毕业设计论文—家具模块化设计.doc

摘 要在国际国内，家具市场竞争激烈，产品造型花样百出，有些粗制滥造，有些标新立异，有些制作精良却价格昂贵，面对家具发展的这种困境，模块化家具设计成为一个不错的选择，有一些基本的功能模块，有一些必要的连接材料，这样客户就可以根据个人需要将标准件组装成不同形式和用途的椅子或其它家具，从形式上做到多样， “用最低的成本享受最丰富多彩的家居生活”，努力为消费者营造一个设计的空间，让他们参与进来设计他们的生活，畅想他们的美好未来，这正是我这次设计实践所需要努力解决的问题。本设计主要完成了针对现有家具市场的发展状况，研究通过模块化设计来解决现有家具市场所面临的突出矛盾，以控制成本和丰富消费者的家居生活为目标，以达到量产和上市为最终目的，设计一套模块化家具的过程与结果。关键词：模块化； 量产； 成本； 个性生活ABSTRACTInternational and domestic furniture market is highly competitive and a dazzling variety of product modeling some shoddy, some unconventional, some well-made but expensive, the enthusiasm of consumers on the current furniture market is a step by step retreated. This modular furniture design to be a good choice, there are some basic functional modules, there is some necessary connection materials, so that customers can be based on individual needs standard parts assembled into different forms and use a chair or other furniture, from the form of to achieve diverse, "enjoy the most colorful home life with the lowest cost, efforts to create a design for the consumer space, so that they involved the design of their lives and the Imagination of a better future, this is me this design practices need to efforts to resolve the issue.Designed primarily for the development of the existing furniture market conditions, through a modular design to solve the outstanding contradictions faced by the current furniture market, control costs and to enrich consumers' home life as the goal, in order to achieve mass production and listing the ultimate goal of the design process and outcome of a set of modular furniture.Keywords: modular; production; costs; life personality目 录摘要Abstract1. 绪论32.模块化家具设计32.1模块化家具设计概念 32.2模块化家具设计原理 32.3模块化家具设计特征 33.