银质首饰CAD设计与建模中的工艺数据应用

艺术与设计

2018-03-30 15:28:29

摘    要:文章主要阐述影响银材质首饰批量化生产质量的CAD设计中,建模时需要注意的关于缩水、石位、掏底、夹层等各项数据。这些数据对于准确建立符合后期生产工艺要求的模型至关重要。凭借这些数据,设计师可以严谨的以生产角度去评定纸面设计的可行性,从JewelCAD建模时的制版源头控制住了后期的批量生产质量。

 

关键词:JewelCAD;首饰设计;建模

检    索:www.artdesign.org.cn

中图分类号:TP31          文献标志码:A          文章编号:1008-2832(2017)12-0122-03

 
前言

首饰设计是在方寸间踏着华丽的设计舞步绽放出的奢华艺术,一件件精美闪烁的首饰从设计到制作,从纸面到实物,一步步娇艳绽放,这个过程离不开大胆的创意设计和精心的推敲制作。从设计到起版,不同首饰有着不同的结构与工艺等方面需要设计师与起版师的相互沟通,才能使得设计成为首版,符合生产工艺与生产流程要求,得以不断的复制生产成为产品,最终面向市场,奉献给每一位欣赏它的消费者。
创意是设计的起点,起版是生产的源头,一名优秀的首饰设计师不仅要满足设计的新颖美观,更要使得设计符合生产要求,这就要求设计师要将设计与建模起版知识融会贯通,运用之妙存乎一心,方可在螺蛳壳中做道场,方寸之间展拳脚。
目前珠宝首饰企业,主流的起版方式多为雕蜡起版与CAD①建模起版两类,雕蜡起版多应用于圆雕、浮雕类需要纯手工艺术雕塑造型的产品中,CAD建模起版则占据了整个起版范围的大半江山,其以精确、精细、对称的严谨特性,尤其胜任镶嵌类首饰的设计起版。本文以JewelCAD建模起版为主,重点讨论了首饰设计到建模过程中需要严格遵循的数据法则。在电脑CAD软件中运算并建模的首饰模型是一个虚拟的三维物体,不进行喷蜡打印成蜡模实体是无法真正手持进行直观检视的,所以设计师必须在软件设计并建模过程中,严格遵守规范的工艺生产数据要求,才能确保后期批量生产在源头首版上不出差错。以下采用目前市场接受度最高的925银材质镶嵌类首饰产品,其批量化生产中设计与CAD建模的数据实际应用进行论述。
CAD建模后,交由快速成型设备将造型打印成树脂或蓝蜡模型输出。这个模型便是首饰首版。这与雕蜡形成的蜡版首版所需遵循的数据要求是完全一致的,整体而言,起版所需要注意的数据有以下几个方面:

一、缩水放量数据

蜡模在金属浇铸的时候,金属冷凝会产生向内缩小的现象。这个缩小的数值与蜡模原大的比值称为铸造缩水率。而浇铸出来的金属件要继续进行执模、抛光等工序处理,其中有一个金属的损耗量,这个量可称之为放量。首饰设计绘图作业时,可以无须考虑该问题,径直依据1:1进行绘图即可,但建模时则应该加以考虑,需要适当的将蜡版建模稍稍做大,以抵消浇铸缩水以及执版、执模等加工部分造成的首饰体积变小的问题。
批量生产中,CAD建模完成的数据会由3D打印机喷打成树脂或蓝蜡模型,再经过由第一次浇铸成银版。该银版压制胶膜后,采用注蜡机唧蜡得到复制出的蜡模,而此复制蜡模再次浇铸成成品粗坯的过程,这个反复的过程中,产品造型在不断的经历缩小、缩小、缩小的步骤。其中,无论是蜡材还是金属坯体,在每一个环节都有一定量的不可避免的物理性质收缩——压制胶膜过程中,胶膜的收缩;两次浇铸金属冷凝的收缩;唧蜡过程中蜡液的冷凝收缩。这几次累积的物理收缩都会使得生产出的首饰比起原始版有一定程度的缩小,这些批量生产浇铸得到的金属坯件会出现比建模数据小的问题。为了解决这个问题,就批量生产的常规款式大小而定,一般放缩水率为 5~6%。就是说建模时就要刻意的把比例放大约5~6%左右。具体操作中,若该款式有主石,比例建模出主石模型,之后围绕该主石展开建模即可。若无主石则整体按照比例放大。其中,所有副石均无须放缩水,一般留待后续执版时再在金属上进行石位矫正。
但是这一缩水数据首饰体量大小以及在铸造、压胶模等后续一系列操作过程中,使用的石膏品质以及铸造温度的不同、橡胶材料的不同,甚至天气温度对唧蜡模的影响都会使得这个数据有所偏差。所以,一般首饰生产企业都有针对自家生产工艺而定的缩水率。故而5~6%的缩水比率不能一概而言。

二、执版位数据

建模打印输出后,蓝蜡或树脂模型浇铸得到金属版,需要进行执版。这个余量应该在建模起始和部件进行中注意增加物件大小数据,在建模第一步就为后期的生产定下准确的基调。
建模前首先计算出缩水率放大数据后,再加上放量数据。一般能执到版的位置最少要预留0.3mm的执版位以供后期执版所需。建模时注意多角度旋转物件进行观察,执不到的位置一般留0.05mm。
假若直接按照现有版或是产品逆向建模的也是如此,即便缩水留的大一些也没关系,可以在执版时加以控制。

三、掏底与夹层数据

(一)掏底

将蜡模内部等看不见的空间中的蜡去除,以此减轻首饰金重控制成本的技法称之为掏底。建模时,多是通过另外建一个减缺物件与待减物件共同放置并减缺完成的,减缺件建模时候应注意控制下列数据:

