及儿童生活质量提升方面的投资也逐渐加大。对于儿童产品的选择家长也越来越为重视，对于产品的健康性和安全性也提出了更多要求。为了满足儿童产品市场发展的实际需求，必须要充分发挥创新能力，注重儿童产品创新设计，这样才能使得产品生产获得家长的青睐。本文就是对现代儿童产品创新设计进行深入研究，希望对相关人员有所启示。

关键词：

现代；儿童产品；创新设计

引言

如今家长对于孩子的教育问题非常关注，对于儿童产品设计也提出了更多地要求。对我国儿童产品市场流通的产品进行深入调查发现，其中存在着较多不足之处，产品价格较高、应用周期短暂，不仅加重了家庭负担，对于儿童身心健康发展起到了影响也较小。设计人员在儿童产品设计过程中，还需要注重儿童产品的创新性，保证儿童产品可以满足现代儿童生长发展的实际需求。所以对现代儿童产品设计创新进行研究是具有现实意义的，下面就对相关内容进行详细阐述。

一、基于创新性设计理念的儿童产品设计

1、产品创新设计理念在儿童产品设计中的作用

产品创新设计理念鼓励设计人员进行精品设计，注重产品的创新，缩减产品生产的成本投入，在儿童产品生产质量和销售价格方面都可以获得家长的认可，并且满足预期希望达到的市场效应。提升儿童产品的市场竞争力，加强企业品牌文化建设等等。虽然儿童用品市场存在着巨大的发展潜力，但是市场竞争也是非常激烈的，企业想要在激烈的市场竞争中脱颖而出，占据有利地位，必须要注重儿童产品设计的创新。只有这样才能使得企业跟紧时展的脚步，保证企业实现可持续发展。企业需要明确儿童产品生产质量控制的重要性，积极的承担起相应的责任和义务，这样才能帮助企业获得更多的经济效益和社会名誉。

2、基于产品创新设计理念的儿童产品设计要求

相关设计人员在对儿童产品进行创新设计的过程中，需要坚持以人为本的设计理念，将儿童的实际需求作为产品设计的核心，使得产品设计符合儿童心理和生理的基本特点。儿童产品在外观上可以满足儿童的审美需求，促进儿童产品生产质量提升。企业在对儿童产品进行开发的过程中，需要考虑的内容众多，其中包括产品的使用周期、质量标准和应用环境。还需要考虑产品应用后是否会对自然环境造成污染，如何对产品进行回收再利用，尽可能的提升资源和能源的应用效率，避免儿童产品在生产和应用过程中对资源和能源造成浪费，尽可能的缩减产品生产的成本投入，保证儿童产品具有创新性特点[1]。

二、现代儿童产品创新设计原则分析

1、产品设计可调节性，提升儿童产品应用周期

人们在处于儿童阶段时，身体发育是非常迅速的，儿童产品的更换速度也会非常的快。如果家长频繁的对儿童产品进行更换，不仅会增加家庭的开销，同时还会造成资源浪费。想要对此问题进行有效改善，就需要对儿童产品设计进行创新。设计人员需要考虑增强儿童产品的适应性，该产品不仅可以在儿童时期应用，同时在儿童上学期间以及成年后都可以继续应用，但是这一理念的实现具有很高难度性，甚至可以说是不切实际的。但是现在市场中出现了针对儿童某一生长发育阶段推出的产品，可以依据儿童成长对产品进行调节，使得产品适应性得到一定提升。在实际设计过程中，设计人员还需要考虑产品如何与其它类型的儿童产品进行组合应用，或者产品自身存在重置组合的特点，使得儿童产品可以实现多种用途。在此过程中还能培养儿童的动手能力和思考能力，对于促进儿童智力开发有着积极影响[2]。

2、注重儿童产品的经济性

对儿童产品设计进行简化、优化，缩减儿童产品生产的成本投入，降低儿童产品的市场销售价格。设计人员在对儿童产品进行设计过程中，需要尽可能的对产品进行简化、优化设计，这不仅可以促进我国可持续发展战略的落实，对于保证企业的经济效益也有着积极影响。儿童产品的加工方式不要太过于复杂，抛弃以往无用的功能，以及其中过于复杂化的装饰，使得儿童产品可以回归于精简。这样不仅可以避免资源浪费，还可以节约企业运行成本，帮助家庭缩减儿童产品开资。合理的价格使得儿童产品更容易被消费者接受，帮助企业在市场中占据一定份额。

三、结语

现阶段我国儿童市场规模较大，具有着很大的利益空间。但是对于我国儿童产品生产进行深入调查发现，创新意识缺乏，而且生产成本过高，不仅对儿童产品市场发展造成了不理影响，对于企业的可持续发展也造成了严重损害。只有注重儿童产品设计创新，才能使得产品可以获得消费者的青睐，促进企业实现可持续发展。

参考文献：

[1]王白鸽,刘子建.关于儿童产品设计的探讨[J].机电产品开发与创新.2011(01):15-17.

[2]郑祎峰,计静.儿童产品的环保设计策略[J].艺术与设计(理论).2011(09):101-102.

[3].薛青，陈颖.基于可持续设计理念的儿童产品开发设计策略研究.机电产品开发与创新[J].2014-07-28.

