在透视图上作叠加和分割

第7章　工业产品造型设计表现技法

7．1　概　述

7．1．1　设计与设计表现

人类的设计活动是随着人类自身的发展而发展的，它体现了人们对改善和提高自身生活品质与生存条件的一贯追求。工业设计是20世纪现代文明与科技发展的结晶，是现代制造条件下的人类创造性的造物活动，它的产生不仅是来自于消费者对产品的物质消费与文化消费的需求增加，也反映出在市场经济的竞争下日益剧烈的需求变化。

工业设计活动具有多学科性、多层面性、多阶段性、多方位性及多交互性等特点，它贯穿于一个产品的始终，即企业策划—市场开发—生产—销售—服务的各阶段。因此，设计师的工作是复杂而又多层面的，同时作为一项富于心智的设计活动，设计师的工作又是赋有激情和创造性的。设计的过程是思维的过程，也是形态创造的过程。当设计师针对人的需要解决某项具体问题时，必须把所能涉及的功能、材料、工艺、审美等因素以恰当的形态组织起来，这是一个抽象思维活动和形象思维活动交替展开的过程，也是设计思想物质化、形态化的过程。在这个过程中，掌握流畅的视觉语言对设计师来说是非常重要的。工业设计的前提是批量化的大生产方式，它不同于手工业时代设计者同时又是生产者、推销者和使用者的情况，在现代企业活动中工业产品设计师必须与各方面的人员，如企业决策人员、工程技术人员、营销人员甚至使用者或消费者等，就产品设计的有关情况进行交流与沟通，如产品的形象、色彩、材质、特性、用途及用法等。这一系列对设计的说明和陈述工作构成了设计表现的基本内容和任务。可以说设计表现是设计师的一种工作语言。

因此，所谓设计表现，就是设计师在设计活动中，为了表达自己的设计意图和设计思想，通过各种表现手段，以二维的平面形式或者三维的立体形式形象、逼真地予以展现。设计表现是工业设计所特有的设计手段。

7．1．2　设计师的基本技能

在新产品的开发过程中提出设计的起因可能是多方面的，可以是“需求（当前的和预见的）驱动”“竞争驱动”或是“技术驱动”，不同类型的产品开发都有着各自的规律和设计工作的次序。技术驱动型产品往往从系统设计阶段入手，较少涉及概念设计。而顾客驱动型产品则需要从概念开发开始（见图7．1）。作为设计的分工，工业设计师介入一个设计项目的时机可能不同。但在新产品开发中，良好的设计表现是设计师所必须具备的能力。设计表现是设计师将设计概念中的思维具象化、视觉化乃至最后实现制品化的信息传递手段。作为设计师的专业语言，设计表现的作用不仅仅是“描述”或渲染某个已完成的设计构想，而且更重要的是进行造型思考的语言方式。设计表现通过这一造型设计独特的专业语言，形成了造型设计的基本思维方式和思维特点，即所谓形象思维。这种造型思维借助于表达语言而得以实现具体化和视觉化，并受其激励而发展深入。对于工业设计师来说，掌握设计表现的技法是非常必要的。首先，它可以做到快速、准确、经济、有效地表达设计构思。其次，通过设计表达可以对方案进行推敲，及时发现设计中的不足，提出更好的解决办法。最后，它可以较真实地表达设计意图，虚拟设计构思的真实状态，以利于全面评价和检验设计方案。

图7．1　新产品设计过程中工业设计的不同介入期

设计表现能力是建立在广泛的设计修养和扎实的造型基础上的综合能力。通过循序渐进的学习方法，培养严谨的造型观念和技巧，掌握必备的结构素描、透视图法知识，才能掌握正确的表现方法，创造出高品质的作品。

