油泥模型制作在現(xiàn)代摩托車造型設(shè)計開發(fā)中的應(yīng)用

劉志鋒　王　引（天津內(nèi)燃機研究所　天津　300072）

油泥模型制作在現(xiàn)代摩托車造型設(shè)計開發(fā)中的應(yīng)用

劉志鋒王引
（天津內(nèi)燃機研究所天津300072）

摘要：現(xiàn)代摩托車設(shè)計過程中，油泥模型因使用便捷、性能穩(wěn)定、仿真性高被廣泛使用。主要介紹油泥模型的歷史和特點、摩托車油泥模型的制作流程以及油泥模型在摩托車造型設(shè)計開發(fā)過程中的重要作用。

關(guān)鍵詞：摩托車造型油泥模型線圖

引言

在現(xiàn)代摩托車造型設(shè)計開發(fā)過程中，計算機數(shù)字化模型和虛擬技術(shù)雖然運用越來越成熟和常見，但由于油泥模型具備塑造真實、展示直觀、便于修改的作用和特點，在整個開發(fā)體系中仍然具有不可替代的作用。油泥模型的制作是模型師對效果圖的理解和把握，對設(shè)計師設(shè)計思想的探討和體現(xiàn)，是現(xiàn)代摩托車新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是造型設(shè)計與工程結(jié)構(gòu)之間的橋梁。

1　油泥模型的歷史與特點

油泥模型最早出現(xiàn)在上世紀二十年代，1955年日本首次使用工業(yè)油泥進行汽車模型設(shè)計開發(fā)[1]，當今油泥模型的制作技術(shù)和手段越來越成熟，已成為所有知名交通工具制造公司和設(shè)計機構(gòu)產(chǎn)品開發(fā)的主要步驟之一。

油泥是一種人工制造的合成材料，在常溫時，能保持適當?shù)挠捕群头€(wěn)定的形態(tài)，在烘箱中加熱至50℃～60℃時，油泥自身會變軟，可以在制作好的內(nèi)芯上進行敷涂作業(yè)。冷卻后，模型師利用專業(yè)的油泥工具進行切削加工，制作出需要的形體。

油泥模型和其他材質(zhì)模型比較具有以下特點：

1）軟硬可調(diào)，質(zhì)地細膩；

2）成型快捷、修改方便；

3）可以反復回收利用。

2　摩托車油泥模型的制作方法

2.1常用材料和設(shè)備工具

摩托車油泥模型制作的常用材料除了油泥以外，主要的還有泡沫、膠帶、薄膜等，常用的設(shè)備和工具為油泥處理設(shè)備、油泥模型制作工具等。

2.1.1油泥

油泥敷涂在模型的外層，是制作模型的主要材料之一。在油泥出現(xiàn)之前，主要用石膏和木材制作模型，石膏和木材的雕塑性雖然很好，但成型后修改比較困難。油泥出現(xiàn)后，可以便捷地進行切削加工，隨心所欲地制作出需要的形狀，迅速替代了其他材料,成為制作模型的主要材料，如圖1所示。

圖1常見工業(yè)油泥

2.1.2泡沫

高密度的硬質(zhì)泡沫用于制作模型模芯，優(yōu)質(zhì)的泡沫是做內(nèi)芯、骨架的一種理想材料，不僅能夠很好地與鐵制品、油泥粘結(jié)，而且便于切削成型，有效地替代油泥作為填充物，起到節(jié)約油泥，降低成本，減少工作量的作用，如圖2所示。

圖2 油泥泡沫

2.1.3油泥處理設(shè)備

油泥處理設(shè)備主要是加熱和回收設(shè)備，如圖3所示。常用加熱設(shè)備是油泥專用烘箱，加熱容量大，安全性高，溫度控制精確；刮削掉或者模型上的油泥可以用油泥回收機集成片狀后再次加熱使用，但需特別注意回收時，盡可能揀除其中的雜質(zhì)，以保證再次使用的效果。

圖3 油泥設(shè)備

2.1.4油泥模型制作工具

油泥模型的主要制作工具有刮刀、刮片、挖孔工具，如圖4所示。刮刀根據(jù)形狀和功能的不同，劃分為平面刮刀、弧形刮刀和三角刮刀等；刮片根據(jù)形狀可分為矩形刮片和異形刮片，根據(jù)形體制作的要求，刮片強度、大小存在差異。

圖4 油泥工具

2.2等比例摩托車油泥模型的制作流程

按照評審通過的效果圖方案進行等比例的油泥模型制作，更為真實展示設(shè)計效果、比例尺寸[2]。油泥模型主要制作流程如下。

2.2.1等比例膠帶圖制作與標點

膠帶圖也稱為線圖，顧名思義就是用膠帶做的圖，是連接效果圖和油泥模型之間的橋梁，是轉(zhuǎn)換效果圖到模型的必要條件，如圖5所示。完整的一套摩托車油泥模型線圖包含側(cè)視圖、前后視圖、俯視圖、45°視圖、局部細節(jié)放大圖、零部件視圖等，線圖一般由黑色膠帶在固定平面上根據(jù)效果圖制作，將設(shè)計開發(fā)的摩托車部件用線的形式完整地展示出來，線圖制作完成后，在提煉出的特征線上按照一定密度標注XYZ坐標點。

圖5 線圖與標數(shù)

