《模型制作(Ⅱ)实验指导书.doc

《模型制作（Ⅱ）--外观模型》
实验指导书
（工业设计专业）
一、题目：小型机电产品外观模型的设计制作
二、题目简介
⒈小型机电产品是指小型器械（台式电话机、便携式医疗器械等）、手用电动工具（手电钻、手电刨等）、小家电（电吹风、手电筒等）等类型的产品。
⒉使用材料不限。推荐使用石膏、泡沫塑料、ABS板材。
⒊设计要求：
⑴创新设计或改进设计；
⑵形式、规格不限；
⑶外观形态基本能体现操作功能；
⑷符合设计美学法则，符合人机关系。
三、完成形式
⑴A4幅面的设计效果图一张；
⑵外形结构图；
⑶按图纸制作且与图纸一致的模型一套。
四、要求
⒈图纸要求
⑴具有透视效果的方案草图
⑵外形结构图用正式图纸绘制且必须符合规范。
⒉制作技术要求
⑴按图纸加工，尺寸偏差±0.5／100；形状偏差±0.5／100；
⑵表面光整洁净，无明显缺陷，圆弧过度均匀一致，无明显加工痕迹；喷涂后漆膜均匀一致。
五、制作程序
⒈确定题目
⒉根据选题进行调查研究
⒊构思方案，绘制草图
⒋方案论证，确定最终方案
⒌绘制效果图和外型结构图
⒍选择材料，制定制作方案
⒎加工零件
⒏装配
⒐外观装饰
⒑检验
六、成绩评定原则
⒈设计：30﹪
若有好的创新（或创新意识）可加分。
⒉制作：70﹪
其中：
⑴模型与图纸的一致性：40﹪；
⑵模型外观形态：60﹪
⒊学习态度对成绩的影响：
⑴严重违反纪律且教育不改者；
⑵违反操作规程经教育不改者或造成事故者；
⑶不按时完成作业且无正当理由者
有以上行为者成绩为不及格。
七、制作举例
题目：设计并制作微波炉的外观模型。
颜色说明：箱体为驼灰色，操作面板和门框为深驼灰色，旋钮为浅蓝灰色，透明窗口背景为黑色。

制作过程：
㈠设计
根据题目要求进行微波炉的设计，在调查研究的基础上制定设计方案，用A4幅面的图纸绘制出设计效果图；绘制施工图。（如微波炉外形图和外形结构图所示，因篇幅和便于说明，举例附图并未按要求绘制效果图）。

㈡根据外形结构图制定制作方案
此微波炉的外观模型可有多种制作方案，归纳后有两种较为可行：⒈石膏模型；⒉塑料模型。石膏模型材料低廉，制作简单，但表现不够细腻。塑料模型表现丰富，形态逼真，但材料较为昂贵，制作过程复杂。
下面介绍石膏模型与塑料模型的制作过程。
㈢石膏模型
⒈形体分析
分析图纸可以看出，此微波炉可以分为六种形体，十一个构件：主体部分为四棱柱；门为倒圆角的四棱柱；操作面板为倒圆角的四棱柱；旋钮为半球切割而成（三个）；脚为圆柱体（四个）；门把手为球壳的一部分。
⒉制定制作方案
方案1：整体浇注后雕刻（减法成型）。特点：整体性好；材料消耗大，雕刻加工量大。
方案2：按形体分别制作后装配（粘接，加法成型）。特点：制作分散，单个零件容易损伤；节省材料，雕刻加工量小。
一般情况选择方案2，下面以方案2为例说明以石膏制作微波炉模型的制作过程。
⒊准备材料
⑴计算石膏用量及其它材料用量
石膏的比重为1.6。考虑每边预留5㎜的加工余量。
①石膏四棱柱重量：
410×310×260＝33046（cm3）
33046×1.6≈53（㎏）
②其余石膏构件重量约为1㎏。
