發布時間：2017-06-05所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 這篇工業設計類論文發表了工業設計教學模型制作課程的發展現狀，模型的種類很多，制作方法也有很多，高中教學中一般是按照材料和用途來分類，論文分析了模型制作工藝課程定位、模型制作的種類和方法以及實際教學中存在的問題，針對這些問題提出了改進措施。
這篇工業設計類論文發表了工業設計教學模型制作課程的發展現狀，模型的種類很多，制作方法也有很多，高中教學中一般是按照材料和用途來分類，論文分析了模型制作工藝課程定位、模型制作的種類和方法以及實際教學中存在的問題，針對這些問題提出了改進措施。
[關鍵詞]工業設計類論文,模型制作,實驗室建設
一、模型制作工藝課程定位
《模型制作工藝》是工業設計專業的一門必修的專業基礎課程，是表達設計理念和設計思維的一種重要方式，是工業設計學習過程中不可或缺的重要環節。通過模型制作工藝課程的學習，直觀地將工業產品設計中的問題展現出來，使學生能夠更加深入地理解設計意圖、推敲產品形態與材料，把握好設計方向;同時，設計中的空間關系、比例關系以及體量關系也在模型制作的過程中被同學們學習、吸收，使后期工業產品設計效果更加完善。在《模型制作工藝》課程中，主要將重點放在兩個方面：一方面是學生對材料的認知與學習。主要是為學生介紹模型制作中常用的材料以及各種材料的物理性質與化學性質;另一方面是模型制作的工藝。通過講述理論知識、現場示范、學生動手實踐三個環節，使學生不僅了解模型制作工藝，而且要熟練掌握模型的制作方法和程序，能夠通過小組合作的形式自主完成模型的制作。
二、模型的種類與制作方法
模型的種類有很多種，在高校教學中一般是按照材料和用途兩種依據來分類，按照材料分為石膏模型和樹脂模型;按照用途，分為研討模型和表現模型。在高校教學中，一般是運用樹脂的材料來制作用于表現的模型。模型制作的方法除了受產品的造型特點影響以外，在很大程度上取決于選用的材料，因此模型制作的方法基本上是依據材料來分類的。在以上五種方法中，樹脂模型翻制法因其材料加工難度低、對制作設備要求低、具有較高的可操作性而成為模型制作工藝課程教學中常用的方法，同時也是模型制作工藝課程教學中的重點和難點。其工藝流程如圖2所示。樹脂模型又叫玻璃鋼模型，樹脂這種材料具有成型快、質地堅硬、方便運輸，表面工藝處理多樣化的特點，也是工業、城市雕塑、城市建設中常用的一種材料。其制作工藝并不復雜，除打磨以外的工藝周期都較短。但是，樹脂模型的制作要嚴格地按照制作流程，任何一個步驟的忽略都會給后續的工作帶來無法彌補的損失和極大的困擾。樹脂模型制作的第一步是塑造泥模，用黏土按照所做模型的大小、形態將泥模塑造完整。
第二步是翻制石膏外模，為了保證開模時外模模面的完整性并減小脫模難度，在翻制石膏外模之前要在泥模表面涂抹一層隔離層，一般選用地板蠟、洗滌精、肥皂水等。然后按照模型的形態將外模分為若干塊，接著用1∶1的比例融合好水與石膏，并在石膏凝固之前敷到泥模表面。在這一步要注意的細節是，首先在涂抹隔離層時，要保證泥模表面的每一個角落都要有隔離層覆蓋。其次，具體將石膏外模分成幾塊要根據模型的具體形態來判斷，原則是要保證關鍵面的完整性，將分型面避開產品模型的關鍵面;其次是要保證開模順利;最后是要確保石膏外模厚度均勻，平均厚度達到8cm以上。
外模翻制完成后，要進行的工作是開模，待石膏完全放熱后，石膏外模強度達到一定程度，這時就可以將模型打開，并將泥模與石膏外模分離，分離后，泥模就失去了作用，石膏外模繼續用來完成后續的工作。開模后，將外模內模面的表面清理干凈，然后涂抹一層隔離層，將不飽和樹脂按照一定的比例與石英粉、催化劑和固化劑融合，攪拌均勻后涂抹到石膏外模內部的模面上，中間夾上玻璃絲布起到固定形體、均勻分布樹脂的作用。樹脂經過與石英粉、催化劑、固化劑的結合，很快就會凝固成型，所以在樹脂調配均勻后要迅速涂抹在模面上。在樹脂的調配過程中要特別注意固化劑和催化劑對皮膚和衣物具有腐蝕性，在操作過程中一定要注意安全。待樹脂凝固后，就要進行脫模，將石膏外模敲碎，就得到表面光滑、整潔的樹脂模型。
按照這種方法和步驟用每一塊石膏外模翻制出樹脂模型，然后用玻璃絲布與樹脂在模型的內部進行貼合的方法將一塊塊樹脂模型合到一起，完成合模工作。完成合模后，模型基本的形態就完成了，最后一個工藝就是模型表面效果處理。表面效果處理的第一步就是打磨，用砂紙等電動打磨工具將模型表面進行粗打磨。粗打磨后，用原子灰將模型表面缺失的部分和凹陷處修補平整。待原子灰干透凝固后，用細砂紙進行精細打磨，打磨到用手摸上去沒有任何的刮擦的感覺就基本符合要求了。打磨完成的模型用噴漆等工藝完成表面裝飾效果后最終的模型就制作完成了。
三、實際教學中存在的問題