模块化家具设计的优点 43.1 对企业产品研发的贡献 43.2 对企业工作效率和成本控制的贡献43.3 对企业组织的贡献 44 模块化设计的主要方式54.1 横系列模块化设计54.2 纵系列模块化设计54.3 横系列和跨系列模块化设计55 模块化家具的发展状况和发展趋势55.1 国内的发展状况 55.2 国外的发展状况 55.3 发展趋势 66 模块化设计中的连接方式66.1 动连接结构和静连接结构的应用66.2 动连接在设计中的应用分析66.2.1 移动76.2.2 铰接 86.2.3 风箱形 96.3 静连接在设计中的应用分析106.3.1 组装106.3.2 手风琴（伸缩结构）116.3.3 锁扣126.3.4 插接136.3.5 榫接 147 本课题设计实例分析 158 结束语26参考文献26致 谢 271. 绪论随着社会经济的不断发展，人们生活水平也在迅速提高。其中居住条件的改善是最显著的标志之一，室内装饰、家具设计追求的不仅是实用、功能齐全，而且越来越具美感、富有时代感。另外，对于当前纷乱复杂的住房设计布置，现代家具设计要能随住房条件的不同而因地制宜。针对这一特点，家具模块化设计方法的出现在一定程度上满足人们对家具的这种要求，这时家具模块化设计优势之一，另外，家具模块化设计也使室内整齐划一，给人以整齐美观的感受。模块化设计在其他行业中的应用发展已经成熟，它实际上是属于方法学的范畴。由于室内设计技术的发展以及制造业技术的不断更新，家具模块化设计技术的优势体现出来而逐渐投入应用。2.模块化家具设计2.1模块化家具设计概念所谓的家具模块化设计，简单地说就是将家具产品的某些要素组合在一起，构成一个具有特定功能的子系统，将这个子系统作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合，构成新的系统，产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品。2.2模块化家具设计原理模块化家具设计方法的原理是，在对一定范围内的不同功能或相同功能、不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的顾客定制的产品，以满足市场的不同需求。这是相似性原理在产品功能和结构上的应用，是一种实现标准化与多样化的有机结合及多品种、小批量与效率的有效统一的标准化方法。2.3 家具模块化设计特征与传统的设计方法相比较，家具模块化设计呈现出俩方面的特征：一方面家具模块化设计是针对模块和家具产品系统的设计，既要进行模块划分设计，又不能落下家具成品设计；另一方面家具模块化设计主要构件为标准化、通用化的零部件，这些部件能快速进行组合，方法千变万化，能能实现家具的多样化。3 家具模块化设计的优点3.1 对企业产品研发的贡献由于模块化推进了创新的速度，企业领导者对竞争者的举动做出的反应时间大大缩短。模块是产品知识的载体，模块的重用就是设计知识的重用，大量利用已有的经过试验、生产和市场验证的模块，可以降低设计风险，提高产品的可靠性和设计质量。模块功能的独立性和接口的一致性，使模块研究更加专业化和深入，可以不断通过升级自身性能来提高产品的整体性能和可靠性，而不会影响到产品其他模块。3.2 对企业工作效率和成本控制的贡献设计和零部件的重用可以大大缩短设计周期；并行的产品开发和测试可以大大缩短设计周期；利用已有成熟模块可大大缩短采购周期、物流周期和生产制造周期，从而加快产品上市时间。模块和知识的重用可以大大降低设计成本；采用成熟的经过验证的模块，可以提高采购批量，降低采购和物流成本；采用成熟的经过生产验证的模块，可以大大减少由于新产品的投产对生产系统调整的频率，使新产品更容易生产制造，可以降低生产制造成本；产品平台中及平台之间存在大量的互换模块，可以降低售后服务成本。3.3 对企业组织的贡献模块化有利于企业研发团队分工，规范不同团队间的信息接口，进行更为深入的专业化研究和不同模块系统的并行开发；标准规范的模块接口有利于形成产品的供应商规范，有利于产业分工的细化。总之，模块化设计对于标准化设计有其自身的优点，标准化设计出来的仅仅是一个整体的产品，模块化设计就要灵活得多了，因而复杂性和考虑因素就要更多，在设计一开始就要考虑模块可组合成产品的多样性。也可以说模块化设计是标准化设计的一个发展，这种发展是基于实现产品多样化这一目的而出现的。4 模块化设计的主要方式4.1 横系列模块化设计不改变产品主参数，利用模块发展变形产品。这种方式是易实现，应用最广，常是在基型品种上更换或添加模块，形成新的变形品种。4.2 纵系列模块化设计在同一类型中对不同规格的基型产品进行设计。