數(shù)字化設(shè)計(jì)在家具專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

張宇佳

內(nèi)容摘要：數(shù)字化設(shè)計(jì)能夠?yàn)榧揖邔I(yè)的師生提供必要的工具手段，它具有便于創(chuàng)建和修改的優(yōu)點(diǎn)，使設(shè)計(jì)創(chuàng)意得以快速準(zhǔn)確的呈現(xiàn)，方便設(shè)計(jì)人員的觀察和改進(jìn)，更能將相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入制造設(shè)備，實(shí)現(xiàn)家具的快速生產(chǎn);數(shù)字化設(shè)計(jì)還能為家具專業(yè)提供專業(yè)的展示功能，使學(xué)生對(duì)家具結(jié)構(gòu)有直觀的了解。

關(guān)鍵詞：家具專業(yè) 生產(chǎn)制造 NURBS建模 數(shù)字化仿真

一.家具專業(yè)中的數(shù)字化設(shè)計(jì)

近年來(lái)，消費(fèi)者的審美需求隨著生活水平的提高不斷攀升，而市場(chǎng)的消費(fèi)需求又決定了其必須滿足工業(yè)批量生產(chǎn)的要求。因此，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和手繪施工圖的做法已經(jīng)不能完全滿足行業(yè)需求。在這樣的前提下，數(shù)字化設(shè)計(jì)作為一個(gè)新興而有效率的手段越來(lái)越受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。其主要包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、工藝設(shè)計(jì)、工程分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等內(nèi)容。縱觀如今國(guó)內(nèi)大多數(shù)的家具專業(yè)教學(xué)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已日益普及，各高校相關(guān)專業(yè)均陸續(xù)開(kāi)始計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程。數(shù)字化設(shè)計(jì)課程則被泛指利用計(jì)算機(jī)及其相關(guān)數(shù)字化設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)課程。

二.數(shù)字化軟件建模在家具設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

在國(guó)外現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)中，廣泛采用的電腦繪圖與加工方式有兩種：其一是，采用3Dmax建模及渲染制作效果圖。其二，利用基于AutoCAD平臺(tái)上的繪圖軟件進(jìn)行立體建模。

3Dmax的常用思路是多邊形建模，即首先將設(shè)計(jì)創(chuàng)意通過(guò)工具創(chuàng)建成可編輯的多邊形對(duì)象，然后其進(jìn)行編輯和修改和曲面化轉(zhuǎn)換。這種建模方法可以完成許多非常復(fù)雜的曲面模式，因此被廣泛應(yīng)用于游戲和電影等CG行業(yè)。然而，這種多邊形建模思路的模糊性卻可能導(dǎo)致其尺寸上的不精確，這對(duì)家具設(shè)計(jì)可算一大弊端。當(dāng)然，也可以先由AutoCAD進(jìn)行平面尺寸圖的繪制，再導(dǎo)入3Dmax進(jìn)行尺寸上的約束，然而這樣一來(lái)勢(shì)必延長(zhǎng)設(shè)計(jì)師的操作時(shí)間。同時(shí)，3Dmax并不具備精確的工程圖出圖手段，一旦在3Dmax中建模完畢還要再次導(dǎo)入AutoCAD等軟件再次進(jìn)行平面圖的繪制。因此，盡管多邊形建模思路能夠適應(yīng)非常復(fù)雜的立體模型創(chuàng)建，卻并不是家具設(shè)計(jì)等行業(yè)的首選。

此時(shí)不得不提起目前市場(chǎng)上另一款常用建模軟件Rhino，與3Dmax不同，Rhino使用的是NURBS的建模思路。就是由曲線組成曲面，再有曲面組成立體模型，曲線有控制點(diǎn)可以控制曲線曲率、方向、長(zhǎng)短。