篇(2)

【关键词】 机械;创新;制造业

一、机械产品创新设计的原则

(一)经济效益最好原则

设计的机械零件既要功能满足客户要求,又要成本低廉。考虑经济最佳性必须从设计和制造两个方面上入手。设计上保证合理的原理方案,选用正确的材料;制造上考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。

(二)生态效益最好原则

不论是在产品制造过程中,还是在产品使用过程中,都要求产品对周围环境“零污染”。这就要求在设计过程中尽量选择低污染的材料及零部件,避免选用有毒、有害和有辐射性的材料。

(三)安全可靠原则

安全可靠是机械产品品质的保证,必须确定零件在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性上满足设计要求。对于重型机械,一般要求有自锁装置和保险装置,以确保操作员人身安全。

二、机械产品创新设计方法研究

(一)创新技术主题的确定与分类

搜集的专利可以分为发明专利、实用新型专利和外观设计专利。发明和实用新型专利的说明书提供了发明或实用新型的技术特征,清楚、简要地表述请求专利保护的范围。外观设计专利提供了该外观设计的图片或照片,必要时会作一定的简要说明。在专利局专利分类方法的基础上,结合一般产品的特点,提出了一般产品创新技术主题的确定与分类方法。创新技术主题的确定应当以权利要求书为主,并适当结合说明书(包括说明书附图)。以权利要求书为主确定技术主题,应当完整地掌握权利要求中所记载的技术内容,如以独立权利要求来确定技术主题时,则应当将其前序部分记载的技术特征和特征部分记载的技术特征结合起来确定。下面以钻夹头为例,确定创新技术主题的方法有:

(1)对于发明专利和实用新型专利,一般情况下以独立权利要求中的前序部分记载的技术特征为主,将特征部分记载的技术特征看作是对前序部分的限定。例:一种新型锁紧式钻夹头,其特征在于:空心钻体的前端开有一截面为三角形的环形沟槽,所述前套的前端与该沟槽卡接。创新技术主题:以前套与丝母套之间的沟槽卡接为特征的锁紧式钻夹头。

(2)对于发明专利和实用新型专利的特殊情况,即独立权利要求中前序部分所描述的对象在分类表中没有确切位置的,以特征部分记载的技术特征为主,将前序部分记载的技术特征看作是对特征部分的限定。例:一种钻夹头,包括有一前套、一后套、一空心钻体和一丝母,在所述空心钻体中部台阶面与所述丝母后端面之间安装有一组滚珠,其特征在于:所述丝母为一整体结构件。创新技术主题:钻夹头的丝母为一整体结构件。

(二)基于专利的产品创新设计过程

创新的途径很多但它们都需要大量的已有知识和经验的支持。实践证明,除了基本的科学技术知识外,专利信息已经成为实现创新的最有效的知识来源之一。作为前人创新成果的结晶,相对其他知识,专利更富有创新性,技术含量高,可用性强因此,基于专利实现创新,就像站在前人的肩膀上实现创新,使创新开始就处于一个较高的基础上,大大提高创新效率和创新质量。通过将创新设计系统与制造行业PDM的集成,提出了基于专利和PDM的创新设计方法,其创新设计过程(如图1所示)。

产品配置是产品创新设计中的一项重点工作,根据制造企业的实际需求,采用三个层次的机械产品配置设计方法,分别是:基于零部件数据库的交互设计、基于历史的产品嫁接设计、基于规则的产品配置设计。

经过对相关制造企业的深入调查和分析,提出了基于专利技术和PDM的产品创新设计方法。该方法支持一般产品的开发创新和快速变型设计,提高零部件和生产过程标准化。通过将基于专利的产品创新设计方法和生产管理技术引入企业,必将增强企业的产品创新能力、有助于企业快速响应客户需求、提升管理水平,提高企业在市场中的综合竞争能力。

参考文献

篇(3)

随着产品同质化现象日趋严重，如何让自己的产品在众多价格、功能、材质甚至造型都极为相似的同类产品中脱颖而出，成为企业迫切需要解决的难题，而创新设计则是解决这一难题的根本途径［1］。产品的传统创新方式是企业利用技术优势在产品成本、功能、质量等各方面领先同类产品，进而在市场竞争中占据优势地位。但随着社会整体科技水平的持续上升和行业关键技术的不断普及，由技术壁垒形成的创新优势已难以长久维系，必须另辟蹊径，探索实现产品“异质化”的新途径，微创新就是其中的重要途径之一。

一、微创新概述

（一）微创新的内涵目前针对微创新概念的论述主要来自产业界的相关人士，如乔布斯认为“微小的创新可以改变世界”；奇虎360的周鸿祎认为“从用户体验出发，把产品做得简单、易用，或者能够提高用户在使用产品过程中的愉悦感。任何在此方面所做的创新努力，哪怕很微小，也有价值，我把它叫微创新”等等。但他们也仅止于达成基本共识，并未形成统一定义。上海的赵付春博士在综合研究各方面意见后认为微创新是基于主导创新平台或设计，以员工的自发创新为基础，以流程、产品和服务等局部改善为手段，以改善用户体验为主旨，强调相关方（用户或供方等）的参与和反馈而展开的渐进式创新方式［2］。虽然公众对微创新的关注度近年来才逐渐上升，但事实上它并非全新的创新类型。学界根据成果的作用及影响程度不同将创新分为颠覆型和渐进型两个基本类型：颠覆型创新往往基于跨越性的技术变革或开创性的商业模式创造出新的产品种类或差异较大的产品，甚至形成新的产品或行业标准，影响较为深远；而渐进型创新一般不会建立新的产品、行业标准，往往通过引入了新标准作为创新平台进行二次开发形成改良产品，影响相对较小［3］。传统上，无论是颠覆型创新还是渐进型创新，大都采用以企业为中心的创新模式，但由于企业的内在惰性，往往易于陷入创新乏力的局面。微创新就其作用和影响而言无疑属于渐进型创新，与传统创新不同的是它抛弃了以企业为中心的创新模式，转而以用户为中心、以改善用户体验为目的，将消费者无穷的消费需求转化为企业创新的核心动力，解决了传统创新缺乏持久创新动力的难题。

