工业产品模型制作工艺.

工业产品模型制作工艺
（一）石膏材料的模型制作技法
一、石膏模型的成型方法
一般常用的成型方法有浇注成型法，塑造加工成型法，刮削成型法（模板、刮型箱、旋转）。

1．浇注成型法
（1）湿法浇注石膏型坯在浇注石膏型坯时，将水的比例适当增加一些，使模坯不易很快干，便于雕削塑造，视气温高低，每次工作结束后，用块湿布盖上以保
持湿润，以利下一次再继续塑造加工。

（2）干法浇注石膏型坯浇注、翻模方法与湿法浇注相同，所不同的是，水的比例少一些，凝固时间快。

为增加强度，可在浇注厚度范围内加入一些纤维或绒麻，
注意不要使其暴露在加工表面部分，以免影响加工。

（3）平板浮雕浇注成型采用黏土或油泥塑造，再用石膏浇注而成，属于一种浮雕半立体形象。

加工技法是依照图纸尺寸，用一块稍大于图形的表面平滑的垫板，如做一个方形的模坯，用四块围板或围框，再将围块用钢筋夹子夹好，底部一半布
满和熟了的黏土，也可采用经过筛选的细砂做垫底（用少量水混合均匀，不能太湿
或大干。

切记用砂垫底塑造形体时，不要涂刷脱模剂）。

根据设计图形，在围板内
的形体塑造好后，经反复观察不再修改时，涂刷一层脱模剂，若用肥皂溶液、片胶
漆或凡土林等涂刷，应多涂几遍，直到表现出光亮时为止。

余留在边角地方的脱模
剂液，应用海绵或吸水纸吸干，以免影响形体轮廓。

待稍干后可以浇注翻模，称一定数量的石膏粉（视形态大小而定），准备适量比例的水，先将水倒入桶内，再将石膏粉慢慢倒入，徐徐搅拌，在较短时间内
（2～5分钟），清除硬块与坨状石膏粉（根据需要在板内形体上可放少量麻城纤维
丝，以增加强度），而后浇注在塑造形体上，一般 15～30分钟，此时石膏表面有
些发热，可进行脱模，稍加修饰后，平板浮雕模型完成。

2．塑造加工成型法
即“减法”成型，将浇注好的基本模坯，进行“毛坯”加工。

此法与干湿浇注成型法相似，不同的是要在毛坯上绘制出图形轮廓线，用雕刻刀直接在石膏上雕刻成型，步骤为先方后圆，先整体后局部，逐步完成。

3．模板刮削成型法
用模板挤压已制好的并相当湿润的石膏毛坯初塑成型。

模板成型的用具由滑动模板和模板架构成。

使用模板挤压石膏毛坯前，首先在毛坯上画好与导边的距离，挤压时用双手平衡地拉动整个模板，紧贴着导边慢慢地在石膏毛坯处逐层地刮削，切出所要的形状。

拉动时按同一方向进行，不可来回刮动。

每次刮削后，应迅速把模板上的石膏清除，并常在毛坯上喷洒些水雾，以使切削边缘更加光滑。

4．刮型箱刮削成型法
将石膏浇注成初形后，再用刮形箱刮削成型。

5旋转刮削成型法
是将石膏毛坯固定在旋转成型机转轮上，制作者手持刀具或样板在刀架上进行石膏（或泥坯）的切削加工，这种方法可用于制作各种圆、平面、圆筒、圆柱形状的回转体模型
二、石膏模具的种类与制作
石膏模具大致分为三种，即阴模、阳模、对合模，也可分为死模与活模，死模为一次性模，又叫破碎模，翻制一次性脱模后，就不再用了，活模可以连续批量使用。

