计算机辅助产品造型设计

前言

第1章 概述

1.1 信息时代的产品设计

1.1.1 计算机辅助产品设计的概念及特点

1.1.2 计算机辅助产品设计的相关技术

1.1.3 计算机对产品设计的影响

1.2 计算机辅助产品设计的历史及发展趋势

1.2.1 计算机辅助产品设计的发展历史

1.2.2 计算机辅助产品设计的未来发展趋势

1.3 产品造型设计中主要计算机软件比较

1.3.1 平面类设计软件介绍

1.3.2 三维造型与动画软件

1.3.3 工程类CAD软件

第2章 产品造型计算机辅助设计及发展

2.1 计算机辅助设计下的产品开发流程演变

2.2 产品设计各环节中计算机工具的介入

2.2.1 计算机辅助设计调研

2.2.2 计算机辅助产品概念草图设计

2.2.3 计算机辅助产品三维造型设计

2.2.4 计算机辅助产品结构设计和预装配

2.2.5 计算机辅助产品设计表达

2.2.6 计算机辅助产品设计评价

2.3 产品造型计算机辅助设计的硬件基本知识

2.3.1 计算机辅助产品设计中的硬件需求及特点

2.3.2 计算机系统的主机配置

2.3.3 计算机系统的输入设备

2.3.4 计算机系统的输出设备

第3章 产品设计定位研究中的计算机辅助设计

3.1 计算机辅助设计调研与资料分析

3.1.1 设计信息资料的收集

3.1.2 调研数据的整合与分析

3.2 计算机辅助方案创意与草图表现

3.2.1 数字绘图技术的现状及发展

3.2.2 数位板的配置及使用

3.3 数位板配合绘图软件进行产品草图表现

3.3.1 AliasStudio软件界面及基本操作介绍

3.3.2 AliasStudio软件绘图工具的配置及使用

3.3.3 图层及曲线工具的特点及使用

3.3.4 数字化草图的输出

3.4 计算机辅助产品草图表现技巧与案例分析

3.4.1 马克笔与色粉绘图效果的计算机表现

3.4.2 综合运用绘图辅助工具进行数字草图的表现

第4章 产品设计方案发展阶段中的计算机辅助设计

4.1 计算机辅助产品造型设计二维效果表现

4.1.1 Adobe Photoshop在产品效果快速表现中的应用

4.1.2 CorelDr·aw在产品效果快速表现中的应用

4.2 产品造型三维效果的计算机辅助设计

4.2.1 三维模型与三维设计软件

4.2.2 NuRBS曲面建模技巧及案例分析

4.2.3 Polygon多边形建模技巧及案例分析

4.3 产品二维与三维效果表现之间的衔接与转换

4.3.1 产品平面表现图的绘制

4.3.2 产品平面表现图向三维模型的快速转换

4.3.3 利用硬件实时渲染功能快速进行产品三维效果表现

4.3.4 二维绘图与三维模型相结合的设计表现与效果展示

4.4 数字雕刻技术在产品造型设计中的应用

4.4.1 数字雕刻技术的发展及现状

4.4.2 数字雕刻技术的特点及在产品设计中的应用

第5章 产品设计方案展示中的计算机辅助设计

5.1 产品方案效果展示中的计算机渲染技术

5.1.1 计算机渲染中的光影表现

5.1.2 三维设计软件中的灯光系统介绍

5.1.3 产品三维效果表现中的基本布光方法

5.1.4 产品渲染中的材质表现

5.1.5 三点布光法产品基础渲染实例

5.2 产品渲染的高级表现技法

5.2.1 主流渲染器简介

5.2.2 高级渲染表现的相关概念介绍

5.2.3 全局照明产品表现实例

5.2.4 HDRI以及分层渲染技术在产品渲染表现中的应用

5.3 产品设计方案的展示与表现

5.3.1 产品使用情景的表现方法

5.3.2 设计展板的特点与作用

5.3.3 产品设计方案的多媒体展示

第6章 产品设计方案完善深入阶段中的计算机辅助设计

6.1 三维模型的转换与输出

6.1.1 曲面模型文件向工程设计软件的转换

6.1.2 产品模型文件向快速成型设备的输出

6.2 基于参数化造型技术的建模方法

6.2.1 工程设计软件中的建模环境

6.2.2 基本实体造型特征

6.2.3 实体特征建模实例

6.3 产品的数字化装配与分解

6.3.1 产品装配流程简介

6.3.2 Top-Down（自上而下）产品零件设计及装配实例

6.3.3 产品爆炸图的制作

6.4 产品工程图的绘制方法和技巧

6.4.1 工程图概述

6.4.2 利用智能绘图系统绘制产品工程图

思考题与练习

参考文献 2100433B

本书为工业设计专业本科用系列教材之一。全书共6章，系统地介绍了计算机辅助产品设计基本概念、发展趋势、主要的软件应用以及其间的配合关系。通过大量实际案例的操作演示，生动形象地讲解了不同软件在相应设计流程阶段的辅助设计技巧。各章后设置了思考题与练习，为学习者提供了关键知识点的回顾温习指导。全书内容全面、图文结合，侧重实例教学。

