基于CREO 的美術(shù)色彩畫(huà)板設(shè)計(jì)

陳本茁

（江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

0 前言

色彩繪畫(huà)中的水彩或水粉畫(huà)面會(huì)有大量水分，而傳統(tǒng)美術(shù)畫(huà)板常采用實(shí)心木質(zhì)材料，這樣非常不利于畫(huà)面的及時(shí)快速干燥，尤其是繪畫(huà)者參加考試或比賽時(shí)，常常因?yàn)楫?huà)面不干燥而不能及時(shí)交卷，為了使色彩畫(huà)面盡快干燥， 繪畫(huà)者需要攜帶吹風(fēng)干燥設(shè)備，額外增加了負(fù)擔(dān)。

在色彩繪畫(huà)時(shí)， 畫(huà)紙一般用膠帶固定在畫(huà)板上,以便畫(huà)紙平整并可在畫(huà)面完成后去除膠帶留下整齊邊框，但此過(guò)程操作費(fèi)力費(fèi)時(shí)，較為麻煩。

本文在三維設(shè)計(jì)軟件CREO 強(qiáng)大的參數(shù)化仿真建模和裝配模塊中設(shè)計(jì)完成一種新型美術(shù)色彩繪畫(huà)專(zhuān)用畫(huà)板，完美解決畫(huà)面快速干燥和畫(huà)紙固定問(wèn)題。

1 在C RE O 環(huán)境下美術(shù)色彩畫(huà)板的設(shè)計(jì)過(guò)程

1.1 色彩畫(huà)板設(shè)計(jì)原理及結(jié)構(gòu)分析

色彩畫(huà)板示意圖如圖1 所示。色彩畫(huà)板整體外形仍沿用傳統(tǒng)板式形狀， 其內(nèi)部設(shè)計(jì)成中空腔體結(jié)構(gòu)，在畫(huà)板背面設(shè)置一個(gè)吹風(fēng)風(fēng)扇，其正面也設(shè)置一吹風(fēng)口，面板上布置多個(gè)透風(fēng)孔，其目的是使畫(huà)面的背面獲得均勻吹風(fēng)從而盡快干燥。采用可充電電池為風(fēng)扇提供電源，這樣便可對(duì)畫(huà)面的正面和背面同時(shí)或選擇性吹風(fēng)。采用風(fēng)量大、噪音小的靜音風(fēng)扇，吹風(fēng)時(shí)風(fēng)力均勻，在確保畫(huà)面的質(zhì)量和最佳效果的前提下達(dá)到快速干燥的目的； 在畫(huà)板的面板1 上布置鐵質(zhì)導(dǎo)磁片，使用軟磁鐵來(lái)代替膠帶固定畫(huà)紙，可輕松方便地安裝或取下畫(huà)面，操作簡(jiǎn)單快捷、方便，并可有效避免拆取過(guò)程中對(duì)畫(huà)面的損壞[1-2]。

色彩畫(huà)板從結(jié)構(gòu)功能上分析分為供電、 背面吹風(fēng)、正面吹風(fēng)、畫(huà)紙固定四個(gè)部分。 由面板1、底板2、風(fēng)扇3、渦流風(fēng)扇4、吹風(fēng)管5、開(kāi)關(guān)6、導(dǎo)磁片7、充電口8 等組成， 面板1 用螺釘和螺釘座9 與底座2 連接，這樣就形成板式中空腔體結(jié)構(gòu)，渦輪風(fēng)扇4、風(fēng)扇3 等分別安裝在畫(huà)板腔體內(nèi)，如圖1 所示。

圖1 色彩畫(huà)板示意圖

1.2 色彩畫(huà)板建模設(shè)計(jì)

色彩繪畫(huà)創(chuàng)作、 考試或比賽中一般采用8K、4K兩種畫(huà)紙，色彩畫(huà)板的外形必須滿足這兩種畫(huà)紙的大小使用要求。 另外，由于設(shè)計(jì)要求其具有空腔結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，確定其外形為尺寸600 mm×400 mm×50 mm。利用CREO 軟件的建模設(shè)計(jì)模塊分別對(duì)色彩畫(huà)板的各部分零件進(jìn)行建模設(shè)計(jì)。