（1）阴模与阳模采用单开口的模具来浇注成品，这种模子具有内四的空腔称阴模。

可浇注实心的制品，常用于制作单面浮雕或某些无倒角制品。

阳模又称凸模，模具呈凸出形状，制品的凹入外壳，即是与凸模接触的地方。

（2）对合模是由阴模和阳模所组成的模具，当凹凸两半模件对合时，其中留有空腔部分，就是制品的厚度。

（3）脱模与分模线的确定石膏模型按制品的不同形状和要求，可采用一件模、两件模、三件模等，模子的件数愈少愈容易分模，一般多采用两件模。

两件以上的
分模的模具设计，关键是定出合理的“分模线”。

如制作圆球体时，可受“自然位置”的约束，尽量考虑两个模件能以相对（相反）方向抽脱开为前提，要找出原型上的倒角，并要避开倒角，找出便于脱模的位置，再定出分模线。

两件模的分模线的取得方法是：在基准平面上，采用直角尺沿着原型边缘接触平行移动画线法，其操作是在直角尺的一边涂上颜色，然后沿工作台面平行地移动直角尺，利用直角尺经着色的角边接触到模型外边的最高处，画出痕迹，这种迹线就是两件模件的分模线。

特种模型的分模线的确定，主要靠观察分析。

一般从“原型”的前后、左右、上下六个方向，作为基础进行观察分析，特殊情况可用倾斜方向脱模。

通过分析后，用铅笔在原型的最高点面画出分模线，再定出所需的模件块数。

三、石膏模型的制作方法与步骤
下面以中型面包客车的石膏模型制作为例，介绍其成型全过程。

1．准备工作
（1）图纸准备从构思的草图中，精选l～2张作比较，最后筛选确定定型方案，绘制效果图及零件尺寸图和组装图。

（2）材料准备作出详尽的材料需求计划，列出材料清单，将明细表中各种材料名称、规格、型号。

数量或代用品等，分类注清楚，利于采购人员按先后顺序和需求进行采购。

（3）工具与设备塑料盆、塑料提桶。

水勺、量筒、毛刷、脱模剂盛装盆、分模胶片（数片）、围板多块。

雕塑工具一套。

量度尺、钢板铲。

钢丝夹（数只）、木锤、效刀、钢丝钳、喷枪、喷灯、电烙铁等。

还有砂轮机、烘烤箱、空压机、电焊机等设备。

2、塑造形态
（1）先塑造出厚型胎模，大多以黏土或油泥材料进行制作。

塑造形态以浇注石膏浆成型，先翻出阴模，然后再以湿法翻制浇注一块稍大于原型的实体，或用减法雕塑加工成型。

3．制作步骤
（1）先将塑造完工的黏土（或油泥）“原型胎模”，放置在一个平台或平板桌上，作翻模前的修整，将细部轮廓凹槽凸面缝隙处作进一步清理。

采用以多块“活
模”（破碎模）形式来浇注阴模，这种制模快速省工，较容易脱模。

（2）根据“分模线”插脱膜胶片。

如一台小型面包车模型，可看成是一个长方体形状，四个侧面，一个盖板，一个进出车门，整个车型共分六个大面，每个面的边缘处，就成为自然“分模线”。

为便于脱模，可采用薄塑料片或废X光胶片、金属薄片等，根据形体大小剪切成长条形分模胶片，插于“原型胎模”中的“分模线”处。

在“原型胎膜”及胶片两面，涂刷脱模剂l～2遍（隔离剂），大多以浓肥皂溶液或凡上林替代。

（3）分两次浇注阴模。

配比汽车模用的石膏与水混合比为100：30～10O：40。

调配时先用盆盛装适量水，操作时将石膏粉慢慢倒人水盆中，用木棒或手迅速搅拌，使浆内无块状为宜，为增加强度，可适当加入一点乳白胶和匀。

一般石膏与水的配比关系是：注浆用模，石膏粉与水的比例为100：70～100：80；压坯用石膏粉与水的比例为100：60～100：70；石膏母模石膏粉与水的比例为 100：30～100：40；根据一般的经验，常采用1：2：1或1．35：1比例，这样的比例软硬程度适当。