主参数不同，动力参数也往往不同，导致结构形式和尺寸不同，因此较横系列模块化设计复杂。4.3 横系列和跨系列模块化设计除发展横系列产品之外，改变某些模块还能得到其它系列产品者，便属于横系列和跨系列模块化设计了。5 模块化家具的发展状况和发展趋势5.1 国内的发展状况 中国古代已有拆装组合家具的研究，比如在几类家具上有一些经典的设计。其中有唐宋时期黄伯思的“燕几”，到了明代发展为戈汕的“蝶 几”，后来又有组合家具匡几和套几。在现代，国内许多设计者都尝试进行新的家具组合设计。2004年，北京梦多元科技发展有限公司与清华、中央美院研发的游戏式系列家具，其沙发可根据需要拆装后变成床，体现了家具形式变化上的革命。这个产品设计是基于组合的系统观念，家具可以根据需要被拆卸、重组，是以模块组件的方式进行组合，在形成的系统中可自由装配以满足各种变化。 5.2 国外的发展状况 早在上世纪初叶，德国制造联盟的赫尔曼穆迪休斯(Herman Muthesius)就开始倡导标准化，并将其看作是倡导设计民主化的一个强有力工具。后来包豪斯校长沃尔特格罗皮乌斯（Walter Gropius）强调标准化的重要性，并联合一些设计师进行标准化设计以实现大规模工业化生产。1925年，德国建筑设计师弗兰兹舒斯特(Franz Schuster) 运用系统设计思想设计了装配式单元家具，用胶合板作基本材料，通过机械化大批量生产，成为一种廉价的大众化家具。二战以后，重建欧洲迫在眉睫，家具业也十分需要生产效率高、标准化、系列化，便于装配且具良好结合性能的家具，在这种情况下，“32毫米系统”应运而生。1968年, 德国赫斯塔公司的系统装配住宅家具成为欧洲住宅家具的第一品牌，经过精心设计的标准单元可进行相关连的多元化系统装配，而且还适应于不同的室内空间，迎合了大众化与个性化的需求，这种开放式家具组合系统实现了德国设计师多年来的设计梦想。近几年，丹麦的芙莱莎（FLEXA）公司提供了灵活多变的儿童家具，其各部分可以像积木一样灵活拼装。瑞典的宜家（IKEA）发明了“模块”式家具的设计方法，其家具都是拆分的组装件，产品分成不同模块， 可分块进行设计。5.3 发展趋势 从家具结构来看，家具已从传统的框架式结构转向如今的板块式结构， 典型的代表是在国外已流行多年的拆装式家具，即构件家具。厂家只生产家具的部件，由消费者自己像搭积木一样自由组合家具。家具这种“化整为零”的方法是先将整个家具化解为若干个小单元，而每个单元又进一步化解为一块块简单的构件， 这样的构件组合家具其价格比传统家具更便宜，可塑性强，可大可小，可添可减，可组合变化，让人常有新鲜的感觉。 未来的生活将更加丰富多彩，家具也日趋个性化、多样化、时装化。人们更喜欢新鲜变化的东西，家具也应走一条新颖变化的路子，打破一成不变的家具式样，赋予家具以鲜活的变幻魅力。 6 模块化设计中的连接方式6.1 动连接结构和静连接结构的应用 产品设计是技术与艺术相结合的产物。缺少了技术支撑，产品华而不实，是一种空想；如果只是偏向技术，则又失去了工业设计的特色。6.2 动连接在设计中的应用分析6.2.1 移动种类：移动连接结构。原理：构件沿着一条固定轨道运动。应用范围：抽屉、滑盖手机、滑动锯和拉杆天线的伸缩结构等。设计实例分析：“受伤的锡盖”可调节桌。设计师：朱纳斯.林德沃尔（瑞典）。分析：此款桌子选材简单金属与木材。座在桌旁的人用膝盖即可通过一个螺钉结构使桌面旋转为一个需要的高度。很像有的办公室里的可调节座椅。桌子的支撑杆以螺纹式移动轨道实现桌面和支撑角的连接并起到调节高度的作用。6.2.2 铰接 种类：转动连接结构。 原理：一般来说，用铰链把两个物体连接起来叫铰接。这是一种常用的机械工业结合方式。常用于连接转动的装置。 应用范围：汽车门的铰链、大铁门、脚蹬子车轮等等。 设计实例分析： “斯开朗迪罗”桌/多层搁架。 设计师：阿奇尔.卡斯蒂格林里（意大利）。分析：桌子通过操纵一个“松开锁住”的杠杆来实现向搁物架的轻松转换。既是一件实用的家具也是一件有点怪异的奇特物品。6.2.3 风箱形 种类：柔性连接。 原理：柔性连接允许被连接零部件位置、角度在一定范围内变化或连接构件可发生一定范围的形状、位置变化而不影响运动传递或连接固定关系。风箱则正好是这类连接的代表。 设计实例分析： “小丑”垃圾桶 。 设计师：赛巴斯蒂安.伯格纳（德国）。分析：这款垃圾桶借鉴了折叠帽子的形式和帐篷的材质。