干货丨产品结构工程师要学会解读CMF工艺图(文末免费赠送第五届国际CMF展门票)

文章来源:结构攻城狮

CMF工艺图,可以理解为产品外观工艺图,它是属于ID(工业设计)范畴,起初,出CMF工艺图这个工作是由ID负责的,随着行业的发展和需求,慢慢演变成一个细分的行业,一些大点的公司甚至都配备有专门的CMF设计师。

CMF这个词,其实是颜色(Color)、材料(Material)、Finish(表面处理)三个词的英文首字母缩写。所以,早期的CMF设计师,主要工作也就对这三个方面进行定义,但随着行业的发展以及消费者审美的提高,有些行业慢慢延伸出一个P(纹理、图案),所以也叫CMFP。

由于早期的CMF设计师大部分是由ID设计师转过来的(大部分可以说半路出家),在那个时代,由于科技发展水平限制,CMF的创新主要是停留在C(颜色)上面,因为颜色的创新相对于材料和工艺的创新而言容易得多,此时的由ID转过来的CMF设计师是可以满足当时需求的,甚至这部分工作完全是ID负责。

但是随着材料和表面处理工艺的发展,特别是苹果4以及后续一系列产品推向市场,金属材质+阳极氧化工艺的这种组合的创新应用在手机等消费类产品上广受消费者好评,CMF设计师慢慢由幕后走向台前。记得有一段时间,具体那年不记得了,在手机行业,在硬件创新乏力的时候,各家厂商绞尽脑汁在CMF上,以追求差异化,那时的CMF可谓是火热,自此,CMF从工业设计中细分出来形成了一个行业。

发展到现在,CMF不仅涉及到美学、色彩学、工程学、材料学、心理学等,还对诸如时尚潮流趋势、审美观念、用户的研究与理解等知识要有绝对的了解。所以,一个优秀产品的成功落地,离不开优秀的CMF。

说了半天,好像CMF跟结构没啥关系啊,大伙别急,以上是前戏,高潮部分来了。

一个零件图,如果没有给它定义颜色、材料、工艺,他只是一个数字模型,并不具备生产加工特性。CMF设计师需要做的就是把ID设计师提供的外观造型赋予可实现的美学特性,(注意是可实现的或可量产的)。而产品结构设计师(MD)任务就是把ID给的产品造型和CMF给的工艺图设计成由若干个可量产加工的零件组装成的产品。其中ID、CMF、MD设计师各自的重点如下:

上述提到的CMF设计师提供的CMF工艺图,也即外观工艺图,必须是可实现、可量产的。当然,经验丰富的优秀的CMF设计师会考虑好,但是如果没完全考虑好的,就需要MD设计师来对外观工艺图做出可行性评审,这也是MD设计师的一个基本的工作要求。其中评审的内容主要是C颜色、M材料、F工艺这三个方面,即颜色、材料确定的情况下,工艺能否实现,比如,外壳白色、ABS,外观需要高光,通过喷涂还是原生光面?或者颜色、工艺确定的情况下,材料是否满足要求,比如装饰件需要银色、金属效果、通过电镀实现,塑胶材料的话最好是电镀级ABS。

以下是某款产品的CMF工艺图,通过详细讲解来加强理解CMF工艺图中的内容。

(图片来源:国际CMF设计奖作品)

材料:这一栏好理解,一般外观件所采用的材料都是常见的材料,CMF工艺图上一般只写材料名称,具体的厂商、牌号在零件工程图上注释清楚就可以。

颜色:颜色的色号通过潘通色号(比如图上的PANTONE White U)来表示,否则人家不知道你表达的白色是什么白,有多白,暖白还是冷白,潘通色号可以通过潘通色卡查询得到,潘通色卡是一个标准的颜色参照物,色卡有三大功能:对色、选色和调色。当然,如果工艺图上不是通过色卡选色,必须要有颜色实物样板,供应商会调配颜色到接近样板颜色供确认。

工艺:这里所指的工艺主要是表面处理工艺,这也是CMF中比较难的一方面,常用的工艺不仅多样,别说要灵活应用了,连理解起来都困难,虽然工艺名称简单,但是其实现的工序却很复杂,即使是有详细的文字描述,也难于理解和记忆。作为CMF或者MD设计师,对于工艺的各个工序没太高的要求,但是至少了解某种工艺能实现的效果,也就是需要会应用,最有效的方法就是多跑供应商,因为这方面他们是专业的。

上图中'哑光VDI25'是什么意思呢?这里先不介绍,看完以下内容你就会明白其中的意思了。

以下是常用的塑胶表面处理的种类以及各自能实现的表面效果:

以上光泽这个词出现过几次,有必要拿出来做进一步的介绍。

光泽状态:也就是光泽度多少的问题,光泽是物体的表面特性,即物体表面对光的反射能力,反射光量越大,则相应的光泽越高,肉眼看到就越光亮。

一般分为3个等级:

  • 高光:光泽度在70%以上;
  • 半哑光:光泽度在30%-70%之间;

  • 哑光:光泽度在30%以下。

一般来说,高光为九分光,半哑光为五分光或六分光,哑光为三分光

高光效果在实际使用中会产生强反光,会干扰人的视觉,产生视觉疲劳;哑光效果由于是漫反射,视觉效果柔和,不会刺激眼睛,所以汽车内饰表面一般处理成哑光效果,否则容易造成交通事故。

通过以下这张图应该能够理解这三种光泽状态的视觉区别了吧(从左到右分别为哑光、半哑光、高光)。

光泽状态一般有以下方式获得:

高光

1.物理抛光:通过机械加工的方式,比如磨削、研磨等方式,使零件表面的粗糙度达到高光要求。

2.化学抛光:靠化学试剂的化学浸蚀作用对样品表面凹凸不平区域的选择性溶解作用消除磨痕、浸蚀整平的一种方法。

对于金属零件,以上两种方式都可以实现高光;对于塑胶零件,喷油+UV方式可实现高光或者通过模具型腔物理抛光来实现塑胶表面高光。

哑光

1.物理方式:通过喷砂处理,将零件通过喷砂机,使细小的沙(铁砂、金刚砂、陶瓷沙等)在零件表面打出均匀的小坑,当然这种小坑肉眼是看不出来的,零件表面依然是光滑的(当然光滑的程度由沙粒的大小决定),最终的视觉效果是由高光变成了哑光。

还有一种,电火花加工,通过放电作用,使工件表面部分材料产生高温,融化,气化,这时在工件表面上便留下一个个微小的凹坑痕迹,最终的视觉效果也是变成了哑光。

2.化学方式:通过蚀纹处理,是采用化学药水(如硫酸、硝酸等)与钢材产生化学反应,并控制反应过程有选择地腐蚀掉部分钢材来得到各种各样的纹路效果(需制作菲林)。

对于金属零件,以上两种方式都可以实现高光,其中在产品外观上,采用物理方式的居多,比如手机铝合金外壳的磨砂、哑光效果,就是通过喷砂+阳极氧化来实现;

对于塑胶零件,通过喷油也可以实现哑光效果,只是油漆中需要加入消光剂;通过复制模具纹路使塑胶间接产生原生纹也可以实现哑光效果,模具上的纹路,第一,可通过电火花加工出来;第二,通过蚀纹,也叫晒纹,咬花,加工出来。

这两种方式加工出来的纹理有什么不同呢?

1.模具放电出来的火花纹纹面是麻点, 麻点粗细程度可以通过火花机的电流调整, 但花纹形式单一,纹路的均匀性依赖于火花机加工精度、稳定性。

2.而模具晒纹的纹路有深有浅,有粗有细,也能作出火化纹的纹理。纹理种类很多,如犁地花纹、皮纹、几何图形纹等。

不同晒纹厂晒出的效果也有区别,要仔细对照样板,以下为VDI 3400标准的火花纹样板:

在欧洲模具行业,一般用VDI指标作为表面粗糙度的技术指标,而国内常用Ra指标,对于粗糙度分级,欧洲定义了一种VDI3400表面标准,每加3一个级别,在欧洲的数控机床(尤其是火花机)上多以此作为指标,它与常用标准Ra有着对应关系以及相应的拔模角,见下表,(其中拔模角在以下基础上加1度为佳)。

晒纹的纹板一般以模德、华生、益新、妮红等的纹板为标准,具体的表格就不在这里一一列出了,大家有兴趣的和网上查找或者找供应商要他们的纹板标准。

到了这里,再回头看上面提到的'哑光VDI25',相信大家都知道是什么意思了吧,就是外观面为25号的火花纹面(表中最接近的是24号),这种纹面在光泽度上就是哑光效果。所以整个零件的CMF可以这么理解:材质为ABS,注塑白色,素材哑面。

还有一点需要注意的是,纹路越细,越不耐刮花,为了防刮花,一般再过一层UV,包括真空镀、IMD转印也是一样,为了提高耐磨性,一般也是通过喷UV的方式实现。

(图片来源:国际CMF设计奖作品)

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