2.2.2摩托車車架的制作與設(shè)定

新產(chǎn)品摩托車的車架制作分為兩種，一種是全新制作，目前這種情況較少；比較多采用的方式是在現(xiàn)有車架基礎(chǔ)上進行修整，如圖6所示。

圖6　摩托車車架的設(shè)定

車架的設(shè)定是指將符合模型制作要求的車架由各處柔性連接改為剛性連接，將車架固定在三坐標劃線機或者CNC加工設(shè)備上，保持車架中線垂直、左右水平。

2.2.3模型內(nèi)芯的制作

模型內(nèi)芯主要材料為高密度泡沫，大小和位置要適合車架和開發(fā)部件的實際尺寸，如圖7所示。制作合理的模型內(nèi)芯可以明確表達出油泥模型的整體效果，還可以有效地節(jié)省油泥的使用量，但模型內(nèi)芯也不可過大，至少要為油泥預留10mm以上的敷泥修改空間。

圖7 油泥模芯

2.2.4填敷油泥、CNC加工、人工修改

模型內(nèi)芯制作完成后接下來的步驟就是在模芯上敷涂油泥，這是非常重要的一步，上泥時特別是在泡沫上首次上泥時，不要著急地將大塊油泥糊在上面，而是要遵循寬長平薄的原則，將油泥均勻的敷涂在模芯上，否則容易在模型后期的切削制作時造成油泥的剝落、分層。

CNC加工設(shè)備在摩托車模型的制作中越來越廣泛，有逐漸代替手工粗刮模型的趨勢，但不論何種方式，都還需要模型師對油泥模型點線面進行后期的人工調(diào)整，如圖8所示。

圖8　油泥模型的人工制作

2.2.5精修細刮與倒角

模型基本完成后，設(shè)計師、評審人員對模型造型進行評估，對未達要求的造型提出修改意見，模型師反復修改調(diào)整，將油泥模型觀感效果優(yōu)化完善[3]，如圖9所示。

圖9 精刮后的油泥模型

油泥模型在精刮完成后，按照工程需要就可以倒角了，倒角兩端的曲面和相交曲面的延伸線是相切的，這樣的圓角看起來才會更加流暢，能夠表達出將來產(chǎn)品的實際效果。

2.2.6模型覆膜與測量

在油泥模型上覆膜，很小的瑕疵也會暴露出來，以免肉眼對油泥模型造成的誤判。

油泥模型凍結(jié)后，就可以噴粉測量點云，交付工程人員完成后面的工作，如圖10所示。

圖10點云測量

3　油泥模型在摩托車設(shè)計開發(fā)過程中的主要作用

3.1逼真實車效果

等比例摩托車油泥模型制作完成后，要求在精度和質(zhì)感上能夠達到真車的效果，可以直觀地展示設(shè)計開發(fā)的摩托車新產(chǎn)品實體，供決策層進行評審決策，如圖11所示。

圖11評審

3.2驗證作用

敷涂專用薄膜，可以更好地展示設(shè)計開發(fā)產(chǎn)品在整體形象、局部細節(jié)及圓角、顏色等方面是否符合造型審美要求；通過模型，工程人員可以驗證開發(fā)部件是否存在問題，與車體其他部件是否存在干涉；大型摩托車開發(fā)時，還可以用來做風洞試驗。如圖12所示。

圖12敷膜驗證

3.3數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

通過現(xiàn)代測量手段，采集油泥模型制作部件的點云，可以用計算機繪制出產(chǎn)品3D模型、2D圖紙，進行結(jié)構(gòu)的可行性分析和優(yōu)化，為后期RP制作和磨具開發(fā)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支持。如圖13所示。

圖13　三維數(shù)據(jù)樣車

4　結(jié)束語

油泥模型的設(shè)計與制作在現(xiàn)代摩托車造型設(shè)計開發(fā)中起著承前啟后的關(guān)鍵性作用，一方面它是連接設(shè)計與工程的媒介，將二維的平面效果圖轉(zhuǎn)化為真實的三維實物，能夠有效地彌補效果圖不能解決的空間問題，使設(shè)計對象更直觀、更具體。通過對油泥模型的反復評審和修改完善，也是對設(shè)計方案的驗證分析和優(yōu)化處理。另一方面工程技術(shù)人員在油泥模型的基礎(chǔ)上獲得相應(yīng)的空間三維數(shù)據(jù)，作為后期設(shè)計開發(fā)的基礎(chǔ)[4]。

現(xiàn)代的油泥模型不再單純地依靠人工制作，CNC設(shè)備在摩托車油泥模型制作領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，大大地提高了模型的制作效率，縮短了制作時間。計算機輔助設(shè)計和仿真樣件制作水平的提升也可以幫助更快更好地制作出符合要求的油泥模型，從而使油泥模型在產(chǎn)品開發(fā)體系中應(yīng)用越來越廣泛，越來越重要。

參考文獻

1山田泰里.Clay Modeling Echniques For Giving Three DimensionalFrom Toklea[M].株式會社三榮書屋，1997

2陳雷.汽車油泥模型制作[J].裝飾，2001（6）：15~16

3張德超，袁曉紅，鄧楚南.摩托車覆蓋件油泥模型的制作[J].摩托車技術(shù)，2005（7）：13～15

4劉剛田．產(chǎn)品造型設(shè)計方法[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2010

中圖分類號：TB476

文獻標識碼：A

文章編號：2095-8234（2015）02-0079-04

收稿日期：（2015-03-02）

作者簡介：劉志鋒（1977-），男，工程師，主要從事產(chǎn)品造型設(shè)計開發(fā)。

App lication of Clay M odel in theM odern M otorcycle Developmentand Design

Liu Zhifeng，Wang Yin
Tianjin Internal Combustion Engine Research Institute，Tianjin University（Tianjin，300072，China）

Abstract：During themodern motorcycle design process，the claymodel is widely used because of its convenient use，stable performance and high simulation.This paper mainly introduces the history and characteristics of the clay model，the making process of the clay model of motorcycles as well as the important role of claymodel in the processof themotorcycle design.

Keywords：Motorcyclemodeling，Claymodel，Diagram