分两次浇注阴模，第一次迅速按“分模线”一块～块地将石膏浆泼洒到胎模表面，此层不要太厚。

第二次石膏浆要采用配比浓度稍大点的石膏浆进行。

一般浇到l～3cm厚度时即可停止。

分模处和大面积处可稍厚一些。

（4）阴模脱模约30分钟左右，浇注的石膏浆凝固后产生热量（用手即可感觉到）便可进行脱模。

脱模时用手持平口钳，把插入分模线内的胶片拔出，并用铲刀将模边沿铲齐，直到能看见分模线为止。

可在缝隙中灌一些水然后轻轻敲击，直到松动模块全部脱开。

（5）修整阴模表面。

在翻模过程中，石膏模内壁会出现一些气泡及凹凸面等缺陷，需要进行修补。

铲去多余部分，用石膏粉调浆填补洞孔，修整轮廓边线。

常用粘接修补的方法有：
①在粘接件本身较湿时，用石膏粉调浆自行粘接效果较好。

注意要将两个断面或粘面除去灰尘和污物，把浆倒入两个粘接面粘接，用稍重物压紧或用绳子捆紧，待干后即会牢固。

②以石膏粉与乳白胶调和匀，然后倒入两端粘接面压紧捆牢，干后即可牢固。

③石膏模件或模型本身已于透，将两个被粘面清理干净，并抹徐乳白胶，压紧或捆牢，干后即可牢固。

填补的方法是，将回坑缝隙、气泡等处理清理干净，然后用水湿润，再用毛笔或小毛刷蘸石膏粉填补，干后用砂磨平即可。

④喷刷脱模剂。

将捆绑牢靠的模块翻转，放置一平台上，将下部填塞泥土垫稳，再将阴模内腔表面喷刷脱模剂。

（6）组装阴模及浇注阳模实体用浇注阴模的方法进行，只是调配石膏粉与水的比例时，水稍多一点（浆稀些），泼洒石膏浆至内壁上，步骤是先左后右，先角边后大面积，最后将底部按顺序泼洒l～3遍。

对人型石膏模，为增强模型整体强度，应在模型内壁上放一些细钢筋或粗铁丝，作加强骨架的筋条，再用石膏粉浸沾麻绒或纤维丝，粘附在筋条表面，然后泼洒石膏浆2～3遍，一般厚度达2．5cm 左右即可。

（7）表面修补与涂饰。

开模时首先将模型翻转放平，松开绳索或铁丝，用铲刀清出堵塞在缝隙中的粘泥，以及边缘的石膏碎屑。

打开阴模取出实体模型，方法与上述开阴模一样，同时也要注意外形修补，使之达到设计要求。

①涂饰前必须把模型上的大小缺陷修补好，打磨抛光，并使其干燥，可利用太阳照晒、自然通风或用电吹风、电烘烤箱来烤干，切记不能升温太急和太高。

②涂饰底漆。

待石膏阴模于透后，进行粗砂磨，再刮涂腻子灰修平。

刮涂多次，再刷漆，效果更好。

③配色与涂饰。

可以配色图或效果图为依据，合理调配，采用各类油漆和广告颜料进行。

刷涂颜料一定要调一点树脂胶溶液，或罩刷一层透明清漆，以增强粘附能力。

由于里面含油质膜的缘故，其色彩的纯度、明度都会降低。

④喷涂面漆一般都要进行2～3次。

每次喷完后，以水磨砂纸带水磨。

如有高档的光泽要求，可利用砂蜡细磨，然后用油蜡反复多次抛光，就会获得最佳的细腻肌理表现。

⑤混合着色。

模件还未成型前，在水中加入某种颜色后调石膏粉，这样具
有颜色均匀，内外不变色，不脱落之优点。

也可用调色粉同时着色，虽颜色不均匀，但能获得美丽的大理石花纹效果。

如果石膏模型不涂饰颜色，要保持原来肌理效果，只要稍加磨光，而后再用粗布蘸石膏粉在表面来回擦拭，便可得到一定光泽。

内外部件配套及装饰，首先
对整体模型按总图纸要求进行统一规划和修整，然后根据设计要求，按比例尺寸作
内外部件配套，如汽车的方向盘、仪表。

座椅、灯具及挡风玻璃、刮水器、后槽玻
璃等。

还可对一些细小装饰部分作装饰材料纸贴表现，并配以适当的标志，整件设
计制作就告结束。

（二）木质材料的模型制作技法
木材工艺在产品样机模型制作中是重要的加工手段，由于木材资源丰富，其材质特性优越，坚韧适中易加工，给产品设计带来了很大的方便。

将木材原材料
通过木工手工工具或木工机械设备加工成构件，并将其组装成制品，再经过表面处
理、徐饰，最后形成一件完整的木制品的技术过程，称为木材的成型加工工艺。

在
工业产品中，有时为了取得木材的优美的天然肌理和质感效果，对一些受力不大，
工作环境条件良好的零件，常可应用木材直接制作，例如室内使用的仪器的外壳、
工作台面、日常用具等。