經過筆者調查研究發現，國內大多數高校都在大二或大三階段開設模型制作工藝課程，該課程作為設計構思立體呈現的重要方式之一，在教學中具有舉足輕重的地位，它不僅僅是鍛煉學生動手能力和實踐能力的重要途徑，也能極大地提升學生的學習興趣。但是，在教學過程中由于種種實際問題的存在，在一定程度上制約了該課程的教學效果與良性發展。
(一)教學場地限制。模型制作工藝課程在材料的選擇上多采用石膏、黏土、樹脂等工業材料，不適合在學生的設計教室進行教學與實踐，故需要專門的工作室來完成教學、實踐等相應的工作。大部分高校雖然都具有專門的模型制作的工作室，但是在工作室的水電配置上卻缺乏一定的規劃，水電供給設備位置固定且數量較少，很多工具無法連接電源，即使能夠接上電源，工作室也會呈現出電線雜亂的現象，增加了工作室的安全隱患。同時，垃圾處理也成為教學場地建設中的一個重要難題。筆者走訪國內不少高校，在工作室角落里或其周邊或多或少都會堆著模型制作過程中產生的垃圾或者半成品。模型制作所用的材料往往是一次性產品，不能夠回收利用，且用量及垃圾產生量較大，普通垃圾桶不能滿足模型制作室的垃圾處理需求，若垃圾得不到有效地處理不但會影響環境美觀，而且會污染環境。
(二)課時安排及教學方法有待優化。隨著教學改革的深入，學生的綜合素質得到了越來越多的重視，許多課程的課時量被壓縮，模型制作工藝課程也包括在內。課時的減少以及課程安排分散等弊病嚴重影響了模型制作工藝課程的教學效果。模型制作過程由于受材料特性的限制，導致其制作時間的把控非常嚴格，這一點尤其體現在石膏外模的翻制和樹脂的鋪澆工序上，因為石膏和樹脂的凝固時間很短，所以必須在其凝固前完成相應工序。而模型后期的打磨過程是需要較長時間進行的，如果總是用碎片時間來進行，打磨工作就失去了連續性，可能在這次打磨的時候就忘記了上次打磨時出現的問題或者要修改的地方，降低了學習效率。除此之外，由于樹脂模型制作工藝相對復雜，細節較多，往往一個小小的失誤就將之前的工作全盤否定，必須從頭再來。
(三)教學設備及材料缺口大。模型制作工藝課程，一般是學院配備相應的設備機器，但是由于設備數量有限，學生只能分批、輪流使用，很多時間就浪費在了等待上。除此之外，學生做作業所需材料一般由學生自費購買，模型制作工藝復雜，所需要的材料種類多，數量大，花費較高，這對家庭經濟困難的學生來說負擔比較大。
四、改進方法
針對以上問題，提出幾點對于模型制作工藝課程設置及實驗室建設的改進建議。(一)規范教學場地。對于教學場地進行合理劃分，劃分為討論區、干區、濕區、用電區。討論區配備簡易桌椅、白板、投影儀以及筆記本電腦，供師生們討論方案，進行理論教學;干區用于學生進行不涉及水的手工操作;濕區相對于干區設立，用于大量用水的操作，如打泥漿、翻制石膏外模等工藝;用電區則是井然有序地安置多個插座，供學生們用手動電動工具進行模型表面打磨、鉆孔、噴漆等工藝。另外還要設置好垃圾臨時堆放區，以及在工作室之外的垃圾填埋區，對垃圾進行合理、環保的處理。除此之外，在教學場地的建設中要著重注意實驗室的通風通道的設置，不飽和樹脂等材料在使用過程中會揮發出一些有害氣體，若工作室長時間得不到良好的通風會使學生產生頭暈、惡心等不良反應。
(二)優化課時安排和教學方法。將模型制作工藝課程歸并為專業實踐課程，課時集中安排二至三周的時間，讓學生用固定的連續時間來完成模型制作工藝的學習并完成模型作業。集中的時間一是可以滿足材料的特性，二是學生能夠安心投入到課程的學習中，避免了由于課程安排不集中而來回更換工作服、更換課程教室的麻煩。同時教師在教學過程中應采用豐富的教學形式，透徹的講解、展示制作過程，避免學生不斷地返工，喪失積極性。
(三)規范教學設備。合理增加設備數量，并安排專人管理工作室以及教學設備。同時劃撥一定的經費補貼學生的材料購買費，一方面減少學生的經濟壓力;另一方面激發學生的學習興趣。結語雖然在計算機技術蓬勃發展的背景下，計算機輔助設計、3D打印技術日漸成熟，但是模型制作工藝課程帶給學生們對于材料的認知以及傳統模型制作工藝的學習與傳承是無法被替代的，因此，優化模型制作工藝課程設置和教學方法，加強工作室的建設、管理和使用工作依然迫在眉睫。
參考文獻：
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3.郭愛蓮,王海鋒.工業設計模型制作實驗室建設與管理探索.教育教學論壇,2013.4.
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作者：咼智強 王亞楠 單位：山東科技大學
推薦閱讀：《工業用水與廢水》(雙月刊)創刊于1970年，是經國家科學技術部批準，全國化工給水排水設計技術中心站主辦，國內外公開發行的專業性期刊。
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