设计表现能力是设计师的基本技能之一。设计师对这一技能掌握的熟练程度将直接影响其工作效率及创造力的发挥。

7．1．3　设计表现的阶段与形式

一般来说，可将设计过程归纳为4个发展阶段，即准备阶段、展开阶段、定案阶段及完成阶段。在这4个阶段中，设计师通常要采用多种媒介来对其创造意图和构想进行说明、陈述和演绎。这就要求设计师必须掌握从简要明了的设计报告书的写作到草图、效果图、工程图的绘制，以及模型的制作等一系列的表现手法和技巧，来应对在不同设计阶段，设计表现的不同传达功能和目的。

从设计表现的视觉形式或空间模式上看，设计表现可归纳为两大类，即设计的平面表现与设计的立体表现。在设计实践中，这两大类之间又都是相互辅助、密不可分的。在绘制预想效果图的同时，设计的全过程还需配合各种模型制作和工程制图来完成。单独通过描绘无法了解或表现产品的准确尺寸和空间的感受，只有绘制工程图或做出立体模型才能确定其准确尺寸、比例、体量、空间状态（见表7．1）。模型更接近于真实产品，通过触觉可实际体验和判断，最后的方案实施则以准确的工程制图为依据来完成。

表7．1　各设计阶段的表现形式

（1）设计的平面表现——产品设计表现图

产品设计表现图是将设计者脑海中所构思的空间形象，通过二维的平面表现出来，以得到产品的具体形象和印象，如产品的形态、尺度、材质、色彩等造型特征。

其表现形式特点如下：

①灵活运用多种设计表现媒介，快捷、便利。

②以透视学原理作为画面表现的基础。

③强调对设计物的结构、材质、构型关系的真实表现。根据设计表现图的不同类型，可分为构思草图、效果图、工程图等。

（2）设计的立体表现——产品设计表现模型

产品设计所涉及的问题主要包括以下3个方面：

①形态（研究造型与内部机构；造型与人的关系）。

②技术（研究结构与实际加工的关系）。

③材料（选择与生产技术相适应的材料）。

如果仅以二维的画面来表现这些内容，往往有许多难以表达之处。模型制作的目的就是用立体的形式把这些在图面上无法充分表示的内容表现出来。产品制作的模型大致可分为工作模型、展示模型和实物模型（见图7．2）。

图7．2　设计的表现形式

7．2　透　视

7．2．1　透视图的基本知识

在日常生活中人们观察外界景物时，如马路旁的树、行人、汽车等，会发现一种明显的现象：相同大小的物体处于近处者大、远处者小，间距相等的也是近者宽、远者窄，这种现象就是“透视现象”。

（1）透视图的形成

透视图和轴测图一样，都属于单面投影。不同之处在于轴测图是用平行投影法画出的，而透视图是用中心投影法画出的。如图7．3所示，假设在人和微波炉之间设置一透明的画面P，投射中心是人的眼睛S，称为视点，将S与电视机上的A，B，C，…各点相连，这些连线称为视线，它们与画面P相交于a，b，c，…各点，把这些点相连，则在画面P上就可以得到微波炉的透视图。

如图7．4所示为一组长度和间距相等、排成一直线的电线杆。在透视中，近的高（或长），越远则显得低（或短）些。此外，平行于房屋长度方向的一组水平线，在透视中它们不再平行，而是越远越靠拢，最后相交于F1点，该点称为灭点。同样，平行于房屋宽度方向的水平线，也相交于另一灭点F2。

