本科毕业设计说明书（论文） 第 PAGE 23 页 共 NUMPAGES 23 页 1 引言 1．1 课题简介与设计目标 现代产品设计坚持以人为本，在“人”中包括设计者、消费者、使用者等等许多类型的人，但是究竟谁为主导，我们要好好思考了。在《为人的设计》一书中，Henry Dreyfuss就强调以用户为中心的设计理念，其思想核心就是时时刻刻以客户的真实需求为出发点和立足点。设计师如果不对用户的使用情况做充分的调研，只是一味地以自己的想法为设计模板，就不会设计出令用户满意的产品。这样一厢情愿的设计没有把客户的真实需求作为出发点，也不会构建牢固持久的用户群体。产品设计的核心目的是未解决问题，而“问题”则来源于产品的服务对象——用户，用户的需求是问题的源头，因此产品设计应该从客户的真实需求开始。在产品研究开发初期，必须针对客户的真实需求也就是消费者需求做深入调查研究，并以此指导进行产品设计。未来设计中，将客户的真实需求因素在产品设计过程中反映出来，会极大提升产品的市场竞争力。探讨产品设计中客户的真实需求的价值定义以及构成层次，构建基于客户的真实需求的产品设计概念框架。以保温水壶为实例，说明客户的真实需求对产品设计的指导作用，将客户的真实需求转换为设计需求从而确定设计概念的方法运用到实践中。 关键词：客户的真实需求;产品设计;保温水壶 1．2 保温水壶简介 保温水壶（heat preservation pot）。一种让烧开的热水保温数二十四个小时之后，让水不变凉的容器。内胆一般是玻璃材质，玻璃是热的不良导体。制作双层，中间真空，止空气对流热传递。内部银涂层，反射热辐射。不仅保温，其实也保凉。 1.2.1保温水壶的特点 家庭外出随时都会喝水、喝热水。而普通的杯子不能长时间保温，让水变凉或常温。保温水壶，不仅保温而且也保凉。在炎炎夏季外出可以喝到冰凉的水。在寒冷冬季。也能喝上让人温暖的热水。在冬季,热水是我们每天都必须补充的,然而热水烧开以后,如果装在热水瓶中,那么还能够保温的时间并不会很长，过一晚也就没那么烫。如果还在电水壶中,那么很快又要凉了.所以这样一个时间段你就需要一款方便精巧又保温时间长久的热水壶了。 2 保温水壶工作原理和功能 2．1 煲水功能和保持温度的功能 该产品保持温度的功能为独立功能，将底座插上电源，底座开始接通电源，如果不将壶身放在底座上，底座上无任何功能。将装有水的壶身放在底座上，整机将处于待机状态，温度功能处于默认状态下的“BOIL”功能，此时保温工作主要有两种方式：（1）此时可选择任何温度，但如果进行煲水（针对自来水），再按保温按钮来保温，水壶则会先把水加热到100℃后再将水保温在55℃、80℃、95℃，正迎合了市场的需要，55℃冲奶粉、80℃冲咖啡、95℃品茶；（2）此时可选择任何温度，但如果先按保温按钮进行煲水保温（针对直饮水），水壶则会直接把水加热到所需要的温度档位，将水保温在55℃、80℃、95℃。（BOIL：煮沸，沸腾） 3 塑料件结构及成型工艺分析 3．1 塑料件结构的特点 保温水壶外壳示意图如图 1 所示。塑料件材料选用聚丙烯 （PP,外壳总高度约为 200 mm,底部外径为 134 mm,壁厚为 2.5 mm.外形可视为规则的回转体，其中包含多处不规则结构：顶端伸出尖嘴，外壁颈部两侧带有凸起的内螺纹，侧壁设有握持手柄，内侧顶部及底端均有凸起的内螺纹。