1. 掏底的边缘位置一般留1.2mm~1.8mm厚以获得较好的手指触感。
2. 减缺后,所留厚度依照生产材质的不同而有所差异:一般银货约1mm~1.2mm,K金及铂金货约0.7mm~0.8mm;若掏底上方为钉镶位,则留底厚1.1mm;上方为光金与窝镶则留底厚0.7mm;包镶与逼镶留底厚1.6mm。(以上数据均不含执版放量)
要注意保持建模造型的厚度。蜡材浇铸极限为 0.3mm,小于这个数值的蜡模很难浇铸成型,所以蜡模厚度绝对不能小于这个数值。
蜡模没有特殊要求的话要将厚度尽量保持在 0.6mm 以上。蜡模中一些特殊的短而小的造型是可以小于0.6mm的,如尖锐的夹角、钉镶的钉等。
一般常规首饰蜡模的厚度约为1.0 mm左右。此外,若首饰蜡模厚处与薄处厚薄悬殊过大时,由于浇铸时金属收缩程度不一致,容易使得铸造后的首饰表面产生砂孔,甚至裂缝的情况。因此在雕刻首饰模时要注意掌握厚度,整个蜡模厚度尽量平均一致,厚薄造型应该逐步过渡变化。
3. 戒指无论是否是夹层戒指还是平面戒指,戒指底部一般情况下女戒做1.2MM,男戒做1.5MM 。

(二)夹层

掏底减缺完成后,首饰侧面便可进行开夹层处理,或是在平面首饰造型侧面增加夹层,可以起到轻量化、立体化、美化侧面造型的作用。
夹层线条一般控制在0.7~0.8mm(不含执版放量),夹层中的支撑间隔若无装饰辅助支撑则控制在3~8mm间,夹层中含有辅助支撑的支撑间隔则可以依据首饰造型比例与辅助支撑密度放宽处理。

四、石位数据

(一)爪镶与包镶嵌石位

主石需要尽量拉高,款式以凸显主石为佳。爪镶中,主石爪造型应该底扁上圆,这样的爪可以刚好贴在镶口边缘,爪一定不能吃进到镶口,这样造型的爪镶口既能镶素面也能镶刻面石头,极大的提高了同一镶口的适用性。
CAD建模时,石头与爪镶、包镶嵌石位相对应的关系见表1、表2。

 

(二)蜡微镶石位

蜡微镶石位中,石洞一定要穿透整个石位底部(微虎爪可以不用打穿),穿透出的洞一般比石头小0.1mm,既可以保证后期镶嵌时石头不会掉下去,又能够在铸造时得到最大的石膏支撑不易掉石,且得到最大进光量。
采取蜡微镶法的1.3mm以下小颗粒石头则是:0.9~1.0mm的石头,微镶钉粗0.35mm,钉高0.35mm;1.1~1.2mm的石头,微镶钉粗0.37mm,钉高0.37mm。此类小石距0.2mm~0.3mm,钉吃石0.11mm~0.12mm 。同时此类镶法建模时要注意,微镶边要比钉高最少0.2mm,边厚最少0.3mm(此数据均不含执版放量)。
建模时,石位中凡是镶不到石头的位置,可以放入一粒石头模型,后期减缺石位时,留下该石,后期打印时将该石头直接打印出来,形成假石;另外,槽位中拍石位时,若是出现“半边石”的情况亦可如此处理,直接留下半边石模型一起打印;处于转角位的石位应该增加到3颗钉以防蜡镶嵌掉石;石位布满后出现的尖角收口位置,应该视留空位大小放置一颗或是多颗假钉;结尾处的石位上钉一定要比相应数据的钉略调粗一点,高一点,以防止后期镶嵌时尾部推钉力量较大而出现掉石情况。
石位建模完成后,待整体图检查准确无误后,全部石位上标记出石头直径数据,另存出光影图以方便车石位的数据准确无误并备镶嵌、配石与镶嵌参照。之后将全体石位要减位开洞并删除需要删除的石头数据。

五、瓜子扣

瓜子扣是首饰上部供穿链佩戴的一个功能部件,其与首饰顶部的扣圈配合使用。瓜子扣的造型多变,大小各异,其最小造型数据如下:瓜子扣穿链位最少高度为2.5mm,宽1.5mm;扣圈内直径最少要1.5mm,圈直径最少0.8mm以上。

 

 

结 语

首饰设计时,思绪天马行空,创意天花乱坠,设计师拿出最好的灵感和设计图纸,而如何将设计执行下去,符合批量化生产的工艺要求,则必须在CAD建模时严格遵循各项建模要求数据,确保模型准确,以便于后期生产的迅速无误。■(徐禹   广东轻工职业技术学院 艺术设计学院)

 

项目来源:广东轻院校级优秀青年培养项目 项目编号:RC2015-008

 

 

 

注释:

① 目前企业生产使用最广泛的CAD建模软件当属JewelCAD,故本文所述CAD软件均特指JewelCAD软件。该软件由香港电脑珠宝科技有限公司开发。

 

 

参考文献:

[1] 徐禹.JewelCAD首饰设计[M].北京:北京工艺美术出版社,2010.

[2] 徐禹.首饰制作技法[M].北京:中国轻工业出版社,2014.

[3] 王昶,袁军平.贵金属首饰制作工艺[M].北京:化工工业出版社,2009.

[4] 金克斯·麦克格兰斯.英国珠宝首饰制作基础教程[M].上海:上海人民美术出版社,2009:108-136.

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