产品结构设计及与形态创新的关系

肖幸奇 王玲

【摘 要】好的结构设计是产品实现其各项功能的必要条件。产品形态创新与结构设计两者相辅相成，互相制约的同时又相互促进，形态的创新与结构的结合对产品设计的结果起着直接的影响。在产品设计的过程中对结构要有充分的了解，才能够将结构与外观形态完美融合，就可以做到功能与形式的完美统一。

【关键词】结构设计；形态创新；产品造型；结构创新

一、概述

（一）产品结构的概念及作用

产品结构设计是针对产品内部结构、机械部分的设计；一个好产品首先要实用，因此，产品设计首先是功能，其次才是形状。产品实现其各项功能完全取决于一个优秀的结构设计。结构设计是机械设计的基本内容之一，也是整个产品设计过程中最复杂的一个工作环节，在产品形成过程中，起着至关重要的作用。设计者既要构想一系列关联零件来实现各项功能，又要考虑产品结构紧凑、外形美观；既要安全耐用、性能优良，又要易于制造、降低成本，根据各种要求与限制条件寻求对立中的统一。

产品的结构就是产品的“骨骼系统”，即产品外部及连接结构、产品内部骨架及安装结构等。产品结构对于产品主要起到包装、支撑、安装、连接等作用。一般地，产品结构不能决定产品设计，而是要满足产品的要求。一方面，结构要满足产品稳定性、强度、刚度及基本功能的要求，另一方面，要考虑创新设计、绿色设计、材料、工艺、形态、使用功能及经济性等问题。

（二）产品结构的分类

产品结构大致分为两类：一是外部形态的构造，它是形式的承担者和内部功能的体现者，同时又是与其他外部结构的联系者；二是内部结构，它是产品主要技术原理的体现者，但一样对产品的外部结构有着直接的影响。对于产品造型而言，最主要的是产品外观的结构设计。产品外观的结构设计主要包括外观的零件分块、零件与零件之间连接、零件与整体之间的关系等等。

二、改进产品结构设计的方法

（一）改变产品结构设计方案

以最低的总成本可靠地实現产品的必要功能（主要功能和次要功能），去掉不必要功能（过剩功能）。减少不必要的材料消耗，在保证产品质量的前提下，尽量做到缩小体积，减轻重虽，降低单位产品材料消耗量。不影响产品功能和使用性能等部位，应当考虑紧缩设计（减小、体积和重量）节约检料，缩小占地（残空间）面积，减少运输费用。如现在的袖珍计算器，非常方便可装在衣服口袋里。电规机的体积比原来也缩小很多，一方面由于电视视元器件的小型化，由电子管-晶体管-集成电路-大规模集成电路。另外显像管的电子枪也由长尾改为短尾，其轴助零件也尽司，能地小型化了，因此仗电视机的外形尺寸大大缩小。

（二）改进产品零件、部件结构

零件、部件是组成产品的重要单元。零件、部件设计的如何直接关系到整个产品的性能，经济指标和技术指标。为了提高产品性能，简化装配工作，在保证机械性能和某些特殊功能的情况下，尽可能地简化结构，节约材料。

三、结构设计与形态创新的关系

（一）以结构为核心的产品形态创新

物体形态的存在必须依赖于物体自身的结构，产品结构设计形式的别致与独特性是产品的形态美中的重要组成部分。以结构为核心的“结构设计”是探究形态创新与结构之间关系的重要内容。结构设计联系着产品设计与产品结构，它使结构造型化、审美化，直接表现了结构参与到形态设计的过程当中，将美学原理与生产实践紧密结合。

（二）结构设计是实现形态与功能统一的突破口

通过合理的结构设计可以使产品功能与造型同时实现且合理的统一，结构设计与形态结合的本质就是功能与形态的和谐。通过对功能与形态结构设计所表现出来的美感是建立在科学技术之上的，科学技术的发展为产品的本身增加了很多的价值，这类产品通常会具有很强的实用性功能，它与单纯的通过造型而设计出来的造型美具有很大的区别。

（三）结构对形态的影响

结构是形态的基础。产品形态既是外在的表现，同时也是在结构的表现形式。相同的功能可以采用不同的结构形式来实现，不同的结构形式又会直接影响产品外观形式。结构是形态的基础，形态是结构的不同表现形式。工作原理的认知进步也会改变产品的形态。因此不同的结构布局会影响产品外观的形式表现。

（四）结构对产品造型的制约作用

产品的结构设计除了影响产品的外观形态以外，还对产品的造型可行性有着重要的影响，产品的形态设计可能会在一定程度上会受结构设计的限制。一个产品即使形态很美，色彩很漂亮，但是如果这个产品的形态设计不具有可加工性、可装配性和经济性，或者得不到技术上的支持，同样是个失败的产品。设计产品外形时，没有考虑各种材料的加工工艺的不同而影响到的产品结拘的不同，比如金属材质的和塑料材质的热水瓶外壳茌外观形态上及局部细节上就是完全不同的两个概念，塑料外壳采用注塑工艺，而金属外壳采用沖压工艺，这两种生产工艺的特点就决定了产品形态的不一致。

四、产品造型设计中应考虑的结构因素

结构设计应考虑的主要因素有很多：如结构的稳定性、结构的强度、产品成本、使用寿命、美观性、安全因素、产品功能和经济因素等。结构设计对于产品形态设计、对于各种各样的生产活动都非常重要。功能需要依托结构才能实现，很多功能是通过结构设计来实现的，甚至某一个结构是否合理是衡量设计是否成功的标准。为了便于储藏和运输，可调节变换产品的外观结构，如堆叠结构、折叠结构、伸缩结构、柔性结构等，结构的变化能导致功能的变化。

五、结语

一个产品的结构设计是否创新与独特在产品呈现出的形态中占有很重要的位置。一个创新的结构设计可以大大提升产品价值，使产品各个部分更加合理化，以实现产品功能，使其工作效率大大提升，此外，还可以在感官上给人视觉冲击力，吸引消费者眼球，“技术”与“艺术”的完美结合是发展趋势。