因此，塑料件成型难度较大，其颈部的内间断螺纹需要利用拼合式型芯实现内螺纹抽芯；手柄处应设计有侧向分型面实现分型；两侧内螺纹孔不能通过简单的侧向分型实现，要设计一个外螺纹抽芯机构；底部内壁螺纹需设计为间断式螺纹，通过滑块抽芯方式实现抽芯。 图 1保温水壶外壳示意图 3．2 塑料件成型工艺分析 将由 UG 生成的prt格式的水壶外壳模型以stl格式导入至 Moldflow 软件中，通过模拟分析，确定塑料件的最佳浇口位置,如图 2 所示，在 Moldflow软件中可以很容易看出塑料件的最佳浇口位置，由图 2 可知，该塑料件最佳进浇位置位于塑料件上端最小内径处和中部圆周部分。综合对比得出，将浇口设置于上端最小内径处，可以简化模具结构，不影响塑料件表面上的质量。由于塑料件结构较为复杂、体积大，因此，采用一模一腔。 图 2最佳浇口位置 4 抽芯结构设计 本模具共有 5 大抽芯机构：上内螺纹抽芯机构、内凸台抽芯机构、外螺纹抽芯机构、下内螺纹抽芯机构、大侧滑块抽芯机构。顶部伸出尖嘴使用内凸台抽芯机构，侧壁握持手柄适合用大侧滑块抽芯机构，顶部凸起内螺纹应用上内螺纹抽芯机构，外螺纹抽芯机构用于颈部，而下内螺纹抽芯机构用于底部内螺纹。为降低其设计难度，减少加工成本，将上内螺纹与下内螺纹分成 4 段，通过滑块抽芯实现脱模。在 5 个抽芯机构中，以上内螺纹抽芯机构、外螺纹抽芯机构、下内螺纹抽芯机构难度最大，因内凸台抽芯机构和大侧滑块抽芯机构较简单，不再作详细介绍。 4.1 上内螺纹抽芯结构 上内螺纹脱模抽芯机构利用开模时的动力，带动型芯两侧的斜滑块运动以实现抽芯，如图 3 所示。上型芯镶块 8 固定在定模板 3 上，成型滑块 7夹在压板 4 和 A 模板 5 之间 （ 只可以左右移动 ）。当定模板 3 和压板 4 分开时，上型芯镶块 8 垂直向上运动，带动成型滑块 7 沿导槽向主流道方向运动，脱离塑料件壁上的螺纹，实现脱模.上内螺纹抽芯机构运动参数按式 （1） 计算： 式中：H 1——上内螺纹抽芯机构开模距离； S1——上内螺纹抽芯距离； α1——导槽与垂直面角度。 由 式 （1） 得：H1=S1cotα1=58.5cot70°=21.3 mm,只要开模距离大于 21.3 mm 即可。为方便注塑机设定数值，取 H1=25 mm. 1—定位环；2—浇口套；3—定模板；4—压板； 5—A 模板；6—塑料件；7—成型滑块；8—上型芯镶块（b） a—三维示意图；b—二维图 图 3上内螺纹抽芯机构 4.2 外螺纹抽芯结构 外螺纹抽芯机构安装在大侧滑块上，随着大侧滑块的移动而移动，如图 4 所示。 1—齿条；2—齿轮；3—变速齿轮；4—A 模板；5—斜齿轮；6—斜齿轮；7—深沟球轴承；8—传动轴；9—塑料件；10—大侧滑块（b） a—三维示意图；b—二维图 图 4外螺纹抽芯机构 4.3 下内螺纹抽芯结构 下内螺纹抽芯机构的螺纹设计成 4 段，每段弧长为其周长的四分之一，通过螺纹成型块和斜滑块相对运动实现抽芯，如图 5 所示。 图 5下内螺纹抽芯机构 4.4 模具工作过程 模具装配图如图 6 所示。 图 6模具装配图 模具有 3 个分型面，分型面Ⅰ在支撑板 3 与压板 4 之间，分型面Ⅱ位于压板 8 和定模板 9 之间，分型面Ⅲ坐落在 B 模板 5 上方处。开模时，动模座板在注塑机作用下向下运动，支撑板 3 与压板 4 在弹簧 16 作用下，分型面Ⅰ优先打开。