基于CREO 的美术色彩画板设计

陈本茁

（江苏师范大学科文学院，江苏 徐州 221116）

0 前言

色彩绘画中的水彩或水粉画面会有大量水分，而传统美术画板常采用实心木质材料，这样非常不利于画面的及时快速干燥，尤其是绘画者参加考试或比赛时，常常因为画面不干燥而不能及时交卷，为了使色彩画面尽快干燥， 绘画者需要携带吹风干燥设备，额外增加了负担。

在色彩绘画时， 画纸一般用胶带固定在画板上,以便画纸平整并可在画面完成后去除胶带留下整齐边框，但此过程操作费力费时，较为麻烦。

本文在三维设计软件CREO 强大的参数化仿真建模和装配模块中设计完成一种新型美术色彩绘画专用画板，完美解决画面快速干燥和画纸固定问题。

1 在C RE O 环境下美术色彩画板的设计过程

1.1 色彩画板设计原理及结构分析

色彩画板示意图如图1 所示。色彩画板整体外形仍沿用传统板式形状， 其内部设计成中空腔体结构，在画板背面设置一个吹风风扇，其正面也设置一吹风口，面板上布置多个透风孔，其目的是使画面的背面获得均匀吹风从而尽快干燥。采用可充电电池为风扇提供电源，这样便可对画面的正面和背面同时或选择性吹风。采用风量大、噪音小的静音风扇，吹风时风力均匀，在确保画面的质量和最佳效果的前提下达到快速干燥的目的； 在画板的面板1 上布置铁质导磁片，使用软磁铁来代替胶带固定画纸，可轻松方便地安装或取下画面，操作简单快捷、方便，并可有效避免拆取过程中对画面的损坏[1-2]。

色彩画板从结构功能上分析分为供电、 背面吹风、正面吹风、画纸固定四个部分。 由面板1、底板2、风扇3、涡流风扇4、吹风管5、开关6、导磁片7、充电口8 等组成， 面板1 用螺钉和螺钉座9 与底座2 连接，这样就形成板式中空腔体结构，涡轮风扇4、风扇3 等分别安装在画板腔体内，如图1 所示。

图1 色彩画板示意图

1.2 色彩画板建模设计

色彩绘画创作、 考试或比赛中一般采用8K、4K两种画纸，色彩画板的外形必须满足这两种画纸的大小使用要求。 另外，由于设计要求其具有空腔结构的特点，确定其外形为尺寸600 mm×400 mm×50 mm。利用CREO 软件的建模设计模块分别对色彩画板的各部分零件进行建模设计。

1.2.1 面板的零件建模

画板的面板采用质量轻、导热系数较高的铝合金板材加工而成（见图2）。 打开CREO 三维设计软件进入“零件”建模设计模块，输入零件名称后选用公制模板进入零件设计环境。 选择“拉伸”命令，选择基准平面，绘制面板的截面尺寸，选择增加材料模式拉伸出长宽外形后输入厚度尺寸50 mm，即绘制出面板的实体几何外形。 然后选择“抽壳”命令，输入薄壁厚度2 mm 完成实体抽壳。 仍然选择拉伸命令，绘制透气孔6和出气孔5 的截面尺寸，使用“阵列”命令，选择去除材料方式，即可绘制完成出气、透气孔的特征。使用上述同样方法和命令即可完成镶嵌导磁铁条的凹槽2、涡轮风扇槽8、螺座9 以及电源盒7 和按钮孔4、孔3等特征的建模设计，建模完成后的色彩画板的面板如图2 所示。

图2 面板（正面、背面）

1.2.2 底板的零件建模

底板结构简单，实际上是一块厚度2 mm 的四方平板， 在其中心位置设置一个直径60 mm 的风扇吸风孔1，数个风扇、涡轮风扇的固定螺钉孔3，和螺钉座固定孔2。 建模方法依然采用“拉伸”命令，绘制出底板截面和各孔的尺寸，选择增加材料方式，输入拉伸厚度2 mm 即完成底板的建模（见图3）。