（二）微创新与“山寨”行为的区别近年来，微创新在备受推崇的同时也招来了众多质疑，其中最为诟病的就是微创新与山寨之间千丝万缕的“暧昧”关系。不少人认为微创新就是山寨、抄袭的代名词，是“伪”创新，但事实上两者在创新的动机、手段以及结果等方面都存在很大差异：其一是动机不同。微创新通过局部创新不断改善用户体验，逐步增强产品的市场竞争力，形成稳定、持久的产品力；而山寨产品则往往只追求短期、高额的商业利润，缺乏长远的创新发展规划。其二是手段不同。微创新以现有产品、技术和消费需求等为基础，通过二次开发、局部创新形成新的产品；而山寨则是对现有产品功能、结构、材料等的简单模仿或完全抄袭，未融入自身的思考和研究［4］。其三是结果不同。微创新不仅能改善消费者的使用体验，形成稳定持久的产品力，同时还有利于形成产品创新的内在逻辑。产品创新的内在逻辑不仅能促进创新设计，同时还能形成创新壁垒，对抄袭行为产生阻隔作用；而山寨产品虽然可能在短期内产生轰动效应、获取高额利润，但往往由于缺乏创新逻辑而后继无力，从而迅速归于沉寂。由此可见，微创新是企业发展必不可少的创新手段，而山寨行为则是企业步入正轨的拦路石，两者具有本质性区别。

二、微创新在产品创新设计中的应用价值

（一）微创新能帮助企业快速适应个性化的消费市场产品同质化是社会科技水平整体提升、技术壁垒逐渐消除后的通病，它与消费者多元化的个性需求形成难以调和的矛盾，成为当前影响企业生存、发展的根本性问题之一。持续的产品创新是消除同质化的有效手段，但是基于关键性技术突破的颠覆型创新不仅投入大、周期长，且具有较高的不确定性。即使是实力雄厚的大型企业，也无法通过持续的颠覆型创新来适应个性化市场的发展，因此，以微创新为代表的渐进型创新必然成为企业产品创新的主要形式。同时，随着用户体验对消费者购买行为的影响不断加剧，以改善用户体验的为基本立足点的微创新对产品创新的重要性也不断提升［5］，成为企业适应短、频、快的个性化消费市场的重要手段。

（二）微创新能促进现代产品设计理论的发展微创新对产品设计理论的发展也具有重要意义，不少重要的现代设计理论中都包含有微创新的相关理念，如模块化设计就非常注重局部性的微创新：模块化设计理论要求按一定依据将产品分解为若干相对独立的子模块，并根据消费需求变化对相应模块进行增减、更新或重组，通过针对性的局部创新形成既符合消费者个性需求又相对低廉的产品，有效解决产品标准化与个性化之间的矛盾。此外，微创新关于用户体验的相关理念对模块化设计也具有启发意义：即可以强化产品子模块与用户体验之间的对应性，进而通过改进子模块更具针对性地改善相应的用户体验，产生事半功倍的创新效应。

（三）微创新能充分发挥现代先进制造技术的生产效能就发展趋势而言，以柔性化制造技术为代表的智能化先进制造技术必将成为现代制造业的主流技术，而微创新则在发挥现代先进制造技术的产能和效能方面具有天然的优势。例如，当前已有不少大型制造企业建立了新型的、柔性化的生产线，企业可以在一定范围内对生产流程、工艺、结构以及尺寸进行局部调整，以便根据市场需要快速调整产品线［6］，并且避免传统刚性生产线在产品转换时所带来的高额人力、物力、财力和时间成本。但柔性化生产线的可调整性具有一定限度，颠覆型创新因其往往需要对生产线进行大幅调整，超出了柔性化生产线的承受范围，难以发挥其技术优势。而微创新由于对生产线调整的要求少、幅度小，因而与柔性化生产线的技术特性具有较高的匹配度，更有利于发挥其灵活多变、高效低耗的技术优势。由此可见，现代先进制造技术既为企业开展微创新创造了良好的硬件环境，同时也要求企业必须将微创新作为产品创新的主要途径，才能充分发挥先进制造技术及设备的效能，避免无形的浪费。

三、产品微创新的基本策略

（一）主动转换创新视角产品中的一些小问题对专业人员而言很容易解决，但对普通消费者来说却并非如此。这些问题虽然很小，但解决的好却能大幅改善消费者的使用体验。产品微创新过程中，创新人员不仅要将自己的身份从产品设计者转换为产品的使用者，更为重要的是必须摆脱自身专业知识构架和固有思维模式等的禁锢，尝试以普通消费者非专业的视角来审视产品，进而发现问题、解决问题，往往能够取得意想不到的效果。