计算机辅助产品造型设计在工业设计中的作用越来越重要。在产品造型设计中的手工绘图、三维数字建模、静态图片渲染、动态图像演示、三维结构设计、模型手板制作、模具设计与制造、逆向工程等环节都离不开计算机辅助设计。计算机辅助产品造型设计已成为工业设计专业不可或缺的一门重要专业基础课。

Rhinoceros（犀牛）软件已经成为工业设计界最通用的建模设计软件，利用Rhinoceros建模软件，可以构建产品的三维数字模型； 利用快速渲染软件Cinema 4D可以进行产品效果图的渲染和动画制作及演示。构建

产品三维数字模型可以和产品结构设计进行的数据交换，最大限度地实现工业设计师的原创概念意图。

Rhinoceros软件由美国华盛顿州的Robert McNeel & Associates公司出品。该软件的编制人员曾服务于Autodesk 公司，参与编写过Alias Design Studio软件，他们从该公司辞职后成立了Robert McNeel & Associates公司，他们借用Alias Design Studio软件强大的三维数字建模程序，编制了具有更加简便地实现创意概念的具有三维数字建模功能的新型工业设计专业用软件——Rhinoceros，因此也被称为“小Alias”。虽然它不具备Alias Design Studio系列软件可绘制草图的功能，但仍然具有插图、建模、照片级渲染和动画开发功能，尤其是它具有更简便以及人机界面更友好的操作方式和建模能力，另外还具有极强的价格竞争优势，这使Rhinoceros软件逐渐成为全球工业设计界最通用的建模设计软件。

Rhinoceros软件是一套感性化与参数化相结合的计算机辅助三维设计软件，受到了业界广泛的认可和欢迎。Rhinoceros软件凭借其强大的曲面建模功能和极方便的人机界面操作优势成为同类设计软件中的佼佼者，是工业设计概念创意设计阶段的最佳设计软件。Rhinoceros软件经过十几年的发展，从Rhinoceros 1.0版本已发展到2008年的Rhinoceros 4.0版本。Rhinoceros软件提供了NURBS灵活曲面建模、智能化封闭曲面缝合、实体建模、结构组合、逆向工程、有限元分析、曲面特性分析、实体特性分析等多种功能，可以和用于加工制造、模具设计的Pro/Engineer、UG等工程软件实现数据交换，使工程设计人员最贴切地实现工业设计师的创意概念意图。Rhinoceros外挂的Flamingo等软件还具有多种材质库编辑器、逼真效果图静态渲染功能。

本书全面介绍了Rhinoceros软件强大的数字建模功能，将系统环境、三维概述、操作界面、操作命令、特征曲线和曲面构建与编辑、数据互换等方面的内容，用最直接恰当的产品设计案例来表现说明，为读者全面详尽地掌握Rhinoceros软件提供成熟的操作示范。

另外，本书还重点介绍了德国Maxon公司出品的Cinema 4D软件中的渲染和动画制作功能。Cinema 4D软件的最大特点是它具有极高效、快速的逼真效果图和动画渲染速度，在相同计算机硬件和效果要求条件下，Cinema 4D的渲染速度是3D MAX的20倍。Bhodinut公司研制的材质库与Cinema 4D配套使用，具有逼真、丰富的材质渲染效果和极快的渲染速度。Cinema 4D极高的工作效率和逼真的渲染效果受到了工业设计人员的热烈欢迎，目前已成为工业设计界应用最广泛、最受欢迎的渲染软件。Cinema 4D和Rhinoceros软件被称为工业设计专业的最佳组合软件。

本书适合高校本科和专科工业设计专业计算机三维设计课程使用，也适用于艺术设计专业环境艺术设计方向的学生学习使用，企业的工程师和设计爱好者也可使用本书自学计算机三维设计。

本书是在作者从事产品设计十多年和讲授工业设计专业计算机三维设计课程的经验基础上，综合课程教学要求、产品设计实践要求编写而成的。鉴于本人知识结构的有限和时间上的仓促，书中必然会出现一些错误和纰漏，敬请广大读者批评指正。

2010年10月于宁波大学

工业产品造型设计员（师）

———产品设计的“导演”

工作内容：同济大学艺术设计系副教授、上海都市工业设计中心副总工程师朱钟炎告诉记者，工业产品造型设计师在我国还是一个年轻的职业，以往人们往往认为就是工厂里的“美工”，其实这是一种非常肤浅的理解。从理论上来说，工业产品造型设计师主要从事产品造型设计、环境艺术设计、可视媒体设计等工作，举个简单的例子，如今令人眼花缭乱的各种款式、型号的手机，其外观、款式的设计都是出自工业产品造型设计师之手。设计师相当于产品设计的“导演”，通过他的工作把造型艺术和产品的科技含量、性能和市场需求完美地体现，在产品上。

技能要求：工业产品造型设计人员要成为产品的设计“导演”，同样需要技术和艺术的集合。从技能上来说，他们需要具备产品实体模型、计算机辅助设计、展示设计、室内外环境设计，广告、包装、企业形象CI和多媒体设计等各方面的专业知识和技能。

职业等级：三个等级：工业产品造型设计员（国家职业资格三级）、工业产品造型设计师（国家职业资格二级）、高级工业产品造型设计师（国家职业资格一级）。