李 詠，趙 華

（沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，沈陽(yáng) 110136）

0 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和人們生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)文化內(nèi)涵的需求也開(kāi)始加大。家居生活中的藝術(shù)點(diǎn)綴也越來(lái)越受到重視，個(gè)性化的家居用品也隨之大量涌出。其中創(chuàng)意的雕刻產(chǎn)品造型美觀，具有藝術(shù)觀賞性，深受人們的喜愛(ài)，應(yīng)用比較廣泛。

1 數(shù)控雕刻技術(shù)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的影響

數(shù)控雕刻技術(shù)CNC（Computer Numerical Control）的出現(xiàn)使刀具的走刀可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制和模擬，使模型的曲線、雕花、鏤銑、刻槽等復(fù)雜工藝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化[1,2]。將數(shù)控雕刻技術(shù)應(yīng)用到模型的制作中，不僅可以提高其加工精度和工作效率，而且可以使一些復(fù)雜、難以加工的模型部件通過(guò)雕刻機(jī)完美地加工出來(lái)，使模型的制作更加精致。

1.1 縮短了創(chuàng)意雕刻產(chǎn)品的制造周期

傳統(tǒng)雕刻過(guò)程主要是依靠人力通過(guò)用鑿、鏟、錘、鋸、線等手工工具來(lái)塑造各種圖案，是一種體力加腦力的勞動(dòng)，其制造效率比較低，操作難度大，所以耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，而且一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)造型，需要雕刻者有較高的工藝水平和耐心，一個(gè)精湛的雕刻者需要5～6年的學(xué)習(xí)，而且需要很好的悟性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)逐漸被引入到工藝品雕刻之中，并表現(xiàn)出了突出的優(yōu)勢(shì)。數(shù)控雕刻技術(shù)傳承了傳統(tǒng)的雕刻技術(shù)，可用于平面、曲面雕刻[3]，因?yàn)槭菣C(jī)械自動(dòng)化，所以縮短了產(chǎn)品的制造時(shí)間，且費(fèi)用也比手工雕刻的價(jià)格便宜。

1.2 提高了模型制作的效率及加工精度

數(shù)控雕刻技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)置完成雕刻數(shù)據(jù)后，數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的加工程序代碼配合多種刀具來(lái)控制雕刻機(jī)完成雕刻過(guò)程，除了二維平面雕刻外，還可完成浮雕及各種復(fù)雜曲面的雕刻加工，整個(gè)過(guò)程為自動(dòng)完成，加工精度高，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、高效率和高精度。

1.3 降低產(chǎn)品成本使雕刻制品更為普及

傳統(tǒng)的手工雕刻制品價(jià)格高昂，定制時(shí)間長(zhǎng)，相比之下，數(shù)控雕刻制品不僅質(zhì)量有保證，造型還可以加工定制，款式靈活多樣，而且生產(chǎn)制造速度快，適合于批量生產(chǎn)，費(fèi)用比手工雕刻要低很多，數(shù)控雕刻產(chǎn)品更受到人們的喜歡和青睞。

2 數(shù)控雕刻技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

目前在建筑、工業(yè)設(shè)計(jì)、園林景觀、展示等專業(yè)教學(xué)中，模型設(shè)計(jì)與制作已經(jīng)引起了教育者們的高度重視[4]。設(shè)計(jì)類專業(yè)本身要求動(dòng)手能力強(qiáng)、與社會(huì)需求接軌，而模型制作是設(shè)計(jì)概念向三維實(shí)體初步轉(zhuǎn)化的有效手段之一[5]。模型制造是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過(guò)親自動(dòng)手制作模型，能夠培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)材料、了解材料的特性，并在實(shí)際制作中進(jìn)行綜合的設(shè)計(jì)應(yīng)用，來(lái)檢測(cè)和提煉之前的設(shè)計(jì)構(gòu)思，使學(xué)生逐步理解模型制作決不是簡(jiǎn)單的模仿制作，而是一種表達(dá)創(chuàng)意的工具，為產(chǎn)品的紙面設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的立體設(shè)計(jì)造型搭建了一個(gè)橋梁，利用材料，工具，加工方法將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)構(gòu)思表現(xiàn)為三維立體形態(tài)的實(shí)體。作為設(shè)計(jì)表現(xiàn)手段之一的模型制作行業(yè)在市場(chǎng)上已進(jìn)入一個(gè)全新的階段，其材料日益豐富，技術(shù)制作和表現(xiàn)手法上都有很大的發(fā)展。