（二）持续发掘创新途经技术创新是产品创新的重要手段，能有效提升产品的市场竞争力［7］。但在“体验为王”的消费时代，产品创新不能单纯依赖高新科技，必须不断发掘新的创新途径，并重技术创新、体验创新等多种途径。在产品的微创新过程中尤其应该注重体验创新，通过恰当的技术、工艺或材料等有针对性地满足产品目标对象的消费需求，改善、甚至创造全新的使用体验，进而产生良好的体验创新效果。

（三）不断拓展创新内容传统的产品创新往往偏重物质功能，着力于增加产品的使用功能或提升其性能。但实际上产品的功能包括物质和精神两个方面，除物质功能之外,产品的审美性、趣味性、互动性等精神功能也应该成为创新的重要内容。尤其在经济发展水平不断上升、社会需求层次逐渐向上迁移的形势下，产品精神功能的创新往往能产生事半功倍的创新效应。由于微创新以用户体验为基础，因此，在精神功能的创新方面更具优势。如图1所示名为“moon-glass”的茶具就侧重于精神功能的微创新：设计者对茶杯内壁造型做了细微改动，使其在使用过程中随着水面高度的变化呈现出与月亮类似的盈缺变幻，产生“月有阴晴圆缺，人有悲欢离合”的人文意境，与使用者产生情感互动，营造出与众不同的使用体验，有效提升了产品的附加价值。

（四）及时调整创新意识传统创新往往致力于实现根本性的突破、产生颠覆性的新功能、新产品，但随着技术壁垒的不断消解，这一类型的创新越来越困难。而在产品同质化日渐普遍的背景下，设计的优劣、品质的高下往往体现于细节的处理上，所谓“见微知著”。因此，在产品创新过程中企业和开发人员必须转变创新意识，从细节入手，围绕“最能够打动消费者的那个点”开展创新设计，通过微小的创新改变世界，而不是盲目地求大求全。

四、微创新的评价方式

微创新以改善用户体验为主旨，因此微创新成功与否也必须以用户体验作为评价依据。消费者对产品的体验可以分为预期使用体验与实际使用体验：预期使用体验是消费者在购买产品之前根据以往的生活经验预想而成的使用效果，这一预期效果也是消费者评价新购产品的内在标准。比如：消费者原来使用的手机运行某些大型软件较为缓慢，那么运行大型软件必须流畅，就会成为他们的预期使用体验之一，并成为购买新手机的标准之一。实际使用体验则是消费者购买产品之后在使用过程中形成的真实体验。通过对比预期使用体验与实际使用体验能够对微创新作出较为客观的评价：如果某方面的实际使用体验高于预期使用体验，就意味着产品中相应的微创新较为成功；两者基本持平则表示基本成功；而如果实际使用体验低于预期，则表示对应的微创新较为失败。

五、产品微创新的通用模式探究

虽然目前微创新在各领域的应用日渐广泛，但学理层面的研究还较为薄弱，微创新的实践应用缺乏系统而有效的理论指导。因此，在深入实践的同时必须及时总结经验，探索产品微创新的通用模式，不断完善其理论体系。

（一）产品微创新的一般步骤1.掌握产品目标对象的预期使用体验。预期使用体验不仅是消费者评价产品的内在标准，同时也是产品微创新的重要依据，在产品开发前期必须掌握消费者真实、准确的预期使用体验。在获取预期使用体验数据时必须兼顾针对性和普适性：针对性是指必须根据产品的目标对象设定数据来源，而不能随意选取调查的对象群体；普适性是指调查数据必须达到一定规模，以使最终数据能够体现产品目标对象的群体共性，而非个别消费者的个体特性。2.解析预期使用体验中的诉求点。预期使用体验当中往往蕴含着消费者对产品的某些诉求，包括显性诉求和隐性诉求。显性诉求是指消费者对产品比较明确的要求，比如很多消费者都喜欢使用大屏手机，以获取更好的视频或游戏效果；隐性诉求则是消费者比较笼统的、甚至尚未明确意识到的诉求，比如：大屏手机虽然给人们带来了更加精彩的视觉享受，但也产生了操作上的不便，原先单手就可以完成的操作在大屏手机上必须双手并用才能完成。因此，很多用户都希望提高大屏手机的操作性。但“提高手机操作性”是一个比较模糊的诉求，不同的设计师会根据实际情况给出不同的解决方案。比如有不少企业就针对这一诉求开发了单手触控模式，对拨号键盘和输入盘做缩小、贴边处理（见图2），用户只需一只手就可完成拨打电话、发短信以及解锁等操作，而且可以左右手随意切换，在一定程度上改善了手机的操作性，满足了消费者的隐性诉求。3.通过微创新将诉求点转化为创新点。改善用户体验的基本手段是利用产品的创新点来满足消费者的诉求点，但前提是必须确定消费者最关心的“那个点”。因此，从预期使用体验中解析出消费诉求之后，必须进一步筛选出消费者需求最为迫切的主要诉求，以便通过针对性的微创新优先予以满足，从而快速、有效地提升消费者的实际使用体验。值得注意的是，在同时选择多个诉求点进行微创新时，除了消费者需求的强弱之外，还必须考虑这些诉求点之间的关联性。一般而言，关联度高的诉求点更易于形成产品创新的内在逻辑，并产生系列性的创新成果，进而为跨越性的产品创新奠定基础。

篇(4)