由计算可知四棱柱需要的石膏量太多，且重量大不宜于加工。故改为中空的石膏模型。空心部分用泡沫塑料填充。
取泡沫塑料的体积为：310×210×160＝10416（cm3）
③空心石膏四棱柱重量：
（33046－10416）×1.6≈37（㎏）
除去水的重量约23㎏，则需要石膏粉的重量约为：23×0.8＝18.4㎏。
④总共需要19㎏石膏粉；约24㎏水；泡沫塑料300×200×150。
⑤其它材料
木板：2-20×4100×3100，2-20×3100×2600
油毡：450×350一块
白乳胶：1瓶
涂料：醇酸漆（白色0.5㎏，红、黄、蓝、黑各少许），松节油1瓶。
⑵制作石膏样模
用木板钉成410×310×260的无底盒子，用油毡将盒底封住，把泡沫塑料固定在盒子的正中央。
⒋浇注石膏形体
①按计算的用量称量好石膏粉和水；
②将石膏粉缓慢地倒入盛有水的容器内，静置稍许；
③用手充分搅拌；
④感觉石膏浆发热变稠并开始凝固时将其浇入样模中，同时轻轻拍打样模四周使气泡逸出；
⑤待石膏浆完全凝固后脱掉样模。
其它石膏构件亦照此法制出石膏毛坯。
⒌雕刻加工
⑴划线：按照图纸用划针划出加工线；
⑵粗刻：用刀具按线留出1㎜的精加工余量雕刻；
⑶精细修整并打磨：雕刻至划线位置；修补；充分干燥；用粗布拉磨直至表面平整，注意保证尺寸精度、位置精度和尺寸精度。
⒍粘接，装配
⑴划出装配位置线；
⑵把粘结构件的粘结面涂上白乳胶；
⑶粘结。顺序按旋钮、脚、门把手进行。
⒎整体打磨：待胶液完全干燥（约24小时）后用粗布拉磨表面，直至表面出现光泽、手摸无白色粉尘为止。
⒏表面涂饰
⑴检查模型表面是否存在缺陷，若无则进行下一步；
⑵调配油漆；
⑶涂刷：若有多种颜色，先涂刷小面积，后涂刷大面积。
①刷底漆；
②打磨：待底漆完全干燥后，用细水砂纸醮水打磨，表面的每个位置均要打磨到，但不能现出底色，抹净晾干；
③刷面漆。
⒐检验。
㈣塑料模型
塑料模型可以采用两种方式：⒈泡沫塑料模型；⒉硬质塑料模型。
泡沫塑料模型材料便宜，加工方便表面处理容易，适合制作外观模型。硬质塑料模型材料较为昂贵，加工复杂，多用于制作结构模型和样机。
下面以硬质塑料为原料，介绍其外观模型的制作方法。
⒈准备工作
⑴分析图纸，制定制作工艺；
⑵计算材料，编制材料表：
①箱体使用3㎜的ABS板材，用量为
2-≠3×411×311
2-≠3×411×261
2-≠3×311×261；
②旋钮圆周使用≠1的ABS，其余可用≠2或≠3的ABS；
③支撑脚使用的材料与旋钮相同；
④门把手使用≠2×160×30的ABS；
⑤门（透明窗）使用≠2×266×151、≠2×4×41的有机玻璃各一块；
⑥粘结剂：三氯甲烷200ml；
⑦涂料：
聚氨酯漆（可用硝基漆代）：白色400 ml，红、黄各30 ml，蓝色50 ml，黑色20 ml；
天那水：600 ml。
⑶准备工具
①勾刀：裁断勾刀1把，划槽勾刀（≠1）各一把；
②锉刀：
平锉：250、150各一把；三角锉：150 一把；半圆锉一把；什锦锉一套；
③手用钢锯一把；
④注射器（5ml）一支；
⑤划针一支（可用自行车轮辐条磨制）；
⑥200＃砂布、400＃水砂纸各二张；