图7．3　透视图的形成

图7．4　两点透视的灭点

（2）透视作图中的常用术语

在绘制透视图时，常用到一些专门的术语，了解它们的确切含义，有助于掌握透视的形成规律和透视画法。现结合图7．5介绍透视图中的常用术语。

图7．5　透视图中的常用术语

①画面。透视图所在的假想透明平面。

②基面。物体所在的水平面。

③视点（S）。人眼所在的点（又称观察点）。

④站点（s）。视点在基面上的投影。

⑤基线（G．L．）。基面与画面的交线。

⑥视平面。通过视点所作的水平面。

⑦视平线（H．L．）。视平面与画面的交线。

⑧视距。视点到画面的垂直距离。

⑨视高（H）。视点到基面的垂直距离。

⑩心点（O）。过视点向画面作垂线，该垂线与画面的交点。

视线。过视点与物体各点的连线。

视角（α）。从视点S作两条水平视线，分别与物体的最左和最右两侧棱边相交，这两条视线之间的夹角，即为视角。

距点（M）。视点到画面的距离在视平线上的反映，距点到心点的长度等于视点到画面的长度。

（3）透视投影的规律

由上述透视现象可得以下透视规律：

①等高直线。距视点近则高，反之则低，即近高远低。

②等距直线。距视点近的间距宽，反之则窄，即近宽远窄。

③等体量的几何体。距视点近的体量大，反之则小，即近大远小。

④不平行于画面的平行线组的透视必交于一点（即灭点）。

（4）透视种类

由于物体与画面的相对位置不同，物体的长、宽、高3组相互垂直方向的轮廓线，有的与画面平行，有的与画面不平行。与画面不平行的轮廓线，其透视必交于灭点（又称主向灭点），而与画面平行的轮廓线，其透视无灭点。因此，随着物体相对于画面的不同位置，透视图可分成以下3种：

1）一点透视（又称平行透视）

当物体的主要面或主要轮廓线平行于画面时，只有与画面垂直的那一组平行线的透视有灭点（其灭点就是心点），灭点的位置必落在视平线上，可在物体正中或某一侧，这种透视图称为一点透视，如图7．6所示。由于一点透视可同时观察到物体前面和左右两侧的情况，因此，一般用于画室内布置、庭园、街景或主要表达物体正面形象的透视图，如图7．7所示。

图7．6　一点透视

图7．7　一点透视的应用

2）两点透视（又称成角透视）

当物体有一组棱线与画面平行，而另外两组棱线与画面斜交时，除与画面平行的一组棱线外，其他两组棱线的透视分别交于视平线上左右两侧的灭点F1和F2上，这种透视称为两点透视，如图7．8所示。

3）三点透视（又称斜透视）

当物体的3组棱线均与画面斜交时，3组棱线的透视形成3个灭点，这种透视称为三点透视，如图7．9所示。

图7．8　两点透视

图7．9　三点透视

7．2．2　透视图的画法

立方体或长方体是造型设计的基本形体，在造型设计中，可在此基本形体上进行叠加或切割，形成不同的形体。这里以立方体和长方体为例，叙述常用透视图的画法。

（1）一点透视法绘制立方体

一点透视法绘制立方体的具体作图步骤如图7．10所示。

图7．10　一点透视的画法

①确定立方体与画面的位置。为了画图方便，假设立方体的一个面与画面接触，且与画面平行。

②在适当位置画出立方体的水平投影abcd和基线在地面的投影，即画面线P．P．。

③确定视点S的位置。一点透视的视角可稍大些，一般取40°～45°，视点位置不一定在中央，可偏于一侧，使图形不致太呆板。

④根据作图需要画出视平线H．L．和基线G．L．，然后求立方体宽度方向灭点F，由于宽度方向垂直于画面，因此，只要过视点S作垂线与视平线H．L．相交，该交点即为灭点F。

⑤由于立方体的一个面与画面接触，且平行于画面，因此，可从ab及cd线向下作垂线，与基线相交得A1、D1，过A1、D1点作一边长为A1D1的正方形，即A1A2D2D1。

⑥连接A2F、D2F、D1F，即得立方体宽度方向的透视。

⑦连接Sb、Sc，与P．P．线相交于b1和c1，自b1和c1点向下作垂线，与A2F、D2F、D1F分别相交得B2、C2、C1点。

⑧连接B2C2、C2C1，并加深各棱边，即得立方体的透视图。

（2）两点透视法绘制长方体

两点透视法绘制长方体的具体作图步骤如图7．11所示。

图7．11　两点透视的画法

①画基线G．L．和视平线H．L．（两者的距离按需要而定）。

②在视平线上方适当位置画出长方体的水平投影abcd和画面线P．P．，为了画图方便，使长方体的水平投影abcd的一条棱与画面接触，并使主面与画面成30°或60°左右的夹角。