模型制作的方法有很多，隨著數(shù)控技術(shù)的成熟及普及，模型制作教學(xué)中也開(kāi)始使用數(shù)控雕刻機(jī)，不僅可以提高模型的加工速度，還可以提高其美觀度，并在培養(yǎng)和提高學(xué)生實(shí)際操作能力和綜合素養(yǎng)方面具有優(yōu)勢(shì)。數(shù)控創(chuàng)意雕刻教學(xué)，給學(xué)生提供了自主創(chuàng)意的空間，激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，增加了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手的機(jī)會(huì)，可使他們更好地與社會(huì)接軌，快速適應(yīng)工作崗位。

3 時(shí)與光的創(chuàng)意設(shè)計(jì)意義

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的生活得到了很大的改善與提高，思想理念也有所更新，人們開(kāi)始再度注重起生活的品質(zhì)和情趣，對(duì)文化內(nèi)涵的需求也開(kāi)始加大。家居裝飾的講究和擺設(shè)也進(jìn)入多元化，許多融入文化情感元素的產(chǎn)品受到人們的青睞，讓人們產(chǎn)生共鳴同時(shí)，也帶給人們樂(lè)趣和溫馨。由于家裝的興起，其室內(nèi)的配套性時(shí)尚性深入人心，人們對(duì)家居生活中的藝術(shù)點(diǎn)綴也越來(lái)越受到重視，勢(shì)必要出現(xiàn)一些符合新生代人們的審美觀念和家居風(fēng)格。鐘表是我們家居必備品，不僅用來(lái)看時(shí)間，也成為了房間裝飾的一部分，創(chuàng)意鐘表更好的提升了家居品味。

伴隨著電子產(chǎn)品的普及，人們看時(shí)間的方式發(fā)生了很多變化，但市面上的鐘表大多仍以機(jī)械感、簡(jiǎn)約感為表現(xiàn)特點(diǎn)，而且外觀雷同居多，不符合人們對(duì)鐘表個(gè)性化的需求，也不能與不同的室內(nèi)環(huán)境相協(xié)調(diào)，因此鐘表的設(shè)計(jì)也應(yīng)順應(yīng)潮流以符合人們生活方式和審美觀念為出發(fā)點(diǎn)，融入人們的真實(shí)情感，滿足人們精神需要和生活方式。

時(shí)與光的設(shè)計(jì)是從時(shí)間和燈光的角度來(lái)設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮想象力，把對(duì)時(shí)間的珍惜，和對(duì)光的渴望情感融合在一起，使得時(shí)與光相互呼應(yīng)，給人以時(shí)光雖流逝溫暖依舊在的情懷。時(shí)與光的設(shè)計(jì)原料選用木材，木材在自然界分布較廣，取材容易，種類繁多，質(zhì)地堅(jiān)而不軟，易加工且保存時(shí)間較長(zhǎng)[6]。時(shí)與光的設(shè)計(jì)是將照明功能和鐘表形式統(tǒng)籌結(jié)合，既提供方便、準(zhǔn)確地看時(shí)間的基本功能，又通過(guò)天然木材合理的搭配與設(shè)計(jì)，將綠色環(huán)保生態(tài)設(shè)計(jì)的理念貫穿在時(shí)與光的設(shè)計(jì)中，展示其裝飾性能和環(huán)保特性，與室內(nèi)環(huán)境中的家具及其他家居用品一起營(yíng)造讓人滿意的綠色居家氛圍。