木材制成品的加工过程中，需要经过多种加工工艺，其中包括锯削、刨削、尺寸量度和画线、凿削、钻削、拼接以及装配和成型后的表面修饰等。

常用的工具
有锯、刨、凿、铲以及各种锯割机、样孔机、刨床、铣床等。

一、木制品的基本结构
木制品构件间的结合方式称为制品的结构，传统的木制品最基本的结构形式是框架样孔结构。

近年来由于材料、设备和工艺技术的改革和创新，出现了板式
结构、曲木式结构和折叠结构等。

二、木质模型的制作方法与步骤
下面以最简单的框架式手工木锯制品为例，简要介绍木材模型的成型过程。

1．构思作图
先根据草图选定方案，再绘出详细尺寸图和零件图，然后选定材料，分别按尺寸下料加工。

2．材料及工具准备
原材料及辅助材料的选择，一定要根据设计物品的长短、宽窄、厚薄等来定，如硬质杂木方条一根（30mmX40mmX80mm），竹片一根（5mmX30mmX150mm），铁丝一根（∮0．8mmX850mm）等，必须根据制品的要求，按构件在制品上所处部位的不同，合理地确定各构件所用成材的树种、纹理、规格及含水率等技术指标，这是木制品加工制作的第一道工序。

工具与设备，前面章节已有介绍，基本上都是采用刨、锉、锯、钻、钳等。

3．制作步骤与方法
首先将木质材料与其他材料分别交错加工。

（1）木加工将材料按画线下料，以木工砍斧砍削，留出小余量再刨面取方，开样打孔和钻孔，并车削锯钮，最后砂磨去毛刺。

（2）金属部分加工将拉紧铁条调直，一端绞丝，另一端铆头域焊头），再加工两片包铁。

（3）检验组装结构和生产工艺比较简单的木制品，可直接由构件装配成成品，而对比较复杂的木制品，则需要把构件装配成部件，待胶液固化后再经修整线加工，才能最后装配成木制品。

此框锯的组装，是将锯柄、锯梁、锯钮进行配合，试看样头是否配合紧密可靠，拉紧铁丝及包片，鱼尾螺帽是否可以调动，待检查合乎要求后，再组合装配。

（4）表面处理木制品的表现处理根据操作工艺的内容和目的的不同，包括除去木材表面的脏污、胶迹、磨屑、松蜡及裂纹、孔洞等缺陷和砂磨等。

对制品表面作透明装饰时进行的表面处理，是木制品的主要装饰手段之一，着色时较普遍应用的方法是把水粉或油粉擦涂在经过清净、腻平与砂光的白坯木材表面。

当表面处理完工之后，即可用手工涂刷或喷涂的方法涂饰底漆和面漆。

（5）制作要求比例协调合理，按图纸尺寸加工，连接样头接合紧密可靠，做
工精细，使用方便、舒适。

（三）塑料型材的模型制作技法
塑料是一种合成物质～高分子材料。

塑料作为一种具有多种特性的实用材料，其性能优良（质轻、绝缘、耐腐蚀、耐药性、绝热性、成型方便人具有一定
的装饰性，且品种繁多，价格较低廉，在仪器仪表、家用电器、医疗器械、交通运
输、农业、轻工、包装、日用产品乃至生活领域的各个方面都获矿泛的应用。

在工业产品造型或工程结构的设计过程中，将一次成型的塑料制品，如板、棒、管等进行再加工，以适应不同设计制作要求，叫做塑料的二次加工或二次成型，
包括对塑料制品或模型的机械切削、热处理、表面处理、粘合，以及各种表面装饰
性及保持性加工等，其加工方法分为机加工和毛加工两种。