③确定视点S的位置，使其视角为28°～30°为宜。

④过站点s作线平行ab和ad与画面线相交于f1和f2，即灭点的水平投影。过f1和f2作铅垂线交视平线于Fl和F2，此即为两灭点。

⑤过a点作铅垂线交基线于A1点，此点即a点的透视点，连接A1F1和A1F2。

⑥在aA1上量取长方体的棱边实长得A2点，连接A2 F1和A2 F2。

⑦连接sb、sd与画面线相交得b1和d1两点，自b1和d1点向下作垂线，与A2F1和A2F2分别相交于B2和D2两点，与A1F2和A1F1分别相交于D1和B1两点。

⑧连接B2F2和D2F1相交得C2点，加深各棱边，即得所求长方体的透视图。

7．2．3　视点、画面和物体间相对位置

在绘制透视图之前，必须根据物体的形状特点和透视图的表现要求，首先选择透视图的类型，是画一点透视、两点透视还是三点透视，然后再确定好视点、画面与物体间的相对位置，因为这三者相对位置的变化，将直接影响所绘透视图的形象，如处理不当，透视图将变得畸形失真。欲获得良好的透视效果，必须处理好以下两个问题：

（1）视点的确定要满足的要求

1）保证视角大小适宜

根据实验可知，人眼的视域接近于椭圆形，称为视锥，如图7．12所示。其水平视角α可达120°～148°，而垂直视角S可达110°，但清晰可见的，只是其中很小的一部分。在实用上为了简便，一般把视锥看成是正圆锥，因此，在绘制透视图时，视角通常被控制在60°以内，而以30°～40°为佳。否则所画透视图会产生畸形失真倾向。如图7．13所示，站点s1与物体距离较近，两条边缘视线间的视角α 1稍大，则两灭点相距较近，画出的图形侧面收敛得过于急剧，侧面显得过于狭窄，有失真的感觉。如将站点移至s2处，则视角的α 2＜α 1，两灭点相距比前者远，则画出的图形侧面就比较平缓，图形看起来比较开阔舒展。可见，视角大小对透视的形象影响很大。

图7．12　视锥

图7．13　视角大小对透视图的影响

2）使绘成的透视图能充分体现物体的形状特点

如图7．14所示，当站点位于s1时，透视不能表达出物体的全貌，而位于s2时，则透视效果较好。

3）视高的确定

当物体、画面、视距不变时，视高H的变化对透视效果也会产生很大的影响。如图7．15所示，当视平线在基线以下时，透视图产生仰视效果；当视平线在基线以上又小于物体高度时，透视产生平视效果；当视平线在物体高度之上时，透视图产生俯视（鸟瞰）效果。

图7．14　视点位置对透视图的影响

图7．15　视高大小对透视图的影响

总之，画透视图时，一般应遵循习惯上的视觉经验来作图。表现小的物体，如茶具、照相机、座钟、文具盒、电话等，由于平日都属于俯视观看，因此，视平线应位于物体上部，两灭点间的距离应较大；对于中型的物体，如卡车、机床、家具等，视平线应位于物体高度内的偏上位置，两灭点间的距离也稍大；对大型物体，如建筑物、纪念碑、塔等，则视平线应位于物体下部位置，两灭点向内靠拢，使透视收敛性较大为宜。

（2）画面与物体的相对位置

画面与物体正立面的偏角发生改变时，其透视形象也随之改变。如图7．16所示，物体的某一立面与画面的偏角越小，则该立面上水平线的灭点越远，透视收敛则越平缓，该立面的透视就越宽阔；如偏角适当，则立面的透视非常接近立面高、宽的实际比例；相反，偏角越大，则该立面上水平线的灭点越近，透视收敛则越急剧，于是该立面的透视越狭窄。