1.2.1 面板的零件建模

畫(huà)板的面板采用質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)較高的鋁合金板材加工而成（見(jiàn)圖2）。 打開(kāi)CREO 三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)入“零件”建模設(shè)計(jì)模塊，輸入零件名稱后選用公制模板進(jìn)入零件設(shè)計(jì)環(huán)境。 選擇“拉伸”命令，選擇基準(zhǔn)平面，繪制面板的截面尺寸，選擇增加材料模式拉伸出長(zhǎng)寬外形后輸入厚度尺寸50 mm，即繪制出面板的實(shí)體幾何外形。 然后選擇“抽殼”命令，輸入薄壁厚度2 mm 完成實(shí)體抽殼。 仍然選擇拉伸命令，繪制透氣孔6和出氣孔5 的截面尺寸，使用“陣列”命令，選擇去除材料方式，即可繪制完成出氣、透氣孔的特征。使用上述同樣方法和命令即可完成鑲嵌導(dǎo)磁鐵條的凹槽2、渦輪風(fēng)扇槽8、螺座9 以及電源盒7 和按鈕孔4、孔3等特征的建模設(shè)計(jì)，建模完成后的色彩畫(huà)板的面板如圖2 所示。

圖2 面板（正面、背面）

1.2.2 底板的零件建模

底板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)際上是一塊厚度2 mm 的四方平板， 在其中心位置設(shè)置一個(gè)直徑60 mm 的風(fēng)扇吸風(fēng)孔1，數(shù)個(gè)風(fēng)扇、渦輪風(fēng)扇的固定螺釘孔3，和螺釘座固定孔2。 建模方法依然采用“拉伸”命令，繪制出底板截面和各孔的尺寸，選擇增加材料方式，輸入拉伸厚度2 mm 即完成底板的建模（見(jiàn)圖3）。

1.2.3 風(fēng)扇建模設(shè)計(jì)

美術(shù)色彩畫(huà)板設(shè)計(jì)使用的風(fēng)扇采用有靜音結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、大風(fēng)量地吹風(fēng)扇和渦輪風(fēng)扇。分別使用CREO 零件建模模塊中的“拉伸”“旋轉(zhuǎn)”命令創(chuàng)建出風(fēng)扇及渦輪風(fēng)扇的主體、風(fēng)扇支架、護(hù)罩、外殼、固定孔等特征，選擇“拉伸曲面”命令依次建立各風(fēng)扇扇葉的曲面特征（見(jiàn)圖4、圖5）。

圖3 底板

圖4 風(fēng)扇

圖5 渦輪風(fēng)扇

1.2.4 吹風(fēng)管建模設(shè)計(jì)

吹風(fēng)軟管（見(jiàn)圖6）是色彩繪畫(huà)進(jìn)程中，繪畫(huà)者根據(jù)畫(huà)面干濕程度的需要手持軟管隨機(jī)對(duì)畫(huà)面進(jìn)行吹風(fēng)干燥。 軟管體2 的建模方法過(guò)程如下：新建零件，點(diǎn)選“草繪”選擇“TOP”平面為草繪平面，根據(jù)吹風(fēng)軟管的幾何尺寸定義草繪出一條曲線，點(diǎn)擊“掃描”，進(jìn)入掃描環(huán)境，選擇曲線，選擇可變截面掃描，草繪掃描截面，標(biāo)注定義軟管的尺寸外徑15 mm 和內(nèi)徑13 mm，點(diǎn)擊“工具”——“關(guān)系”，給內(nèi)、外圓添加關(guān)系式：

x=floor（trajpar*20）

ifx>1&x<8

sd3=15+sin（trajpar*360*60）

sd4=13+sin（trajpar*360*60）

else

sd3=15sd4=13endif

圖6 吹風(fēng)管

點(diǎn)擊“確定”即可完成如圖5 所示管體2 的建模，在管體兩端再依次根據(jù)接口1 和吹風(fēng)口3 的幾何特征進(jìn)行建模，即得到吹風(fēng)軟管的零件建模模型。

由于螺釘、按鍵、電源接口等零件特征的建模過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，受篇幅所限，不再另作表述。

1.3 色彩畫(huà)板裝配設(shè)計(jì)