松开包装，它可以完全弹展开来。弹性卓越的玻璃钢支撑能使整个垃圾桶折成一个平面，从而减少运输和包装的成本。6.3 静连接在设计中的应用分析6.3.1 组装类别：可拆固定连接。原理：在使用它们的时候，可以方便的把它们组装成一个整体。在不用它们时又可以把它们方便的拆除。应用范围：积木玩具、拼图、家具、活动板房等。设计实例分析：铝制套椅和凳子。 设计师：帕特.荷恩.艾克（荷兰），诺伯.荣格科（荷兰）。分析：这是一种实用、经济并且自重非常轻的座椅。是用电脑打孔和压弯机制而且被设计成可以组装的样子。6.3.2 手风琴（伸缩结构） 类别：销连接，键连接或者铰接。原理：“手风琴状”这个形态是由一系列的以枢轴连接起来的相同的棒组成。这种形状可以通过改变它们的角度来进行伸缩。应用范围：文具、衣架、家具等生活用具。设计实例分析：连座桌。设计师；岛威费歇尔（德国）。 分析：本款设计的结构奇妙无比，又高度实用。集座位、桌面和餐柜于一体。6.3.3 锁扣类别：可拆固定连接结构中的弹性形变连接、锁扣连接等。 设计实例分析：摇罐 。 设计师：TOHOT(德国)。 分析：本设计是通过普通的磁铁就将盐和胡椒这两个常用的调味品连接在一起。摇罐的罐体采用半透明的聚丙烯塑料注射成型，内嵌的不锈钢和磁铁，产生磁力，转变为瞬时连接结构，将两个罐体锁扣在一起。6.3.4 插接类别：可拆固定连接结构中的插接等连接结构。 原理：在单元面材上切出插缝，然后互相插接，通过互相钳制而形成立体形态。 应用范围：家具、灯具等模块化设计产品中。 设计实例分析：组合桌。 设计师：马蒂亚斯.德马克（德国）。 分析：这是一个十分简单的设计。想法简单，连接结构简单，材料也简单。生活因为简单所以丰富起来。这种二合一的桌子非常容易装配。一块木板架上两根钢管。通过插接，它就变成了一张餐桌或是一张咖啡几。通过插入多根钢管，我们可以把几张桌子同时连接起来。6.3.5榫接 类别：不可拆固定连接结构。 原理：在结构上，连接双方一方做出凹口，一方做出凸榫，将凸榫插入凹口之后，用钉子或者粘合剂加以固定。应用范围：家具。 设计实例分析：明式家具。分析：明式家具坚固耐用，除其选材质料较硬外，还在于其科学合理的榫铆结构。一件家具，往往由若干构件组合而成。构件与构件的结合处，都要通过各种形式的榫铆，将各个构件巧妙地连接起来，组成一件完整的家具。 7 本课题设计实例分析生活需要变化，最好是一天一个样，越变越好，于是我就想要是我们的家具能够根据自己的喜好自由组装就好了，就如同我们每个人都或多或少的有喜新厌旧的心理一样，哪天看不惯这些家具了，就拆了，换个别的花样玩玩，对生活既是一种调剂，也是一种休闲的方式；好的家具都卖的很贵，要是我们能够花合理的钱就能够满足我们对家具的需要的话那岂不美哉，这既能在一定程度上缓解我们的经济压力又能够满足我们的物质需求；对于企业而言，要是能够通过家具模块化设计就有可能迅速的打开市场，节约成本；作为一次毕业设计，必须综合考虑它整个过程的可超控性，从最初的想法到最终的模型，必须能够在现有条件下做到结构上可行，外形上美观，经济上合理，这是整个设计过程中的一个中心思想。在确定了初步的设计课题后，而是开始草图的绘制，经过一系列的反反复复过程，在指导老师的尽心指导下，最终确定了模块化家具设计的的基本构件以及拼装类型，以书架为主，其他为辅的策略，这是一个漫长的过程，不细说；于是步步为营，开始起了效果图的制作，这对最后的模型制作起到了至关重要的作用，因为实际上效果图的制作就是一个虚拟的实物制作过程，特别是基本构件拼装成实物的整个模拟过程对方案的可行性起到了很重要的作用，同时也让进一步的实物制作成为了可能。以下对所选取的用本设计中使用的基本构件拼装而成的几件家具式样进行分析说明，以图达到设计所需要表答的意图：模块化家具设计将会成为未来家具发展趋势中一个可供参考的不错方向。产品名称：模块化基本构件三维图。设计说明：通过对现有家具市场的实际调查和网上的搜寻资料，在满足功能和形式的基础上，综合分析认为，这样一类基本构件可以满足我们对家具的日常需要，它们可以通过拼装组合成搁物架，椅子，桌子，茶几，书架，甚至沙发，床等，通过“L”形和直线形俩种基本形式可以基本满足形式和功能上的需求。产品名称：基本构件三视图。