机械产品创新的核心在于构思产品的创新概念。产品概念设计决定性地影响后续的产品详细设计、产品生产开发、产品市场开发以及企业经营战略目标的实现。一旦概念设计被确定，产品设计的60%～70%也就确定了。因而，产品概念设计成为设计过程中最重要、最复杂，最不确定的设计阶段。机械产品概念设计是一个创造性问题求解过程，其主要特征是初始状态定义不良。只有弄清楚设计者在创新设计过程中到底是如何进行认知操作的，才能更好的理解创新设计过程，并为该过程建立有效的支持工具。因此，通过结合工程领域的概念设计过程与认知心理学领域的创造性过程，建立面向产品创新的概念设计认知过程模型，该模型的主要作用在于揭示创新设计过程本质，确定影响设计结果的设计资源和设计行为，帮助设计者更好的使用来自于设计领域及认知领域的的创造性工具、方法及技术。以认知科学为基础，机械产品创新设计为对象，实现人机智能协同设计为目的，研究机械产品概念设计行为机理。首先分析影响创新设计的关键因素，并对这些因素进行归类分析，确定可以通过外部资源得以促进的可控因素；其次，对创造性概念设计过程中的关键认知行为、信息传递、信息操作及认知回路进行分析，并基于此建立有利于创新实现的一般设计过程，为建立计算机辅助设计系统的概念平台奠定基础。

2人机智能协同的内在机理研究

利用计算机技术、信息技术及智能技术实现概念设计行为机理研究结果的具体方法，从而建立人机智能协同的模式。首先，根据信息加工理论，分析从刺激的选择和注意，到对刺激意义的理解，工作记忆对信息的存储并进行加工处理，长时记忆的形成和使用，对创新设计的影响，确定人机智能协同应遵循的原则；其次，为影响创新设计的可控因素寻找利用机器智能实现的方法；最后，研究利用计算机技术实现创新认知规律的方法。

3计算机辅助机械产品创新设计原型系统研究

计算机辅助机械产品创新设计系统是认知科学、信息技术、设计理论与方法的会聚平台，也是创新设计的工作平台。该系统主要由知识库系统、信息检索系统、概念设计空间及创造性思维方法等部分构成，其关键作用是在产品的概念设计阶段、方案设计阶段为设计者提供有用的工具，并实现与设计者之间的智能交互，从而提高设计者的创新设计能力。在本研究方案中，原型系统的逻辑体系结构共分为三层：界面层、应用程序服务器层、资源层。

4结束语

篇(5)

[关键词]产品设计 移植 形态 结构 功能

移植一词本属生物学范畴，最早指将植物移动到其它地点种植，后来引申到人类的生命机体中，指一个器官或组织从生命体移到别处。从移植的本性来看，是通过移植这种方法使生命体重新焕发生机，所以我们现在多用移植比喻引进别处的经验、优点等。

在产品设计中，我们常用移植法来进行创新性设计。所谓产品设计的移植法，是指沿用已有的设计成果，创造性地移植在新产品的设计中，是一种巧妙的移花接木之术。而移植并非一种简单的复制和模仿，而是要恰到好处地将原有产品的精髓移入到新的产品设计，其核心目的在于创新。

在经过产品设计初期的调研和定位阶段后，我们需要对产品进行展开设计，此时便可将移植法引入产品设计过程当中。在具体展开时，我们可以从产品的形态、结构和功能上分别进行移植创新，而在实际的移植设计过程中这几方面又相互影响互为因果，因此我们不能过分独立地去看待移植设计过程。

一、产品形态的移植创新设计

产品形态的移植创新是最为直接的移植设计方式，我们可以很直观地在新产品中看到移植的痕迹。比如，现在有很大一部分人群喜欢亲近自然或焕发原生态气息的设计，因此有设计师直接把树干形态移植在水果架的设计当中，不仅将水果有效收纳在架子上，还还原了水果长在树上的一种天然的面貌。当然，设计并未止于水果架，设计师继续将水果架的造型进行移植，把这种天然的形态移植在卧室衣架的形态设计中，那种天然而成的造型让居室显得更加舒适，而树干本身多枝杈的特点也使衣架的挂物能力得到了最大范围的释放。所以，原本是一种形态的移植，却同时满足了产品的功能需求。

二、产品结构的移植创新设计

结构是产品的一个重要组成因素，结构通常决定一个产品的造型，同时结构是实现产品功能的载体。在产品设计中，将结构进行移植设计，通常是为了使新产品获得更好的功能。我们都有过超市购物的体验，在超市中人们会推超市提供的购物推车进行采购。超市推车一个最大的特点是可以穿插收纳在一起，从而有效节省空间。这主要源于购物车储物框的背面是一个可活动的设计，能够使购物车储物框成为一个通透的结构，达到穿插在一起节省空间的目的。这的确是一个好的设计，因此我们有必要将这种设计进行拓展，应用在更多的产品中。为此我们应该先要分析已有产品的优势在于哪，而它又适用于何种情境。我们看到购物车的优势主要在于节省空间，而实现这种优势的手段就是利用可穿插的结构。所以我们分析，在一些公共场所需要放置很多座椅供人使用，而在非使用期又要收纳起来节省空间的时候，就可以利用到这种穿插式的结构设计。为此我们可以将座椅的下方设计为一个可穿插式的空间，改变四条腿的常规结构，让座椅腿和座椅面结合成一体形成字母c型的结构，以达到多个座椅收纳节省空间的目的。所以，在这个设计中，我们看到的是结构移植，但也同时是为功能而服务的。此外，在移植过程中，需要研究两种产品移植的相关性，比如说在上述这个例子中，两种产品都是为了节约空间，而且在结构的实现上具备可操作性。