图7．16　画面与物体的相对位置

图7．17　当物体正、侧两面尺寸相差不大，偏角为45°时，图形呆板

当物体的正侧两面的尺寸相差较大，物体的正、侧两面都需要表达时，画面与物体的偏角应选接近45°；如正、侧两面的尺寸相差不大时，则应使物体与画面的偏角为30°～60°，否则会显得呆板，主次不分，如图7．17所示。

7．2．4　在透视图上作叠加和分割

在造型设计中，对一些物体的构形，不外乎是采用把若干个立方体（或长方体）叠加或分割的方法进行设计。因此，在画物体的透视图时，有时需要把立方体（或长方体）进行分割，有时进行叠加。在立方体（或长方体）上进行叠加和分割的方法很多，现介绍几种常用的方法。

（1）直线的分割

把一条透视直线分割成等长或不等长的线段，但各线段成一定比例，可利用平面几何的理论，即一组平行线可将任两直线分成比例相等的线段，如图7．18所示，ab∶bc∶cd＝a1b1∶b1c1∶c1d1。在透视图中，如果画面的平行线被其上的点分割成比例线段，那么其透视仍能保持原来的比例。但是，与画面相交的线则不遵循这条原则，其透视将产生变形，直线上各线段长度之比不等于实际分段之比，但可利用前者的透视特性来解决后者的作图问题。

1）在基面平行线上分割成一定比例的线段

如图7．19所示为基面平行线AB的透视A′B′，要求将A′B′分成3段，3段实长之比为3∶1∶2。

图7．18　直线的分割

图7．19　在基面平行线上分割成一定比例的线段

因为A′B′有透视变形，不能直接进行分割，应按以下方法：首先自A′B′的任一端点如A′作一水平线（基线G．L．），在该线上以适当长度为单位，自A′向右分割，使A′C1∶C1D1∶D1B1＝3∶1∶2，连接B1B′并延长与视平线H．L．相交于F1，再自F1分别与C1、D1连接，与A′B′分别相交于C′、D′点，由于F1C1、F1D1和F1BI属于一组平行线，有一共同灭点F1，从而将A′B′按要求分成了3段比例线段，确定了C′和D′。

2）在基面平行线上连续截取等长线段

如图7．20所示为在基面平行线AF的透视A′F上，按A′B′的透视长度连续截取若干等长线段的透视分割。

图7．20　在基面平行线上连续截取等长线段

首先在视平线上任选一点F1为灭点，连接F1B′并延长，与过A′的水平线相交于B1点，然后以A′B1的长度在水平线上连续截取若干段，得点C1，D1，…。这些点分别与F1连接，并与A′F相交，即得透视点C′，D′，…。如还需要连续截取若干段，则自D′点作水平线，与F1E1相交于E2点，以D′E2的长度在水平线上连续截取若干段，得G2，H2，…点，这些点各自与F1相连接，即可在A′F上得G′，H′，…透视分点，此即线段AF的透视A′F的透视线段等分，它们透视长度的特点，仍具有近长远短的透视属性。

（2）矩形的分割

1）利用两条对角线，把矩形分成两个全等的矩形

如图7．21（a）、（b）所示为矩形的透视图，要求将它们分割成两个全等的矩形。

首先作矩形的两条对角线A′C′和B′D′，通过对角线的交点E′，作边线的平行线，就将矩形等分为两个全等的矩形。重复使用此方法，可连续分割成更小的矩形。

图7．21　矩形的分割

2）利用一条对角线和一组平行线，将矩形分割成若干全等的矩形，或按比例分割成几个小的矩形

如图7．22所示为一矩形铅垂面，要求将它竖向分割成3个全等的矩形。首先以适当长度为单位，在铅垂边A′B′上，自A′点截取3个等分点1、2、3。连接1F、2F和3F，与矩形A′36D′的对角线3D′相交于点4和5，过5和4点各作垂线，即将矩形分割成全等的3个矩形。