滑块 27 在斜导柱 29 的作用下向模具中心移动，成型块 26 脱离塑料件上的螺纹，即下内螺纹抽芯机构完成抽芯，同时，成型滑块 10 在斜压块 11 的作用下向模具中心移动，内凸台抽芯机构完成抽芯。支撑板 3 继续下行，导柱上的限位块 23 下拉 B 模板 5,力通过转动拉钩 22 传到压板 8 上，强行把定模板 9 上的聚氨酯13 从压板 8 的孔中拉出来，分型面Ⅱ打开。压板 8和定模板 9 分开，定模型芯 12 相对压板 8 垂直向上运动，成型滑块 10 在压板 8 和定模型芯 12 导槽的共同作用下向主流道运动，完成上内螺纹脱模机构抽芯。拉钩 24 挤压转动拉钩 22,拉钩 21 脱离转动拉钩 22 的作用，同时限位筒 25 拉住压板 8,压板 8相对定模板 9 不动，分型面Ⅲ打开。大侧滑块 14 随之向两侧分型，即大侧滑块 14 抽芯机构完成抽芯。 5 紫砂材质在保温水壶设计中的运用 5.1不一样的材质结合运用的考虑因素 5.1.1 产品设计选用材料的基本 实用性原则： 材料具备的第一个功能便是使用功能，因为我们设计出来的产品都是要给人使用的，这也是产品设计区别于其他工艺品和绘画的原因。基于产品的使用性，在选择材料时，需要仔细考虑使用何种材料既可体现产品的功能和形态等。 工艺性原则： 任何一个产品的功能和形态的实现，都需要经过一定的制作加工工艺，在设计产品时，对其结构的考虑是很重要的，不然轻则影响产品的美观，重则产出的产品将没办法使用。另外，工艺越复杂，制作成本也会越高，目前造型简洁、加工便利的产品更受生产商的青睐。 性价比原则： 工业设计的原则是经济、美观、实用，后两者的实现是在一定的经济基础之上的，目前，随着现代市场经济的不断竞争，各个产品的性价比一天比一天突出。随着时下人们消费心理的逐渐成熟，对于产品的质量也提出了更高的要求，便宜的产品并不全是销售最好的。相比而言，物美价廉、物超所值的产品受到更多消费者的喜爱。 例如，为了迎合市场的需要，满足那群消费的人对“物美价廉”的消费心理，生产商只好将铝合金引用到保温水壶设计中，再在外面运用喷漆、电镀等工艺处理成不锈钢材料质地产品，相比真正的不锈钢保温水壶，价格实惠公道、造型美观，引起市场的争相效仿。 5.1.2 保温水壶的造型处理 产品的外在形态是吸引消费的人的首要因素，它通过特有的造型结构展现产品的功能，简单或复杂、夸张或普通、典雅或庸俗。不论设计师怎样去尝试和创造，产品最终是要为人所使用才能实现它的价值，符合使用人群需要的产品才是市场需要的产品。保温水壶的主要用途是用来满足大家饮水需求的产品，因其造型简洁、轻巧、美观、时尚，常在室内或是办公室等场所使用。 由于塑料的透明特性，塑料电水壶的水位线非常清晰明了；而其他材质的保温水壶为便于观看水位线，也将塑料材质引用其中。但是由于陶瓷的工艺特性，与别的材料结合成型较为困难，因此，现在市场上还没有方便查看水位的陶瓷保温水壶。 大部分保温水的把手设计是与壶体相连的，即“一体式”造型。也有些设计是将把手下端与壶体分开达到创新设计效果，但其区别不大。开关的设计不是在底盘上就是在把手上方，经调查发现，把手上方开关的设置最为便利。纵观保温水的发展历史，其在外观造型上还有待提升。 5.1.3 保温水壶的色彩分析 产品的色彩与形态一样具有视觉信息传达能力，色彩使人产生各种情感，这种情感虽然有不同的感觉，但也有共同之处。