设计说明：合理的尺寸，合适的构件，是模块化家具设计中重点考虑的因素，此实例中在综合考虑了人机工程学、组装形式、现有材料性能以及加工工艺等因素的基础上设计的，如“L”形倾斜角度的选择，一些倒角的处理；在孔径和孔间间距的选取上主要考虑到结构上受力的要求，也兼顾了外形美观上的需求，总而言之这是一个综合分析，权衡取舍之后的过程，各种不足的地方敬请雅正。产品名称：休闲椅。设计说明：利用基本构件拼装而成，简练独特的造型，牢固可靠的造型。工作累了可以在上面小憩，岂不美哉；放几本书，品读经典，岂不乐哉。产品名称：茶几。设计说明：一盘棋，一壶茶，一位知己，对弈一局，笑谈冷暖人生，惊叹蹉跎岁月!产品名称：书架。设计说明：不堪重负的我们需要那一缕照进灵魂深处的阳光书籍，人类最真挚的朋友，无论你是贫穷还是富有，是成功还是失败，只要你呼唤，它始终在你身边，从未离开。产品名称：躺椅。设计说明：幸福生活需要休闲，忙碌的工作，困惑的人生，嘈杂的环境，需要我们适时的停下前进的脚步，躺在其上，反思走过的路，把握现在的路，思索未来的路，总之要拥有一个清醒的头脑。产品名称：搁物架。设计说明：在外忙碌了一天，回到家中，卸去身上所有不必要的物件，搁于其上，做一个幸福的人，享受家的惬意与轻松。产品名称：简易桌腿。设计说明：节约空间，便于携带和存放，为我们的幸福生活尽一份力。产品名称：椅子。设计说明：模块化家具设计的一种拼装形式，仅供参考。综合以上各种实例再谈谈本次设计中有关实物模型制作的过程：模型制作是一个统筹兼顾的过程，是一项综合能力的考查，本人认为在制作模型前必须基本思路清晰，要目地性很强的去安排相关事宜，从前期的材料选取，中期的模型样本的制作，再到最后的精加工和拼装，这整个过程都是一个出现问题，解决问题的过程，也是一个边试探边完善的过程。当然了，由于是受到制作材料的限制，实验室加工工具的制约，以及制作过程中的有些地方欠缺考虑和人为制作误差，特别是学识不够和经验上的不足等多方面的影响，致使最终的效果并不如预期，这是不足之处，有待日后改进。 最后谈谈连接问题：最初的设想是通过丝杆连接固定基本构件，在走访了各种大小建材市场后，初步打算用6号丝杆，可是在实际制作过程中，由于之前提到的各种因素引起的制作误差，发现这并不可行，无法将整个基本构件连接固定成为一个整体，而是只好停下制作过程，思考解决方案，最后通过进一步的市场调研发现，通过用4mm的钢丝绳和钢丝卡子配合起来固定效果不错，而是确定了最终的连接固定方案。当然其中有个问题还带进一步解决，就是在使用钢丝卡的时候在一定程度上影响到了使用功能和美观，这是本次设计实践中一个遗憾的地方，但总体上连接方案是可行的，又是值得欣慰的地方，只是在日后的工作实践中对设计全过程有待进一步加强。 8 结束语从本文不难获悉，家具模块化设计的优势是很明显的，这种设计方法一般都会提高客户满意度，从而企业的竞争力也会随之提升，甚至改变家具的产业结构及竞争模式。在国外家具模块化设计已经非常成熟，如瑞士家具企业USM的家具不仅在北欧占有10亿的市场份额，家具模块化设计在欧洲各国均具有很大的竞争力。所以，不难发现，在我国家具模块化设计的前途明朗。参考文献：1何萍.关于现代设计涌现东方传统文化风潮的思考.2007国际工业设计教育研讨会论文集M.广西：中国建筑工业出版社，2007：10.2刘志峰,刘光复.绿色设计M.北京：机械工业出版社，1999：28.3刘立红.中国高等院校工业设计专业系列教材产品设计工程基础M.上海：上海人民出版社，2005：1.4 陈汗青 编著. 产品设计. 武汉：华中科技大学出版社.20055（美）丹迪芒塞斯库 主编.世界级新产品开发. 北京：中国人民大学出版社.2004.6 Cristian Campos 编著.Product Design Now.大连：大连理工大学出版社.2007.致 谢在我的指导老师朱李丽老师的指导下，经过努力，大学本科生活的最后一行毕业设计终于告一段落。在毕业设计即将完成之际，特此对指导老师朱老师表示深深的谢意。朱老师渊博的知识，严谨的治学态度和孜孜不倦的精神深深地影响地着我，还给我提供了良好的学习环境，使我克服了许多障碍，顺利地完成毕业设计。此外，我还要感谢设计小组的所有同学的帮助和支持，他们在我的设计以及模型制作过程中提出了很多建议和实质性的帮助，帮助我一起共同完成毕业设计。感谢工业设计08级的全体同学！我们一同走过了4年难以忘怀的岁月，缔结了永恒而真挚的友谊，希望你们拥有美好的未来！衷心感谢各位老师和同学的帮助，在此再一次表示诚挚的谢意。谢谢大家！黎宇2012年6月