完成零件建模設(shè)計(jì)后，利用CREO 提供的“裝配”模塊，可方便地實(shí)現(xiàn)模型零件的組裝，零件裝配的過(guò)程就是按照一定的約束條件或連接方式將零件組裝成一個(gè)整體并能滿足設(shè)計(jì)功能要求。

點(diǎn)擊“新建”，選擇“裝配”輸入名稱并取消默認(rèn)模板，點(diǎn)選“mmns asm design”即進(jìn)入了裝配環(huán)境。 點(diǎn)選“組裝”命令，選擇底板2（見(jiàn)圖7）為基礎(chǔ)元件，采用默認(rèn)的約束后確定即完成第一個(gè)元件（底板2）的安裝。繼續(xù)點(diǎn)選“組裝”命令按鈕，選擇風(fēng)扇組件3 并調(diào)整至裝配放置狀態(tài)，在“自動(dòng)模式”下選擇風(fēng)扇底平面與底板平面“距離”約束輸入距離為“0”，風(fēng)扇底平面即與底板貼合。選擇風(fēng)扇其中一個(gè)固定螺釘孔的軸線與底板上的同位置固定孔的軸線“重合”約束。繼續(xù)新建一個(gè)約束，風(fēng)扇的另一固定螺釘孔與底板的同位置的螺釘孔同軸“重合”，顯示完全約束后，即完成風(fēng)扇與底板的安裝。

同樣方法與步驟，選擇不同的約束條件即可完成面板1、渦輪風(fēng)扇4、吹風(fēng)軟管5、導(dǎo)磁鐵片7 以及各固定螺釘?shù)雀髟陌惭b。

圖7 美術(shù)色彩畫(huà)板裝配圖（正面、背面）

2 色彩畫(huà)板的應(yīng)用

根據(jù)需要選擇4K 或8K 幅面的色彩畫(huà)紙， 把畫(huà)紙鋪設(shè)在畫(huà)板的面板1 上，使用軟磁鐵與導(dǎo)磁鐵片相互吸合并調(diào)整至合適狀態(tài)，即可把畫(huà)紙固定與色彩畫(huà)板上進(jìn)行繪畫(huà)創(chuàng)作。

繪畫(huà)中需對(duì)色彩畫(huà)面進(jìn)行吹風(fēng)干燥時(shí)，打開(kāi)吹風(fēng)風(fēng)扇開(kāi)關(guān)按鈕6， 吹風(fēng)風(fēng)扇3 即可接通電源旋轉(zhuǎn)，外界空氣則進(jìn)入到畫(huà)板的腔體內(nèi)，吹風(fēng)風(fēng)扇3 吹出的風(fēng)經(jīng)分布在面板上的透氣孔對(duì)色彩畫(huà)面的背面進(jìn)行吹風(fēng)則使空氣流動(dòng)，從而使畫(huà)面的背面快速干燥，畫(huà)面背面的潮濕空氣也會(huì)經(jīng)過(guò)通風(fēng)槽10 或透氣孔吹出。當(dāng)渦輪風(fēng)扇開(kāi)關(guān)處于通電狀態(tài)時(shí)渦輪風(fēng)扇4 便會(huì)啟動(dòng)，手持軟管5 吹風(fēng)口對(duì)畫(huà)面正面進(jìn)行吹風(fēng)干燥。

3 結(jié)論

利用CREO 三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)美術(shù)色彩畫(huà)板的結(jié)構(gòu)組成和設(shè)計(jì)原理、 設(shè)計(jì)過(guò)程等方面進(jìn)行了詳細(xì)論述。 設(shè)計(jì)研究后證明，美術(shù)色彩畫(huà)板采用充電電池為風(fēng)扇提供電源，充滿電量可滿足繪畫(huà)時(shí)間要求。 畫(huà)面的正面和背面能同時(shí)或選擇性吹風(fēng)， 可獲得均勻風(fēng)力，而且噪音低，完美達(dá)到畫(huà)面快速干燥的目的。使用軟磁鐵與導(dǎo)磁鐵片吸合后固定畫(huà)紙的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使固定和拆卸畫(huà)面操作簡(jiǎn)單方便、快捷。