三.數(shù)字化展示在家具設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

家具設(shè)計(jì)有別于純?nèi)凰囆g(shù)品的展示，不但需要從審美角度滿足消費(fèi)者的需要，還要從人機(jī)尺寸出發(fā)，使產(chǎn)品符合工程力學(xué)和基本的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)原理。因此，也要求專業(yè)從業(yè)人員對(duì)家具結(jié)構(gòu)有基本了解。

傳統(tǒng)的家具設(shè)計(jì)培養(yǎng)方式是師徒作坊式，學(xué)徒在長(zhǎng)期的實(shí)踐和觀察中掌握家具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的基本原理。到了近現(xiàn)代，學(xué)校教育將理論與實(shí)踐相結(jié)合，力圖培養(yǎng)能制作會(huì)設(shè)計(jì)的家具專業(yè)從業(yè)人才。然而，受諸多客觀條件所限，家具專業(yè)教學(xué)中往往存在實(shí)物資源不足的問(wèn)題。以中國(guó)傳統(tǒng)明式家具為例，光常用榫卯結(jié)構(gòu)就有三十三種之多。學(xué)校教學(xué)中，若以圖文釋義為教學(xué)手段，十分考驗(yàn)教師的描述能力和學(xué)生的空間想象力，且效果也不理想。

因此，可以考慮將數(shù)字模型和仿真動(dòng)畫(huà)導(dǎo)入教學(xué)。所謂數(shù)字模型即指，按實(shí)物大小等比創(chuàng)建的三維軟件虛擬模型，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要局部放大、旋轉(zhuǎn)各處細(xì)節(jié)，觀察其組合方式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)該種展示手段，教師則必須選擇合理的軟件進(jìn)行制作。軟件的選擇也必須符合幾個(gè)基本條件。首先，創(chuàng)建模型必須能夠保證尺寸精準(zhǔn)。其次，能夠保證單體文件在多個(gè)圖檔中轉(zhuǎn)換自由，縮放精準(zhǔn)。第三，在生成仿真軌跡時(shí)，也要能夠精確控制其路徑尺寸、角度以及旋轉(zhuǎn)方式。第四，修改、編輯方便。

四.數(shù)字化設(shè)計(jì)在家具專業(yè)軟件教學(xué)的實(shí)踐意義和總結(jié)

基礎(chǔ)的夯實(shí)離不開(kāi)基本工具的掌握，家具專業(yè)應(yīng)用軟件的選擇應(yīng)該能夠體現(xiàn)其在設(shè)計(jì)、制造的實(shí)際環(huán)節(jié)所體現(xiàn)的便捷性。通過(guò)對(duì)多種應(yīng)用軟件的研究，能夠從實(shí)踐角度提煉家具專業(yè)不同小方向的特殊性要求。對(duì)其應(yīng)用軟件的選擇過(guò)程正是對(duì)專業(yè)方向的再思考，不同的地域特色和小專業(yè)方向都會(huì)對(duì)應(yīng)用軟件提出不一樣的要求，從而使學(xué)生的設(shè)計(jì)思維、設(shè)計(jì)手段更符合特定點(diǎn)專業(yè)技能要求。倡導(dǎo)教學(xué)與實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)相結(jié)合、以開(kāi)發(fā)實(shí)際產(chǎn)品為目的的課程設(shè)計(jì)，能夠有效使課程服務(wù)于實(shí)踐，使數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。而數(shù)字化的展示手段能夠?qū)⒓揖呓Y(jié)構(gòu)分解為幾何建模與功能約束、概念設(shè)計(jì)、剛度強(qiáng)度設(shè)計(jì)、工藝與造型設(shè)計(jì)四部分，將復(fù)雜系統(tǒng)的家具結(jié)構(gòu)的一般規(guī)律化整為零，將關(guān)鍵部位的功能進(jìn)行細(xì)節(jié)分解和展示，從而為專業(yè)的家具設(shè)計(jì)提供概念模型和理論依據(jù)。

本文為2013年度蘇州工藝美術(shù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教育教學(xué)研究課題（立項(xiàng)編號(hào)：1326）

（作者單位：蘇州市工藝美術(shù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）