三、产品功能的移植创新设计

功能是产品最为核心的一个要素，好的功能能为产品带来良好的使用体验。这也使得越来越多不同领域的产品在功能上进行相互借鉴。一个最具代表的跨领域功能移植设计，就是将汽车后视镜的设计移植到银行自助取款机上，便于取款人观察身后情况，提高取款安全性。从这个设计中我们可以体会到，产品设计其实具有很强的跨行业属性。在产品设计师的日常工作生活中，应该与不同领域和行业的人们沟通，积累移植设计的灵感来源。我们也欣喜地发现，有越来越多的产品设计师具备了这种职业敏感性，将产品功能的移植演绎得恰到好处。比如说，很多人儿时都玩过一种叫做不倒翁的玩具，时至今日，市面上依然在销售这种玩具，只不过较十几二十年前的功能更加高大上。现在的不倒翁可以发光发声，全方位引发婴幼儿的感官刺激，提升其肢体和智力发育。当然，不变的是“不倒”这种功能，可是如果只把这种功能圈定在玩具当中，便限制了产品设计创新的可能性。我们应当将这种功能移植到存在使用问题的产品中。于是，不倒翁剃须刀便应运而生。我们日常用的剃须刀，在使用后只能“平躺”在桌子和柜子上，不利于节省空间，也不利于居室整洁。把不倒翁的功能移植到剃须刀上，可以使闲置的剃须刀“站立”在桌面上，有效地解决了原先乱摆放的问题。类似的设计还有不倒翁牙刷。另一个具有创造性的移植设计是将纸抽的功能原理移植在垃圾桶的设计当中。以往的垃圾桶需要在每次扔垃圾后再人工套入一个塑料袋，当我们把纸抽的功能移植到垃圾桶后，塑料袋变成了一个连续性的滚筒状的结构，每次装满垃圾往外提取垃圾袋时都会把下一个相邻的垃圾袋提取出来，从而方便使用。在这个设计当中，设计师大胆而创新地将纸抽和垃圾桶两个看似不相关的物品联系在了一起，也让我们深刻地感受到移植设计是一个具有巨大创新空间的设计方法。

篇(6)

关键词:NURBS技术;产品造型;创新设计;3DS MAX

中图分类号:TP309文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)20-0059-02

一、产品造型创新设计概述

产品造型设计是工业设计的核心内容,创新的设计开发已经成为赢得市场的关键,它不仅包括产品形态的艺术设计,而且包括与现实产品形态及实现产品规定功能有关的材料、结构、构造、工艺等方面的技术性设计。产品造型设计是一门综合性科学,既是一门实用美术,又是一门工程技术,是工艺美术与工程技术的有机结合。当今任何一个国家,若要在综合国力上取得优势地位,就必须在科学技术上取得优势,尤其要在高新技术产品的创新设计与开发能力上取得优势。

CAD是产品设计的重要工具,经过近半个世纪的发展,产品设计由最初的二维绘图转换到三维设计为主、几何造型方法,经历了线框造型、曲面造型、实体造型、曲面实体造型和特征造型等阶段,其中的曲面造型和实体造型是两个主要的造型理论。随着计算机图形显示对于真实性、实时性和交互性要求的日益增强,曲线曲面造型在近几年来得到了长足的发展。尽管实体造型系统已主宰CAD造型十多年,曲线曲面造型系统却仍然以其独特的优势成为美观外形设计不可或缺的技术手段。曲面造型的方法很多,其中Coons曲面、Bezier曲面以及B样条曲面在工程中最为常用。单一的曲线曲面造型系统缺乏形体表示上的完整性,而实体造型的优点就是具有完整性和无二义性,所以如何融入实体造型功能设计出高速、高质量的曲线曲面造型是目前CAD技术的主题之一。

二、NURBS造型的模型和优势

在工业产品造型设计及各类成形模具的计算机辅助设计中,常常要涉及到自由曲面的表示问题。

自由曲面不像一般的初等解析形状那样可以用工程图中的三视图来表达,而必须给出恰当的数学描述。因此采用何种数学方式来表达自由曲面是进行复杂形体设计、制造中的一个关键环节。在20世纪80年代后期国外提出了非均匀有理样条的方法并逐步得到了重视,到目前为止,它已成为了计算机辅助几何设计领域的主要方法,并逐步取代了B样条和Beizer方法。国际标准化组织在1991年颁布的工业产品几何定义的STEP标准中,NURBS被定义为唯一的自由型曲线曲面表示方法。

NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写,是非统一有理B样条的意思。简单地说,NURBS就是专门做曲面物体的一种造型方法。NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的,所以要在NURBS表面里生成一条有棱角的边是很困难的。就是因为这一特点,我们可以用它做出各种复杂的曲面造型和表现特殊的效果,如人的皮肤,面貌或流线型的跑车等。

NURBS曲线是由分段有理B样条多项式基函数定义的,形式是:

(u)= (1)

其中Wi=(i=0,1,…,n)称为权因子;di(i=0,1,…,n)称为控制顶点;Ni,k(u)是k次规范B样条基函数,由节点矢量U=[u0,u1,…,un+k+1]按德布尔-考克斯递推公式得到。上述分式表示的NURBS曲线方程可被改写为如下等价形式:

(u)= Wi i×Ri,k(u)

Ri,k(u)= (2)

这里Ri,k(u)(i=0,1,…,n)称为k次有理基函数。

NURBS能统一表示初等曲线曲面和自由曲线曲面,通过引入权因子,可以使用NURBS定义的形状更具柔性。尽管NURBS公式复杂、难以理解、计算量大,但它能够比传统的网格建模方式更好地控制物体表面的曲线度,从而能够创建出更逼真、生动的造型。它的突出特点是:可以精确地表示二次规则曲线曲面,从而能用统一的数学形式表示规则曲面与自由曲面,而其它非有理方法无法做到这一点;具有可影响曲线曲面形状的权因子,可以通过修改控制顶点、节点矢量或权因子的方法对NURBS曲线曲面进行修改,而且这种修改具有良好的几何特性;它的可利用工具完备、控制性灵活,从而可以胜任复杂的建模,是一种完全符合工业标准的建模手段。在实践过程中,因为NURBS曲线曲面的精确控制,可以准确表现内外部结构。作为数学表达式的控制曲线,系统资源占用率低,可在普通的PC机上进行操作,十分有利于低配置用户的使用。

三、NURBS在造型设计中的应用实例

NURBS是一种非常优秀的建模方式,在高级三维软件当中都支持这种建模方式。下面我们就以制作移动电话机为例来学习如何在3DS MAX中实现NURBS建模。

1.先在top视图用CV Curve画出模型的主体轮廓(如图1所示),3DS Max中有两种NURBS曲线,点曲线(Point Curve)是由曲线上的点控制的,这些点全部依附在曲线上。可控曲线(CV Curve)是由可控点控制的,这些点往往不在曲线上。这里使用的是可控曲线。

2.在front视图下绘制轮廓线,并向下拉至大约为宽度的1/4处,形成外轮廓,进入修改命令面板,在Curve子层中用Make Indenpendent命令将后复制的曲线变成独立曲线。

3.使用Cup命令点取上下两条曲线,生成两个曲面,用Make Indenpendent命令使之独立。删除两条曲线(注意:应删除白色曲线,即一、二步生成的独立轮廓线,另外两条曲线为曲面的轮廓线,如删除则曲面变成方形)。

4.用Creat Blend Surface命令点取两个曲面的轮廓线,形成模型大样,调整Tension的值至满意效果。在进一步制作之前必须把外形调整准确,否则在对外形修剪以后,任何的外形修改都会影响到修剪面,带来很多麻烦,所以必须把外形调整准确。

5.在模型上表面用Creat CV Curve on Surface命令画出如图2所示曲线,画时曲面显示蓝色,注意曲线不能超出曲面范围。用Trim命令将其剪切出一个曲线状空洞。在Surface层级选中并在原位置复制上表面,为避免混乱,选中复制出的上表面,用Detch命令将其分离出来,命名Face。

6.选中Face,隐藏其它物体。在Curve层级选中曲线,用Flip Trim命令进行翻转剪切。然后用同样的办法,在Face面上生成屏幕,并调整好位置。

7.模型上还有很多凹面都可通过上述方法实现,由于篇幅所限就不一一赘述了,至于按键都是用基本几何形体修改成的。

8.再经过一些耐心的修饰,加入材质,渲染后的效果如图3所示:

四、结语

NURBS建模方法是一种理想的曲面仿真技术,高度综合了以前利用各种数学模型进行的曲面造型方法并引入了权因子的概念,特别适合复杂表面的计算机拟实造型。其简便的造型过程、灵活的控制方式以及突出的仿真效果,比其他的建模方法能更好地控制造型物体表面的曲线度,从而可以创建出曲面更为复杂、形状更为生动、效果更为逼真的造型,因而必将在产品设计领域获得越来越广泛的应用。NURBS的提出和发展把曲面造型理论提高到一个新高度,也使工业产品造型设计的计算机化成为可能。

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【关键词】实用型机械产品 创新设计 设计方法 设计流程

随着现代造制业的高速发展，机械行业的竞争日益加剧烈，机械产品的生命周期越来越短，外观新颖、性能优异的产品越来越受到用户的欢迎。作为产品的生产企业面临着剧烈的生存挑战。为此，企业应该在不断提高现有产品的质量、降低成本的基础上，成立新产品研发团队，通过不断地推出性价比高的实用型新产品，满足消费者个性化和多样化需求，才能提高企业的竞争力，使自己立于不败之地。

一、实用型机械产品创新设计的思路

任何一种新产品的产生，从研发到推上市场，都应该是经过严格的科学论证和实践检验的。企业的研发团队可以从几个方面做好产品创新设计的相关工作：

1.确定产品的市场定位

确定产品的市场定位就是企业在充分调查产品的市场拥有量及所处的位置，了解竞争对手产品定位、用户对本产品的满意程度等情况的基础上，针对用户对该种产品的某种特征、性能和核心利益的要求，研发出本企业产品与众不同的、给人印象深刻、鲜明的形象和独特的功能的产品，并通过一套特定的市场营销组合把产品推向市场并使用户接受。通过市场定位，使本产品与其他企业的产品严格区分开来，用户明显感觉和认识到新产品的优势，从而在用户心目中形成良好形象并优先选用。