時(shí)與光的設(shè)計(jì)采用數(shù)控加工的浮雕制作工藝，選取天然木材為雕刻材料，保持材料的原生態(tài)，天然的木質(zhì)紋理豐富了設(shè)計(jì)作品的外觀樣式，也滿足了人們對(duì)天然原生態(tài)材料的追求。隨著新中式家居裝修風(fēng)格的引領(lǐng)，木質(zhì)雕刻制品受到了人們的廣大青睞，而且漸漸形成了一種時(shí)尚。時(shí)與光設(shè)計(jì)從自然出發(fā)，運(yùn)用數(shù)控雕刻技術(shù)展現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了自然、環(huán)保、清新的風(fēng)格。

4 時(shí)與光的設(shè)計(jì)制作

4.1 基于浮雕的表盤制作

隨著社會(huì)對(duì)浮雕產(chǎn)品的需求日益增多，浮雕的設(shè)計(jì)加工在工業(yè)設(shè)計(jì)和日常生活中的應(yīng)用也日益廣泛[7]。從幾何空間角度分析，浮雕模型是一種外形輪廓與相應(yīng)的二維繪畫相吻合，在材料平面上雕刻出凹凸起伏形狀的一種雕塑三維模型。要使浮雕能夠表達(dá)出鮮明的立體感，就應(yīng)賦予其輪廓一定的高度，即在限定的空間內(nèi)根據(jù)二維繪畫所描述的內(nèi)容凸起或凹下，以便表現(xiàn)出這種立體感。目前國(guó)外雕刻CAD/CAM軟件主要有英國(guó)的Artcam、法國(guó)的Type3、美國(guó)的Mastercam Art等，國(guó)內(nèi)的雕刻軟件主要有精雕、文泰等[8]。

設(shè)計(jì)作品的二維效果圖。作品主體采用矩形輪廓，表盤采用圓形輪廓，以十二片花瓣作為表盤背景，十二片花瓣所指向的圓形燈珠作為表盤刻度，采用CAXA軟件進(jìn)行繪圖，如圖1所示。

圖1 二維圖形

熟悉雕刻軟件，以精雕為例，進(jìn)行基本的建模。將所繪制的二維圖另存為*.dxf文件，導(dǎo)入精雕軟件中，直接進(jìn)入虛擬雕塑環(huán)境，選取繪制好的矩形外框，打開(kāi)模型菜單下的新建模型命令，默認(rèn)精度為0.1，點(diǎn)擊確定即可生成浮雕模型。

浮雕模型的填色及磨光。對(duì)表盤中每一片花瓣的輪廓線進(jìn)行填色，按照花瓣從后到前的順序進(jìn)行有序的填色，進(jìn)入地圖顯示模式按照填色先后堆料，在進(jìn)行單個(gè)花瓣邊緣堆料的時(shí)候盡量使用大直徑的刷子，保證花瓣邊緣的自然上翹。最后對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)輪廓邊緣使用“磨光”中的“僅去高”可以把鋒利的邊緣處理掉。

浮雕模型的完成。表盤中間花朵部分設(shè)計(jì)成浮雕樣式，效果如圖2所示。

圖2 浮雕模型

雕刻參數(shù)的設(shè)置并生成刀具路徑。定義浮雕模型的深度之后，設(shè)置刀具路徑，選擇模型要加工的范圍，加工所需要的刀具型號(hào)，刀具行走的路徑間距，最終生成刀具路徑，將其導(dǎo)出，生成所能使用的NC程序[9]。

輸出G代碼，用雕刻機(jī)進(jìn)行雕刻。完成所有的刀具路徑設(shè)定后，將刀具路徑生成雕刻機(jī)識(shí)別的G代碼，可以用軟件仿真對(duì)模型進(jìn)行加工模擬，如圖3所示。確認(rèn)無(wú)誤后，將G代碼輸入到雕刻機(jī)中進(jìn)行雕刻。

圖3 維宏軟件仿真過(guò)程

雕刻加工。將木材放在雕刻機(jī)平臺(tái)上，用夾具固定后，安裝合適的刀具，將刀具位置調(diào)整到加工原點(diǎn)，設(shè)定當(dāng)前點(diǎn)為加工原點(diǎn)，加載G代碼文件，進(jìn)行雕刻。雕刻過(guò)程如圖4所示。

