小議骨架在產品石膏模型制作中的應用

摘 要: 石膏模型在產品模型制作中有不可替代的優勢。筆者在實踐的基礎上，著重探討了骨架在產品石膏模型制作中的應用特點及制作方法，以及利用骨架進行模型制作時出現的問題和解決方案。

關鍵詞: 骨架 石膏模型 產品設計

中圖分類號：TQ177 文獻標識碼: A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

1引言

模型制作是產品設計過程中的關鍵環節之一，通過模型制作，設計師可以對產品外觀、內、外部連接方式和加工成型方法進行進一步的推敲和完善，以使產品模型更適于批量生產和滿足消費者的需求。

對比油泥模型等其它模型制作方式，石膏模型在制作使用上有以下優點：材料便宜，加工便利，精度較高，能夠反復翻制，模型破損后修補容易，能夠作為半永久母型長期保存。

2石膏模型的基本制作方法

2.1 雕刻成型

基本流程為：制作型腔——調制石膏漿液——澆注坯?！窨檀笮汀钊胨茉臁４诉^程中，型腔制作基本按照模型外觀制作，坯模須大于模型尺寸，并根據產品三視圖制作卡板。雕刻時，先按尺寸下料完成大型切割，再一步步深入塑造。完全干燥后進行修補表面劃痕、填膩子，用細砂紙磨光，涂飾底漆，最后噴漆裝飾。為了使形體在塑造過程中保持一定濕度，可在每次工作結束后，用濕布蓋住以保持濕潤，以利于下一次繼續加工。

2.2 旋刮成型

基本流程為：制作樣板、準備刀具——調制石膏漿液——旋轉澆注毛坯——深入塑型。在此過程中，需預先在旋轉軸上綁定油氈或麻繩，以便于漿液粘連，其次也便于塑型，制作過程中需均勻旋轉轉軸，以獲得滿意粗坯。

2.3 反求成型

基本流程為：制作黏土材制原型——確定原型分模塊與分模線——按照從下往上、從兩側向中間的步驟制作模具——模具內部刷脫模劑——灌漿澆注——去除模具得到粗坯——深入塑造。確定分模塊時注意分模塊越少越好，分模線一般在形體的最高點或轉折部位，并要考慮模塊之間的咬合。制作模具時，擋板可用黏土、石膏板、木板、金屬板、塑料泡沫板等，其中黏土擋板最方便塑型和使用。脫模劑可用肥皂溶液、凡士林、苛性鉀溶液。

3骨架在石膏模型制作中的應用范圍及材料選擇

骨架指的是用做支持某物的結構、基礎或輪廓的支架，在建筑施工、大型交通運輸工具制造中被廣泛使用。

石膏模型制作中，常灌注實心粗坯，待粗坯干燥到一定程度后，再進一步進行修型和精細加工。由于石膏粉價格便宜、石膏模型加工工序比較簡單，對于中、大型模型，尤其是用作粗模和用于展示的產品模型，石膏材質往往是第一選擇。對于常規混水量石膏漿液，硬化時間≥45分鐘，干燥時間根據成型物的大小不同而不同，常溫情況下需5~7日。對于一般模型用石膏，如在日本模具行業經常使用的B-12石膏，混水量需37%~40%，其比重為1.95g/cm3.總體開說，石膏模型完全硬化及干燥時間較長，分量重，不易搬動。