2.确定新产品的开发流程

确定新产品的市场定位后，应该写出产品设计、生产的可行性分析报告，包括产品的总体设计、关键技术的实施、本企业的生产能力、产品的设计周期和生产周期、经济效果分析等。项目确认后进行产品的总体设计及零部件设计、编写工艺文件、样机的试制和鉴定，提供样机给用户试用，并根据用户试用后反馈意见进行总结改进，完成产品的开发评审和最终定型。接着小批量投入生产，最后根据市场的需求量确定大批量生产，完成产品的全部开发生产过程。

二、实用型机械产品创新设计的方法

实用型机械产品的创新设计，就是设计者根据市场的实际需要，充分发挥创造性思维，吸收最新科技成果，运动现代设计理论与方法，设计出更具竞争力的机械新产品。通常创新设计方法可以分为三种：原创设计、变异设计和反求设计。

1.原创设计

原创设计是指全新的设计，是设计者根据机械产品的外观与功能要求，通过建立产品模型、产品工作原理图，然后根据机械设计原理分别设计出产品的动力装置、传动装置、执行装置和控制装置等组成部分。产品具有区别于其它产品的独特的外形和功能。

2.变异设计

变异设计是指通过改变机械产品的外型、增加产品的新功能或改变产品的局部结构等方法，使新产品与原有产品有质的提高。进行变异设计过程中，设计者要收集和整理具有相同或相似功能特征的现有产品，找出它们外型差异、共有的基本功能和不同的功能，分析其性能优劣， 从实用性出发，找到突破点，开发产品的新外形或新功能。同时注意避开他人的专利技术， 创造出比原先产品更加优异的产品，以满足用户的需求。

3.反求设计

反求设计是指设计者通过对产品实物样件表面进行数字化处理如数据采集、数据处理等，利用可实现逆向三维造型设计的软件如Geomagic软件对数据点云进行处理，重新构造实物的外型曲面，再利用UG、Catia等三维软件构建出产品的CAD模型，通过修改产品的某些结构参数得到新产品。

三、铝塑板剥边机的创新设计

铝塑板是一种新型建筑装饰材料，广泛用于大楼外墙、帷幕墙板、旧楼改造翻新、室内墙壁及天花板装修、广告招牌、展示台架、净化防尘工程等。它的结构是由多层材料复合而成，上下层为高纯度铝合金板，中间为聚乙烯芯板，其正面还粘贴一层保护膜。全国生产厂家数量众多，据不完全统计，达300家以上。在实际生产中都碰到一个相同的问题，即铝塑板按规格裁边后，产生的边角料要求铝条及塑料条剥离，以便分类回收利用。厂家通常都是雇用临时工，对铝塑条手工剥离，成本高、效率低。解决的方法是设计一台自动剥边机，以满足生产厂家的需要。

1.总体设计方案的确定

根据生产线上的生产情况，分析研究后得到的设计思路是在铝塑板压制成型后，首先使用刀具按照尺寸规格裁边，再经由剥边机将剪裁出来的铝塑边料进行塑料和铝片的剥离，最后经过粉碎机将塑料边粉碎为塑料粒。剥边机工作是的关键环节，可以是过两滚筒将塑料和铝片以一定的速度剥离。

2.工作原理

如图1，电动机带动一对链轮转动，通过链条驱动两对滚筒回转。其中，一对滚筒由主动轮与压轮组成，压轮将铝条和塑料条分离并将分离出来的铝条压紧在主动轮上，主动轮则带动塑料条不断地从铝塑边上剥离，并以一定的速度向前移动，从而达到剥边的目的。

图1 系统工作原理

3.关键技术

通过机械传动机构将电机的运动传递给一对滚筒，并使主动轮的线速度v=3m/s。

4.设计过程

图2 产品总装图

图3 定型产品

确定产品的设计关键技术后，根据工作原理图，同时考虑降低产品的制造成本等因素，产品设计方案采用链条传动和齿轮传动等机械传动机构将电机的运动传递给滚筒，用两个弹簧将压轮压紧在主动轮，保证铝塑条能不断地分离。主要零件有：M560-502，60W，220V电机，配5GU800K变速器及调速器; m=2，z=24的齿轮;2分23齿的链轮，25H-82L的链条;滚花滚筒等。经过设计计算，最后得出产品总装图（图2）和零件图，加工装配后调试，对其不足进行修改，投入生产线使用并根据其生产情况不断改进，最后得到定型产品（图3），完成产品的创新设计生产的全过程。

5.产品的实用价值

铝塑板剥边机投入使用后，其生产率高，成本低，每天剥离工作量相当于10个工人使用手工剥离的工作量，为铝塑板生产厂家解决了实际问题，得到广大用户的肯定。

四、结论

实用型机械产品最大特点就是其实用性。本文通过对铝塑板剥边机的创新设计过程的研究，提出了根据产品的功能快速设计制造出满足用户需求的新产品的方法与思路。可以帮助企业提高产品开发能力、生产组织能力和市场竞争能力。

参考文献：

[1]平恩顺，檀润华，孙建广.基于TRIZ的机械产品突破性创新设想产生过程研究[J].中国机械工程，2014（18）.

[2]郎洪明.以创新能力为核心的“机械产品创新设计”课程改革[J].机械职业教育，2014（05）.

[3]苏航.机械产品的现代设计方法及创新[J].改革与开放，2010（04）.

[4]周济.制造业数字化智能化制造业数字化智能化[J].中国机械工程，2012（20）.