圖4 浮雕加工過(guò)程

4.2 加工過(guò)程注意事項(xiàng)

1）加工參數(shù)的選擇與所選定的加工材料特性密切相關(guān)，不同的加工材料其加工參數(shù)設(shè)定也不盡相同。在不確定加工參數(shù)的情況下，可以先進(jìn)行試樣雕刻，以便更準(zhǔn)確的去設(shè)定加工參數(shù)。

2）機(jī)器主軸的轉(zhuǎn)速和刀具的進(jìn)給速度也是雕刻的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到刀具的壽命和雕刻的效果。主軸的轉(zhuǎn)速要根據(jù)加工材料、刀具直徑和電機(jī)的輸出功率來(lái)確定。

3）雕刻中刀具進(jìn)給量要適當(dāng)，防止斷刀。對(duì)于厚度較厚的工件可以分多次切削以保證質(zhì)量[10]。

4）工件的裝夾要合理，避免刀具在加工過(guò)程中與夾具發(fā)生碰撞。另外，加工件夾緊后要在厚度方向上預(yù)留一定的加工余量。

5）加工前，加工原點(diǎn)的選定要合理[11]。

4.3 融入光元素到創(chuàng)意作品

將加工好的浮雕模型進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，用毛刷清理浮雕表面，然后逐次用粗細(xì)不同目數(shù)的木工砂紙對(duì)模型邊緣進(jìn)行手工打磨，要求先用粗砂紙，后用細(xì)砂紙。要順著木的纖維方向打磨，直至理想效果。然后對(duì)模型進(jìn)行著色上光，著色的方法主要是掌握木質(zhì)和花紋在顏料的覆蓋下還依然可見(jiàn)，有些木紋通過(guò)著色更加清晰。著色不僅是為了彌補(bǔ)某些木質(zhì)的不足或缺陷，而且還能起到豐富材料質(zhì)感美和作品形式美的作用，因此在作品上色時(shí)要酌情而定，要求盡量體現(xiàn)出作品內(nèi)容形式的需求，并符合天然木質(zhì)的種種美感。

作品采用兩種形式的照明方式，一種是點(diǎn)光源照明，按照表盤指示位置，設(shè)置十二個(gè)點(diǎn)光源，可以清晰的表示出時(shí)間位置，如圖5所示；第二種是LED光帶照明，將軟線的LED燈帶鑲嵌在表盤邊緣，起到墻壁燈的作用，散發(fā)的燈光柔和，即使在漆黑的夜晚也給人以溫暖，如圖6所示。兩種方式可以通過(guò)遙控器進(jìn)行切換操作，使得人們可以在夜晚也清晰的看清時(shí)鐘，時(shí)間與燈光交相呼應(yīng)。

圖5 點(diǎn)光源照明

圖6 LED光帶照明

5 結(jié)束語(yǔ)

以“時(shí)與光”為主題對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，充分發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)意想象能力，把自己對(duì)于光陰、對(duì)于生活的愛(ài)，轉(zhuǎn)化成為各種鮮活的元素，同時(shí)也融入了自己的文化情感，時(shí)與光的交相呼應(yīng)，蘊(yùn)含了豐富的創(chuàng)意，體現(xiàn)了都市時(shí)尚的生活理念，增強(qiáng)了美觀趣味的視覺(jué)體驗(yàn)，為家居生活增添了幾許藝術(shù)氣息的點(diǎn)綴，同時(shí)也提供了愜意、放松的休閑生活環(huán)境。模型制作過(guò)程以數(shù)控雕刻技術(shù)為基礎(chǔ)，選用天然木材為材料，充分保留了木材特有的紋理特色，采用浮雕形式制作模型主體，使得原本需要更多時(shí)間和人工的制造過(guò)程得以簡(jiǎn)單化，并結(jié)合其他制作工序完成模型制作，不僅縮短了學(xué)生制作模型的時(shí)間，而且極大地提高了模型的美觀度。

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