一、塑料制品机加工成型方式及要求
塑料的机械加工与金属材料的切削加工大致相同，两种加工可采用相同的一套切削工具和设备。

其成型方式大体可分为三种：
（1）处于玻璃态的塑材，可以采用车、铣、钻、刨等机加工方式和电镀、喷涂等表面处理方法。

（2）处于高弹态的塑材，可以采用热冲压、弯曲、真空成型等加工方法。

（3）把塑材加热到粘流态，可以进行注射成型、挤出成型、吹塑成型等工艺。

塑材的机加工工艺主要是针对批量生产的造型产品，需要有严格的模具和产品设计制作原则。

作为产品设计师，有时要去工厂作实地考察，使设计更加符合
生产工艺的要求。

二、塑料模型手加工成型方法及要求
塑料型材是从事产品设计和模型制作的一种新型材料，塑胶型材料与发泡塑胶型材料通常加工成为板材、棒材、管材、条材、异型材等。

下面简要介绍塑料
型材的模型制作工艺。

1．泡沫塑料板材模型制作工艺
这类材料具有洁白、质轻、隔热、吸声、耐潮湿、价廉、易加工等特点，被广泛运用于工业产品模型制作。

大多以添加法成型，一般是先用简单的立体几何
型象做出初形草模。

若此方案可以进一步深入，再用概略归纳法，把整体分割成局部几个块面结构，将复杂的设计形态，变成一些简单的几何形体，如长方体、正方体、圆弧形等。

不着重进行细部刻画，也不用进行色彩涂饰，只在几何形体上稍作加工，即成为设计初期的概念模型。

具体加工技法如下：
（1）冷切割法将画好线的材料，沿着线的边缘用钢锯进行加工锯割。

钢丝弯形手锯又名丝锯，因直径较小，故在切割时，可以弯转自如，沿着画线切割出各种形状的曲面和孔洞，若用电动曲线锯加工效果更好。

如材料很薄或被切物较小，可用锋利的小刀片切割。

也可自行制作刀具，将小段锯片在砂轮机上磨锋利后使用。

（2）热切割法一电热切割根据硬质泡沫塑料受热即熔的特性，采取用电阻丝通电发热后进行切割。

方法是电阻丝不动，移动泡沫塑料沿所画的线进行切割。

热切割很方便，特别是切割大的平面，采用靠模板导向切割可靠而平整，并可以切割出多种形状。

靠模板是在切割前先用稍厚而硬的纸板画出线形，用剪刀剪出所切曲面形状的模板，称靠模板。

（3）曲面的切割将制作好的靠模板固定在硬泡沫塑料上，使电热丝沿靠模板导向进行切割。

（4）通孔与不通孔的切割通孔的切割方法是：先在工作台上定出要切孔的中心与切割仪上电阻丝半径尺寸的距离，并在工作台上的圆孔中心位置上，用小而长的圆柱体固定一个空心物，然后在被切物上找出圆心，同时在画出的圆线内钻一个孔，将电阻丝从小孔内穿过再固定，再把被切物的圆心对准工作台上的定心物，使被切材料绕着圆心转动，按尺寸切出所需要的圆孔来。

也可用上述靠模板导向来切割。

不通孔的切割方法是：将两块厚度相同的材料，一块进行通孔切割，另一块则不通孔，并将两块材料用乳胶粘结，便可得到不通孔的加工模型。

另一种方法是用一个与通孔形状相同，外形尺寸稍小的金属物，使之加热到一定温度（约 100 oC。

用夹钳将金属物放到加工孔位置上，因塑料受热熔化，便得出凹形下面的不通孔。

2．塑料型材的模型制作工艺
（1）材料与工艺如ABS（工程塑料）丙烯酸塑料（压克力）、PVC等一类材料，材质较硬，有透明、半透明、彩色的多种板材、管材、棒材等。

在加温到140～180℃时就软化，可用模具加压成型，也可以用一般手加工或机加工成型。

塑料的加工成型工艺比较简单，方法也较多。

在400℃以下，可采用注射、挤压、模压、浇注、缠绕、绕结成型，也可用沸腾床等离子喷涂方法，将塑料覆盖在金属或非金属基础上，或在塑料表面上镀金属，从而得到既有塑料材质优点，又有金属特性的制品。

