做结构设计这些年,经手的工业零部件、工装夹具模型数不过来,偶尔也会碰到这类偏向文创纪念属性的造型结构设计,这次的手枪造型纪念摆件,最初是对接文创工作室的定制需求,对方要做一款致敬拉戈人枪手文化的桌面纪念摆件,不能做成仿真枪械的结构,要兼顾纪念意义、桌面摆放的安全性和加工可行性。
最先敲定的是整体外形的尺寸边界,毕竟是桌面摆件,整体长度控制在120mm以内,高度不超过70mm,厚度控制在25mm,这个尺寸刚好能放在办公桌的显示器旁,不会占用过多工位空间,也不会因为尺寸太小丢失造型细节。安装边界上,底部设计了直径40mm的一体化平底支撑座,不需要额外的固定件,直接放置在平整桌面即可,支撑座边缘做了R2的圆角过渡,避免尖锐边角划伤桌面或者拿取时割手。
设计思路上没有照搬真实枪械的内部结构,毕竟是纪念摆件,核心是还原造型辨识度,同时规避仿真枪械的合规风险。整体采用一体化的实体结构为主,握把部分按照人手握持的人机工程弧度做了曲面优化,虽然不需要实际握持射击,但作为摆件,握把的弧度要符合视觉上的握持习惯,曲面过渡用G2连续处理,不会出现生硬的折角,后期不管是做3D打印手板还是用机床做金属切削加工,都能减少曲面加工的接刀痕迹。
从实际用途来看,这类摆件主要用于主题文化展示、桌面装饰,也可以作为同好交流的纪念礼品,所以结构上不需要做活动部件,所有造型特征都做了实体化处理,避免活动部件长期摆放出现松动、脱落的问题。枪管部分没有做通孔设计,而是做了深度5mm的凹陷造型,既还原了枪械的造型特征,又避免了通孔结构带来的加工难度,同时也符合文创摆件的安全要求,不会出现可发射部件的相关结构。
行业应用场景上,这类造型结构的加工主要依托机床加工完成小批量的金属版本生产,比如用6061铝合金做毛坯,通过三轴CNC铣削完成外形加工,表面做阳极氧化处理提升质感;如果是做树脂版本的量产,也可以基于三维模型做硅胶翻模,或者直接用光固化3D打印完成小批量制作。在结构设计阶段就考虑了不同加工工艺的适配性,所有造型特征的拔模斜度控制在1度以上,避免注塑或者翻模时出现脱模困难的问题,所有内凹的圆角半径都不小于1mm,适配最小直径2mm的铣刀加工,不需要额外的电火花工序就能完成全外形加工,能有效控制小批量生产的加工成本。
细节处理上,握把处的防滑纹理做了简化处理,没有照搬真实枪械的防滑格纹,而是做了间距3mm的浅凹槽纹理,凹槽深度0.5mm,既保留了握把的质感,又不会因为纹理过深积灰,日常擦拭清理也更方便。扳机部分做了一体化固定设计,和主体结构连为一体,没有做活动铰接结构,避免小零件断裂丢失的问题,扳机和扳机护圈之间的间隙留了2mm,既保证了造型的辨识度,又不会因为间隙过小导致加工时出现断刀的问题。
安装支撑的部分,底部支撑座的平面度控制在0.1mm以内,保证放置在平整桌面上不会出现晃动,支撑座底部可以预留1mm深的凹槽用于粘贴防滑绒垫,进一步提升摆放的稳定性,同时避免金属材质的底座刮伤木质或者玻璃桌面。整体重量控制在150g左右,铝合金材质的版本拿在手里有足够的分量感,又不会因为过重导致携带不便。
在建模阶段就对所有的壁厚做了统一处理,实体结构的最小壁厚不小于3mm,避免加工时出现薄壁震刀的问题,所有的外形棱边都做了R0.5的倒角处理,去掉加工后的锐边,拿取时不会划手。造型上的曲面分面尽量做了规整处理,减少碎面的数量,导出的加工模型不会出现破面、重叠面的问题,能直接导入CAM软件生成加工刀路,不需要后期做大量的模型修复工作,这也是面向加工做结构设计时必须考虑的点,很多新手做造型只追求外观好看,忽略了加工端的模型要求,后续加工时会浪费大量的时间修图。
从结构设计的角度来说,这类文创类的造型产品,核心是在还原造型辨识度的前提下,平衡加工可行性、使用安全性和实际摆放的需求,不能完全按照艺术造型的思路做无约束的设计,要考虑后续量产、加工、使用全流程的问题,比如如果做了过多的悬空结构,3D打印时就需要加大量的支撑,后续打磨工作量会翻倍,CNC加工时也需要多次翻面装夹,提升加工成本,所以在设计时就把所有的悬空特征做了实体化填充,既不影响外观,又能降低加工难度。
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- 系统要求: Autodesk Inventor
- 软件分类: 机床加工
