注塑产品工业设计论文

摘要：随着注塑产品开发技术的发展，人们对其使用性能和外观艺术要求越来越高，但工业设计不仅仅体现艺术性，更应符合工业产品的制造特点和使用特性。作者提出了注塑产品的艺术创意与制造工艺相结合的设计方法，同时，还提出了注塑产品可制造性评价体系，针对注塑产品并行设计过程特点，建立产品可制造性评价知识库（CBR）。在MP3产品工业设计的实践中，验证了利用这种方法指导注塑产品设计，能明显减少设计变更、缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。

关键词：工业设计；DFM；设计管理；评价体系

提出注塑产品的艺术创意与制造工艺相结合的设计方法，通过一系列从技术、工程、市场、管理和艺术等方面的设计管理，突破传统单一设计理念，突出工程技术和管理特性，为注塑产品的工业设计出行之有效的方法。

1产品可制造性

设计阶段就考虑产品的可制造性，即面向制造的设计（DFM），是并行工程的重要部分，其关键在于产品设计时就考虑到产品的可制造性；目的是设计产品易于制造和装配，在保证满足设计要求和功能前提下，降低产品成本，缩短产品开发周期。

很多DFM系统是基于零件的可制造性研究，其重点是考虑减少材料费用和制造费用，即考虑产品本身的可制造性。注塑产品DFM重视产品的结构对制造费用的影响，通过DFA（面向装配的设计）来简化产品结构，从而大幅度降低产品制造费用、装配费用，同时缩短产品制造，装配的周期，注塑产品DFM效果比单一零件DFM更显著、内容更为丰富和全面。所以，可制造性是对现实的制造工艺条件，满足用户要求的产品设计对制造资源的一种优化，产品可制造性主要涉及制造成本、时间、加工工艺性、装配工艺性等，而且各种因素对可制造性影响程度不同，所以注塑产品可制造性囊括模具设计、制造和装配，产品生产等全过程的所有因素。

2可制造性设计方法与实践

国内工业设计师普遍缺乏制造知识背景，很难理解注塑产品的功能和市场定位，设计产品尽管具有艺术创意，但从制造方面来看，可靠性不高甚至无法制造。国外工业设计起步早，水平非常高，其设计的可靠实现是以发达的制造水平为基础。参考国外的可靠设计方法，合理搭配设计和制造工艺，强化设计管理，突破以往单一设计理念，突出工程技术和管理特性，为注塑产品的工业设计提出一种行之有效的设计方法。

2.1可制造性设计方法

可靠设计方法是通过设计管理，从技术、工程、市场、管理和艺术等方面综合实施的设计过程，将材料选择、产品设计、模具设计、工艺选择结合成有机的整体，进行充分的信息沟通，信息共享，使设计工作在最短周期内、以最小成本获得设计目标的收敛和优化。通过图1所示的设计方法实施量化设计管理，该方法符合现代企业TQCS（交货期、质量、成本和服务）的竞争战略。

2.2可制造性设计实践

图2所示为电线缆扣，该产品是传统金属卡扣的替代品，其复合特性决定了产品定义是由技术特性的工程概念转化为以人为本的概念，构成了设计师、工程师、管理层和用户群体共同理解的基础。同时，产品定义的特性决定了市场定位，提供了生产管理决策，使设计从模糊需求转化为可测需求。

该产品的功能易用性复合了人性化使用设计特性，满足了表面接触、习惯因素和时尚元素；另外，产品的颜色、形体、表面等设计都是建立在用户体念的基础上，复合了工业设计的外形设计方法；材料选择热塑性塑料，不仅满足了产品的弹性要求，还确保回收再生的可靠，复合绿色设计与制造要求。

电线缆扣的孔、铰链、筋、圆角等结构的设计复合了产品结构设计、安全设计要求，便于安装、受力均匀，还满足产品的便利、安全标准的特殊要求。筋的设计为减少底部的应力，确保制造的可行性必须设计底部圆角，如图3（a）为圆角过小的分析结果，图3（b）为可靠结构。

3基于实例的可制造性评价体系

注塑产品工业设计的可制造性评价是对可靠性设计方法的评价，同时是对产品DFM技术的鉴定，所以具有非常重要的意义。

3.1评价指标

产品可制造性评价指标分为两种：技术指标、经济指标。可制造性评价体系如图4所示。

（1）技术指标技术评价主要是评价设计方案满足设计要求和技术性能要求的程度，包括可加工性和可装配性等。

（2）经济指标经济评价主要围绕产品设计方案的经济效益进行评价，包括方案的成本和周期等。可制造性中所包括的成本有物化劳动成本、活化劳动成本、利润、税金。周期是指产品整个开发周期的时间，但可制造性所包括的时间主要有：准备时间、加工时间、装配时间、调试时间等。

3.2基于实例的评价过程

基于实例推理的求解过程如图5所示，设计信息输入评价系统与从实例库中检索出实例信息进行比较，得到的权值大于设定的临界值判定为完全相似，否则为不完全相似或完全不相似。其中完全相似的情况极少发生；不完全相似与完全不相似也是根据实际情况给出一个临界相似度值，即相似度的下限值。不完全相似的信息经过修改，储存至实例库，使实例库具有学习和改进性；完全不相似的信息则判定为可制造性差，返回重新设计，以提高制造的可行性。

4结束语

面向注塑产品可制造性的进行深入研究，提出基于制造知识通过设计管理的方法，对产品可靠性进行模糊综合评价，在产品设计过程的早期就考虑制造因素，减少设计的反复，从而缩短产品开发时间，降低产品成本，提高产品质量。同时，设计了可制造性的评价体系，通过创建实例库，将设计信息与实例进行比较评价其技术性和经济性，确保注塑产品的模具设计、制造和装配，以及产品生产的可行性。

参考文献

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