⑦量具：
钢尺：1000、300各一把；直角尺一把；圆规一把。
⒉备料：根据材料表用勾刀下料。注意塑料板的正反面。
⒊粗成型
⑴划线：在裁好的板料上按图纸要求的尺寸划线；
⑵钻孔：
①用Φ3的钻头钻出3×40槽两端的孔；
②用Φ12的钻头钻出透明窗口的四角；
③用勾刀划出3×40槽；
④用勾刀划出透明窗口，注意不能损伤R6的圆角。
⑶用锉刀修整板料周边，注意①保留划出的尺寸线；②锉出的边必须与板料的大平面垂直。
⑷粘结：
①有机玻璃的背面喷涂黑色油漆；
②将有机玻璃与门粘结固定；在有机玻璃正面贴上保护膜（纸）以避免划伤；
③箱体的粘结：后面板为固定件，首先将下面板与后面板粘结，其次将左、右面板与后、下面板粘结，再次将上面板与后、左、右面板粘结。此时可得到一个无前面板的盒子。将盒子与前面板粘结处的四边（上、下、左、右）锉平，将前面板与之粘结。
注意：
a.粘结顺序不能随意。由上面的顺序可以看出粘结的结果：后板盖下板；左、右板盖下、后板；上板盖左、右、后板；前面板盖上、下、左、右板。
b.塑料板材的正面朝外。
c.粘结时保证各板之间成直角。
d.操作时使用粘结剂不可过多或过少，控制方法：把需粘结的两块板材临时固定三至四点，然后使之倾斜注射粘结剂，让粘结剂自然流动填充接缝。检查方法：注射完粘结剂后稍停片刻，垂直用力（不必太大力）挤压相粘结的板材，若挤出的胶状物均匀分布，则粘结良好。
⒋粗加工
⑴划线：在粘结好的箱体上按图纸划出加工线（包括圆角）。
⑵锉削：按照划出的加工线锉出图纸上的尺寸，保留尺寸线。
※圆角（R＜20）的加工有三种方法：
①局部加厚锉削法：即把需要做成圆角的部位局部用ABS粘结加厚到大于圆角半径的尺寸，待其干燥后直接锉出需要的圆角。
②开槽弯曲法：在板材的背面用勾刀割出等距（7～10㎜，R大取大值）、等深（约为板厚的0.6～0.8倍）的通槽（槽宽必须平直，深度必须相等），在槽内注入溶剂，待溶剂使板材软化后直接弯折成所需的圆角。
③热成型法：将塑料薄板（1～2㎜）加热到110～120℃后用预先做好的木（石膏）模型内加压力，冷却后即可得到所需的圆角。
⒋精加工
精加工是使用砂布（纸）对模型进行打磨，使之达到图纸要求的尺寸和形状，同时为涂饰作预处理。
⑴用200＃砂布粗磨。
⑵用旧的200＃砂布细磨。
⑶修补。对模型表面的缺陷（缝、划痕、损伤部位，等）用腻子修补。
⑷用划槽勾刀在前面板与上、左、右面板交界出划出宽1.5㎜、深2㎜的分割槽。
⑸用400＃水砂纸醮水打磨，直至看不出磨花的痕迹，摸不出接缝。保持清洁待用。
旋钮、脚和门把手均按上述方法制作完成。
⒌表面涂饰
⑴箱体、操作面板、门喷涂驼灰色底漆；干燥，用旧的400＃水砂纸打磨。
⑵操作面板和门喷涂深驼灰色面漆；干燥。
⑶用纸胶带保护操作面板和门的已涂饰表面。
⑷箱体部分喷涂驼灰色面漆；干燥。
⑸旋钮喷涂浅蓝灰色底漆；干燥；打磨。
⑹旋钮喷涂浅蓝灰色面漆；干燥。
⒍装配
⑴划装配位置线。
⑵粘结箱体和脚。
⑶粘结旋钮。
⒎检验。
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