（2）曲面及角度由于塑料型材具有热塑性特点，经加热后，可以塑造出多种形态的零部件，如曲面、弧面、角度、凹凸面等形状。

进行这些工作时，要先做出模具，然后将塑料加热升温，其温度达到 140～180℃范围内（视材料的厚薄），再迅速放入模具内加压冷却定型。

（3）组装与连接通过加热加压成型后的部件，再进行细加工，用砂轮机砂磨毛边或手工锉削、钻孔等局部处理，以达到规定的尺寸要求。

再经过连接组合为一体。

连接方法一般采用粘接、螺丝连接、铆接等，其中以粘接法为最佳。

3．塑料模型的粘接与修补
（1）粘接技法
①在粘接前，先将加工好的零件以积木式堆砌组成一体进行试组装，试组装是为了深历察、分析、比较整体与局部的体量关系，认定不再修改时，将各连接处用笔做上记号，拆开后涂胶粘接。

②选用合适的粘胶剂，一般宜采用不腐蚀或没有酸碱性的粘胶，如聚醋酸乙烯乳白胶、合成胶水。

牛骨胶等。

切记不能用有机环氧树脂强力胶类型胶粘剂，极易造成腐蚀。

③粘接前，依照前面所述处理表面后，才允许粘接。

具体的做法是将两个需要粘接的表面，均匀地抹涂一层薄薄的粘胶，并在内插入二根竹销定位和增加强度，然后用重物或夹钳夹紧，也可用绳索捆绑紧密，待几小时后即粘接牢固。

④有机玻璃、ABS工艺板的模型或部件，多以氯仿（三氯甲烷）粘接，操
作时用刷子刷涂，或者用注射器针头吸取溶液，然后慢慢注入被粘面，溶剂从端面挥发，被粘面自行吸收发挥粘接力。

注意不能注得太多，也不要将粘胶液弄到不粘接面上，否则会腐蚀型材，使之失去表面光洁或造成缺形。

有机玻璃在没有氯仿粘接液情况下，也可用油漆稀释剂来代替，但效果要差一些。

另外，上述两种材料，也可用环氧树脂双管强力AB胶粘接。

⑤丙烯酸塑料（压克力）的粘接方法是采用浸泡法，先将要粘接的零件，用一小搪瓷盘（或陶瓷盘）放上三至四只小钉承托住浸泡端，注入溶剂浸泡一段时间，再把浸泡端放在被粘接件的适当位置，用重物压住直至干透。

ABS工程塑料板材也可用此法粘接，效果良好。

另外，还有一种热熔粘接法，主要针对断裂处的粘接，具体做法是用类似电吹风的专用工具或低功率电烙铁（一般15w左右）通电加热后，用烙铁头部尖端烙烫裂纹或粘接面。

如有同类材料，可在焊接处涂上一层双管树脂胶，通过热熔后的断裂处，会得到很好的粘补效果。

（2）修补技法聚苯乙烯硬质泡沫塑料板材，如要修补大面积的地方，可直接用同类材料补粘上一块，干后经加工处理即可。

凹孔不深的洞孔的修补，可用水与腻粉和乳胶调成腻子灰，经几次填补平后，再打磨到所需尺寸。

丙烯酸塑料一类板材的修补，多以锉、锯、磨削等方法，去掉多余部分，其加工可沿用机械加工方式进行。

4．成型后的表面处理
（1）打磨抛光塑料材料加工的模型或工件，表面是很粗糙的，只有通过表面处理后，才利于涂饰加工。

基本处理方法是锉削，填补腻子灰、砂磨，用细砂布（纸）进行精加工，直到接近所需要尺寸。

若模型表面弄脏并有了油污时，可用工业汽油或酒精来擦拭清除，或用肥皂水刷洗。

为使制件表现有更好的效果，可在表面涂刷一层树脂胶溶液，以增强表面硬度，利于涂刮腻子灰和打磨工作。

塑料型材在加工过程中，大多是将表层弄得很粗糙，使材料表面变得不透明。

遇到这些情况，可用抛光机抛光表面，在没有抛光机的情况下，以手工砂磨。

先用细砂纸粗磨，再用一块绒布蘸牙膏，来回往复擦拭模型或工件表面，直到光亮。