在产品设计的时候，色彩是一个重要环节，它会影响人的购买意志和对产品的印象。保温水壶设计的重要组成部分是色彩处理和材料结构。产品所要传递给人们的第一信息便是色彩，再者是形态和材质。通过色彩的处理，赋予产品更丰富的变化，给消费者以心理与生理上的冲击力。单独存在的色彩是毫无意义的，因此，色彩修饰是一定要通过完美的造型和适合的材质来体现的，呈现出一个绚丽的色彩想象。如木材的丰富纹路，塑料的色彩多变性、玻璃的晶莹剔透、金属的时尚现代感、皮革的华丽高贵和油漆的五彩缤纷等。 此款保温水壶采用紫砂和塑料的二种材料的结合使用，紫砂做壶身外加塑料材质包裹其外的设计，对易碎的紫砂壶身进行更安全的保护。造型简洁、时尚，紫砂壶身用材质本色展现，把手部分的使用黑色，全新色彩的搭配意在追求产品与使用环境的完美结合，给人强烈的视觉享受。 5.1.4 保温水壶的材料考虑 紫砂保温水壶顾名思义是采用紫砂材料所制，另外，增加了塑料外壳。本着绿色设计的理念，选择塑料这种便于回收利用的材料。紫砂是天地间诞生的一种罕见材料，这样一种材料天然环保，对人类和环境都没有危害，含有的微量元素更加有助于人类的身体健康，整个壶体设计采用一体式，壶身采用紫砂材料；壶盖、把手和底座都是运用塑料材质，并且都可循环利用，这样一种材料的创新使用主要有以下几点优势：减少不必要的浪费，造型多变更富有美感，适于量产、价格低，受众人群更多，实现设计为大众服务的设计理念、并且有效地将传统与现代技术相结合，增加本土产品设计。 5.1.5 保温水壶的功能要求 任何一个产品都因具有一定的功能才得以存在，无论是供人观赏亦、游戏玩耍或是生存使用。功能上的逐渐完备和创新是保温水壶设计的关键，亦是重要的设计要素之一。造型追随功能，在满足大家需求的前提下，追求产品造型简单、大方，便于清理，美观时尚等。紫砂保温水壶的基本功能是烧开水，随市场的激烈竞争，生产商还增加了其附加功能，如添加保持温度的功能使开水不会那么快冷却；增加水位线的设计，方便观察壶内水位的高低；过滤器的设置等。日前，更有广东设计师罗肇明先生设计了一款紫砂泥胆保温水壶，并申请注册了专利。此产品既能确保水煮沸后不变质，而且壶内还不会有水垢。通过将紫砂材料和其他混合材料的使用，赋予紫砂更新颖的造型美感。不仅打破了人类对于热水壶认识的传统观念，也为广大购买的人提供更多的选择性。 5.1.6 保温水壶的人体工学分析 人体工学是工业设计的重要知识构成内容，同时人机工程学对于产品形态和功能的影响也很重要。人体工程学分析得到的数据为设计提供了参照依据，也为工业设计中考虑“外因”提供设计准则，使产品设计的更安全、可靠。 唐纳德诺曼在《为谁而设计》一书中就以消费者为中心的设计方法，例举了几个维度：在任何一个时间里都要让使用者简单、明确地知道他可以怎么做；对象物要醒目；在机械操作的过程中，通过视觉便可知道产品功能.保温水壶是在具备了一定物质条件和认识能力的基础上，创造了为当时生活提供便利的家庭生活用具，其功能上的设计能体现出使用者的舒适和方便，以及操作上的灵活和空间上的合理利用，同时保证了产品的耐用和易于维护。 （1）安全性考虑 功能上的安全性： 保温水壶是水家电产品的一种
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