基于CREO 的美術色彩畫板設計

陳本茁

（江蘇師范大學科文學院，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，而傳統美術畫板常采用實心木質材料，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干燥設備，額外增加了負擔。

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。

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

1 在C RE O 環境下美術色彩畫板的設計過程

1.1 色彩畫板設計原理及結構分析

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板式形狀， 其內部設計成中空腔體結構，在畫板背面設置一個吹風風扇，其正面也設置一吹風口，面板上布置多個透風孔，其目的是使畫面的背面獲得均勻吹風從而盡快干燥。采用可充電電池為風扇提供電源，這樣便可對畫面的正面和背面同時或選擇性吹風。采用風量大、噪音小的靜音風扇，吹風時風力均勻，在確保畫面的質量和最佳效果的前提下達到快速干燥的目的； 在畫板的面板1 上布置鐵質導磁片，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]。

色彩畫板從結構功能上分析分為供電、 背面吹風、正面吹風、畫紙固定四個部分。 由面板1、底板2、風扇3、渦流風扇4、吹風管5、開關6、導磁片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構，渦輪風扇4、風扇3 等分別安裝在畫板腔體內，如圖1 所示。

圖1 色彩畫板示意圖

1.2 色彩畫板建模設計

色彩繪畫創作、 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，由于設計要求其具有空腔結構的特點，確定其外形為尺寸600 mm×400 mm×50 mm。利用CREO 軟件的建模設計模塊分別對色彩畫板的各部分零件進行建模設計。

1.2.1 面板的零件建模

畫板的面板采用質量輕、導熱系數較高的鋁合金板材加工而成（見圖2）。 打開CREO 三維設計軟件進入“零件”建模設計模塊，輸入零件名稱后選用公制模板進入零件設計環境。 選擇“拉伸”命令，選擇基準平面，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磁鐵條的凹槽2、渦輪風扇槽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

底板結構簡單，實際上是一塊厚度2 mm 的四方平板， 在其中心位置設置一個直徑60 mm 的風扇吸風孔1，數個風扇、渦輪風扇的固定螺釘孔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 風扇建模設計

美術色彩畫板設計使用的風扇采用有靜音結構特點，運轉平穩、大風量地吹風扇和渦輪風扇。分別使用CREO 零件建模模塊中的“拉伸”“旋轉”命令創建出風扇及渦輪風扇的主體、風扇支架、護罩、外殼、固定孔等特征，選擇“拉伸曲面”命令依次建立各風扇扇葉的曲面特征（見圖4、圖5）。

圖3 底板

圖4 風扇

圖5 渦輪風扇

1.2.4 吹風管建模設計

吹風軟管（見圖6）是色彩繪畫進程中，繪畫者根據畫面干濕程度的需要手持軟管隨機對畫面進行吹風干燥。 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，根據吹風軟管的幾何尺寸定義草繪出一條曲線，點擊“掃描”，進入掃描環境，選擇曲線，選擇可變截面掃描，草繪掃描截面，標注定義軟管的尺寸外徑15 mm 和內徑13 mm，點擊“工具”——“關系”，給內、外圓添加關系式：

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接口1 和吹風口3 的幾何特征進行建模，即得到吹風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 色彩畫板裝配設計

完成零件建模設計后，利用CREO 提供的“裝配”模塊，可方便地實現模型零件的組裝，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計功能要求。

點擊“新建”，選擇“裝配”輸入名稱并取消默認模板，點選“mmns asm design”即進入了裝配環境。 點選“組裝”命令，選擇底板2（見圖7）為基礎元件，采用默認的約束后確定即完成第一個元件（底板2）的安裝。繼續點選“組裝”命令按鈕，選擇風扇組件3 并調整至裝配放置狀態，在“自動模式”下選擇風扇底平面與底板平面“距離”約束輸入距離為“0”，風扇底平面即與底板貼合。選擇風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。繼續新建一個約束，風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、渦輪風扇4、吹風軟管5、導磁鐵片7 以及各固定螺釘等各元件的安裝。

圖7 美術色彩畫板裝配圖（正面、背面）

2 色彩畫板的應用

根據需要選擇4K 或8K 幅面的色彩畫紙， 把畫紙鋪設在畫板的面板1 上，使用軟磁鐵與導磁鐵片相互吸合并調整至合適狀態，即可把畫紙固定與色彩畫板上進行繪畫創作。

繪畫中需對色彩畫面進行吹風干燥時，打開吹風風扇開關按鈕6， 吹風風扇3 即可接通電源旋轉，外界空氣則進入到畫板的腔體內，吹風風扇3 吹出的風經分布在面板上的透氣孔對色彩畫面的背面進行吹風則使空氣流動，從而使畫面的背面快速干燥，畫面背面的潮濕空氣也會經過通風槽10 或透氣孔吹出。當渦輪風扇開關處于通電狀態時渦輪風扇4 便會啟動，手持軟管5 吹風口對畫面正面進行吹風干燥。

3 結論

利用CREO 三維設計軟件對美術色彩畫板的結構組成和設計原理、 設計過程等方面進行了詳細論述。 設計研究后證明，美術色彩畫板采用充電電池為風扇提供電源，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， 可獲得均勻風力，而且噪音低，完美達到畫面快速干燥的目的。使用軟磁鐵與導磁鐵片吸合后固定畫紙的創新設計，使固定和拆卸畫面操作簡單方便、快捷。