1.2.3 风扇建模设计

美术色彩画板设计使用的风扇采用有静音结构特点，运转平稳、大风量地吹风扇和涡轮风扇。分别使用CREO 零件建模模块中的“拉伸”“旋转”命令创建出风扇及涡轮风扇的主体、风扇支架、护罩、外壳、固定孔等特征，选择“拉伸曲面”命令依次建立各风扇扇叶的曲面特征（见图4、图5）。

图3 底板

图4 风扇

图5 涡轮风扇

1.2.4 吹风管建模设计

吹风软管（见图6）是色彩绘画进程中，绘画者根据画面干湿程度的需要手持软管随机对画面进行吹风干燥。 软管体2 的建模方法过程如下：新建零件，点选“草绘”选择“TOP”平面为草绘平面，根据吹风软管的几何尺寸定义草绘出一条曲线，点击“扫描”，进入扫描环境，选择曲线，选择可变截面扫描，草绘扫描截面，标注定义软管的尺寸外径15 mm 和内径13 mm，点击“工具”——“关系”，给内、外圆添加关系式：

x=floor（trajpar*20）

ifx>1&x<8

sd3=15+sin（trajpar*360*60）

sd4=13+sin（trajpar*360*60）

else

sd3=15sd4=13endif

图6 吹风管

点击“确定”即可完成如图5 所示管体2 的建模，在管体两端再依次根据接口1 和吹风口3 的几何特征进行建模，即得到吹风软管的零件建模模型。

由于螺钉、按键、电源接口等零件特征的建模过程相对简单，受篇幅所限，不再另作表述。

1.3 色彩画板装配设计

完成零件建模设计后，利用CREO 提供的“装配”模块，可方便地实现模型零件的组装，零件装配的过程就是按照一定的约束条件或连接方式将零件组装成一个整体并能满足设计功能要求。

点击“新建”，选择“装配”输入名称并取消默认模板，点选“mmns asm design”即进入了装配环境。 点选“组装”命令，选择底板2（见图7）为基础元件，采用默认的约束后确定即完成第一个元件（底板2）的安装。继续点选“组装”命令按钮，选择风扇组件3 并调整至装配放置状态，在“自动模式”下选择风扇底平面与底板平面“距离”约束输入距离为“0”，风扇底平面即与底板贴合。选择风扇其中一个固定螺钉孔的轴线与底板上的同位置固定孔的轴线“重合”约束。继续新建一个约束，风扇的另一固定螺钉孔与底板的同位置的螺钉孔同轴“重合”，显示完全约束后，即完成风扇与底板的安装。

同样方法与步骤，选择不同的约束条件即可完成面板1、涡轮风扇4、吹风软管5、导磁铁片7 以及各固定螺钉等各元件的安装。

图7 美术色彩画板装配图（正面、背面）

2 色彩画板的应用

根据需要选择4K 或8K 幅面的色彩画纸， 把画纸铺设在画板的面板1 上，使用软磁铁与导磁铁片相互吸合并调整至合适状态，即可把画纸固定与色彩画板上进行绘画创作。

绘画中需对色彩画面进行吹风干燥时，打开吹风风扇开关按钮6， 吹风风扇3 即可接通电源旋转，外界空气则进入到画板的腔体内，吹风风扇3 吹出的风经分布在面板上的透气孔对色彩画面的背面进行吹风则使空气流动，从而使画面的背面快速干燥，画面背面的潮湿空气也会经过通风槽10 或透气孔吹出。当涡轮风扇开关处于通电状态时涡轮风扇4 便会启动，手持软管5 吹风口对画面正面进行吹风干燥。

3 结论

利用CREO 三维设计软件对美术色彩画板的结构组成和设计原理、 设计过程等方面进行了详细论述。 设计研究后证明，美术色彩画板采用充电电池为风扇提供电源，充满电量可满足绘画时间要求。 画面的正面和背面能同时或选择性吹风， 可获得均匀风力，而且噪音低，完美达到画面快速干燥的目的。使用软磁铁与导磁铁片吸合后固定画纸的创新设计，使固定和拆卸画面操作简单方便、快捷。