陳本茁

（江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

0 前言

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

在色彩繪畫時， 畫紙一般用膠帶固定在畫板上,以便畫紙平整并可在畫面完成后去除膠帶留下整齊邊框，但此過程操作費力費時，較為麻煩。

本文在三維設(shè)計軟件CREO 強大的參數(shù)化仿真建模和裝配模塊中設(shè)計完成一種新型美術(shù)色彩繪畫專用畫板，完美解決畫面快速干燥和畫紙固定問題。

1 在C RE O 環(huán)境下美術(shù)色彩畫板的設(shè)計過程

1.1 色彩畫板設(shè)計原理及結(jié)構(gòu)分析

色彩畫板示意圖如圖1 所示。色彩畫板整體外形仍沿用傳統(tǒng)板式形狀， 其內(nèi)部設(shè)計成中空腔體結(jié)構(gòu)，在畫板背面設(shè)置一個吹風(fēng)風(fēng)扇，其正面也設(shè)置一吹風(fēng)口，面板上布置多個透風(fēng)孔，其目的是使畫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，這樣便可對畫面的正面和背面同時或選擇性吹風(fēng)。采用風(fēng)量大、噪音小的靜音風(fēng)扇，吹風(fēng)時風(fēng)力均勻，在確保畫面的質(zhì)量和最佳效果的前提下達(dá)到快速干燥的目的； 在畫板的面板1 上布置鐵質(zhì)導(dǎo)磁片，使用軟磁鐵來代替膠帶固定畫紙，可輕松方便地安裝或取下畫面，操作簡單快捷、方便，并可有效避免拆取過程中對畫面的損壞[1-2]。

色彩畫板從結(jié)構(gòu)功能上分析分為供電、 背面吹風(fēng)、正面吹風(fēng)、畫紙固定四個部分。 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 等分別安裝在畫板腔體內(nèi)，如圖1 所示。

圖1 色彩畫板示意圖

1.2 色彩畫板建模設(shè)計

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

1.2.1 面板的零件建模

畫板的面板采用質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)較高的鋁合金板材加工而成（見圖2）。 打開CREO 三維設(shè)計軟件進入“零件”建模設(shè)計模塊，輸入零件名稱后選用公制模板進入零件設(shè)計環(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寬外形后輸入厚度尺寸50 mm，即繪制出面板的實體幾何外形。 然后選擇“抽殼”命令，輸入薄壁厚度2 mm 完成實體抽殼。 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，建模完成后的色彩畫板的面板如圖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)簡單，實際上是一塊厚度2 mm 的四方平板， 在其中心位置設(shè)置一個直徑60 mm 的風(fēng)扇吸風(fēng)孔1，數(shù)個風(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（見圖3）。

1.2.3 風(fēng)扇建模設(shè)計

美術(shù)色彩畫板設(shè)計使用的風(fēng)扇采用有靜音結(jié)構(gòu)特點，運轉(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

吹風(fēng)軟管（見圖6）是色彩繪畫進程中，繪畫者根據(jù)畫面干濕程度的需要手持軟管隨機對畫面進行吹風(fēng)干燥。 軟管體2 的建模方法過程如下：新建零件，點選“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，點擊“掃描”，進入掃描環(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程相對簡單，受篇幅所限，不再另作表述。

1.3 色彩畫板裝配設(shè)計

完成零件建模設(shè)計后，利用CREO 提供的“裝配”模塊，可方便地實現(xiàn)模型零件的組裝，零件裝配的過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整體并能滿足設(shè)計功能要求。

點擊“新建”，選擇“裝配”輸入名稱并取消默認(rèn)模板，點選“mmns asm design”即進入了裝配環(huán)境。 點選“組裝”命令，選擇底板2（見圖7）為基礎(chǔ)元件，采用默認(rèn)的約束后確定即完成第一個元件（底板2）的安裝。繼續(xù)點選“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)色彩畫板裝配圖（正面、背面）

2 色彩畫板的應(yīng)用

根據(jù)需要選擇4K 或8K 幅面的色彩畫紙， 把畫紙鋪設(shè)在畫板的面板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)，即可把畫紙固定與色彩畫板上進行繪畫創(chuàng)作。

繪畫中需對色彩畫面進行吹風(fēng)干燥時，打開吹風(fēng)風(fēng)扇開關(guān)按鈕6， 吹風(fēng)風(fēng)扇3 即可接通電源旋轉(zhuǎn)，外界空氣則進入到畫板的腔體內(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色彩畫面的背面進行吹風(fēng)則使空氣流動，從而使畫面的背面快速干燥，畫面背面的潮濕空氣也會經(jīng)過通風(fēng)槽10 或透氣孔吹出。當(dāng)渦輪風(fēng)扇開關(guān)處于通電狀態(tài)時渦輪風(fēng)扇4 便會啟動，手持軟管5 吹風(fēng)口對畫面正面進行吹風(fēng)干燥。

3 結(jié)論

利用CREO 三維設(shè)計軟件對美術(shù)色彩畫板的結(jié)構(gòu)組成和設(shè)計原理、 設(shè)計過程等方面進行了詳細(xì)論述。 設(shè)計研究后證明，美術(shù)色彩畫板采用充電電池為風(fēng)扇提供電源，充滿電量可滿足繪畫時間要求。 畫面的正面和背面能同時或選擇性吹風(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紙的創(chuàng)新設(shè)計，使固定和拆卸畫面操作簡單方便、快捷。