3.1 骨架的應用范圍及作用

3.1.1 骨架的主要應用范圍

骨架常應用于中大型模型反求成型制作過程中的澆注階段、常規模型的雕刻制作和中大型模型的旋轉制作中。

3.1.2 骨架的主要作用

(1)作為加強筋提高模型強度。石膏模型干燥之后脆性較大，容易在加工和搬運時破損，模型完全干燥后一旦出現破損，修復難度相對增大。在模型內部增加骨架，在發生碰撞時，可以有效減少破損。(2)減輕模型重量。模型在深入加工過程中，常為了便于加工，每一階段加工完成之后，都用濕布將模型遮蓋起來，防止模型因過于干燥導致切削量過少，延長加工時間。模型內部采用輕型骨架，可以直接減輕整個濕模重量，便于搬運。(3)作為輪廓基準。在雕刻成型制作方式中，由于卡板和效果圖的方向限制，切削量比較難把握。利用較硬材料制作骨架，雕刻時沿骨架輪廓進行模型外輪廓定向，可以在一定程度上保證雕刻的準確性，提高工作效率。(4)加速漿液凝固和干燥。石膏模型內部干燥時間遠長于表層干燥，骨架選擇憎水材料，能減少整個濕模吸收的水量，加速漿液凝固和干燥，使模型制作符合“短、簡、低”的要求。

3.2骨架的材料及基本制作方法

在石膏模型制作過程中，骨架的材料選擇可以根據需要進行。常用的包括有泡沫、木材、油氈、麻繩等。主要用作支撐和輪廓基準的骨架，比如在翻模成型的澆注階段、雕刻成型中，骨架材料常選用三合板或木工板，經切削打磨后卡接或五金件連接而成，在相對精細的零部件制作中，也可以采用ABS等工程塑料，整體要求骨架材料較硬，能承受較大壓力，并經得起雕刻工具的刮削。主要用作填充內部結構并減輕模型重量的骨架，如在翻模成型的澆注階段，骨架材料常用泡沫或同類輕質憎水性材料，經切削打磨后可粘接成型。在旋轉成型中油氈或麻繩等，主要作用是加強漿液在旋轉軸上的粘附性，在一定程度上它也充當了骨架的作用，可以加速濕模干燥。

4骨架應用中出現的主要問題及解決方案

骨架在模型制作應用中常出現的問題包括起浮、骨架變形、骨架與漿液粘接不良等。

造成起浮的主要原因是骨架材質過輕，如采用泡沫、薄板材作為骨架材料。解決起浮問題最快捷的方法是加重骨架重量，其次是在澆筑漿液的過程中將骨架下壓，使骨架在凝固的漿液中固定位置。在骨架作為外輪廓基準時，前者優于后者，可以有效避免骨架下壓時導致的變形和位置失準。

造成骨架變形的主要原因是材質過軟，如采用了顆粒較大的泡沫、紙板材料。更換骨架材料是最合理的解決方案。

造成骨架與石膏漿粘接不良的主要原因是骨架表面過于光滑，石膏漿濃度較小，或石膏漿液沒有灌注形成密閉坯體，骨架與空氣大面積接觸，導致漿液干燥后容易與骨架相脫離。解決方法主要是提高骨架表面粗糙度，在漿液灌注時，注意漿液要從型腔的角處倒入，使其從原型的底部往上流動而注滿。如直接將其注入到型腔上部，表面容易產生氣泡。尤其是在制作精密的石膏型、有凹凸的原型或大的原型時更容易殘留氣泡。

5結束語

石膏模型因其制作使用上的諸多優點，受到設計人員和模型制作人員的青睞。但在石膏模型制作中，干燥時間長、濕模重量大、易損傷、雕刻精度難以把握等問題也不容忽視，骨架在此類模型中的應用，能在一定程度解決上述問題。骨架材料的正確選擇和制作，以及應對骨架應用過程中出現的問題，還需要制作人員不斷實踐，加強經驗總結。

參考文獻

[1] 江湘蕓.產品模型制作[M].北京:北京理工大學出版社，2005.

[2] 桑曉明，沈毅.石膏模型的增強[J].河北理工學院學報，2002，(1):77-80.

[3] 羅西峰，邱變變.產品設計中的石膏模型制作技術研究[J].包裝工程，2007，(10)：194-196.

[4] 于占緯.石膏模型的制作方法[J].模具工業，1991，(1)：54-56.