如图7．23所示，A′B′C′D′是透视矩形，要求将该矩形分割成3个矩形，其宽度之比为3∶1∶2。作图方法与图7．22基本相同，只是在铅垂线A′B′上截取3段的长度之比为3∶1∶2。

图7．22　竖向分割矩形成3个全等的矩形

图7．23　将矩形分割成一定比例的几个矩形

（3）矩形的叠加

在透视图上作矩形的叠加，是利用这些矩形的对角线互相平行的特性来进行作图。

1）在矩形一个方向上叠加出若干全等矩形

如图7．24所示，A′B′C′D′是一个铅垂的矩形透视图，要求叠加作出几个全等矩形。

作矩形A′B′C′D′的中线E′G′，连接A′G′并延长，交FB′于J′点，过J′点作铅垂线J′K′，即得第二个相等的矩形。同法，可作出若干相等的矩形。

2）在纵横两个方向上叠加出几个全等矩形

图7．24　在矩形一个方向上叠加

图7．25　在纵横两个方向上叠加

如图7．25所示，已知两点透视的矩形A′B′C′D′，要求在纵横两个方向上叠加出若干全等矩形。

首先，延长对角线A′C′至F1点（即A′C′的灭点），其他矩形的对角线均平行于A′C′，消失于同一灭点F1，根据此原理即可画出若干全等的矩形，如图7．25所示。

（4）透视图的相似放大法

当物体较大、画透视图受图幅所限时，可按比例缩小，用灭点法作出透视图，然后再根据需要进行放大，这样可节省时间，虽然作图的精确度会受到影响，但能满足透视效果。

相似放大是利用图形相似原理，即图形各对应边平行。其作图步骤如图7．26所示。

图7．26　透视图的相似放大法

①首先确定放大倍数n（图7．26中倍数n＝3）。

②在以灭点画出的立方体透视图上，以Ob、On、Oe为透视坐标，在其上按要求的倍数n，量取各原棱边的n倍长，得B、N、E点。

③过N、E、B点分别作对应原透视图棱边的平行线，相交得A、G点，过A、G点作原透视图对应边的平行线，相交得C点（或延长原透视立方体上的对角线，与所作平行线相交得A、G、C点）。

④加深即得所求放大n倍的立方体透视图。

7．2．5　圆的透视画法

圆在透视图上，相对于画面的位置不同，其形状大小也随之改变。当圆平行于画面时，圆的透视仍是圆，但大小变了；当圆不平行于画面时，则圆的透视一般是椭圆。透视椭圆的作图，通常先作圆的外切正方形的透视，然后用八点法求出圆上8个点的透视，再用曲线板光滑连接，即得所求椭圆。

（1）水平圆的透视

水平圆的透视具体作图步骤如图7．27所示。

①在平面图上作圆的外切正方形。

②作外切正方形的透视，画对角线和中线，得圆上4个切点的透视A′、B′、C′、D′。

③求圆和对角线相交的另4个点的透视，当两点透视时，延长F2D′到基线相交于点3，然后以13为斜边，作45°直角三角形，以直角边35为半径，点3为圆心，作圆弧交基线于2和4两点，连接F22和F24，与对角线交于J′、I′、G′和E′，如图7．27（a）所示。当一点透视时，由于正方形的一边与基线重合，则可直接在基线上作图，如图7．27（b）所示。

④用曲线板连接所得8个点，即得所求椭圆。

图7．27　水平圆的透视画法

（2）铅垂圆的透视

1）圆所在平面垂直于基面，但不与画面平行

当圆所在平面垂直于基面，但不与画面平行时，其透视画法与上述相同，如图7．28所示。

图7．28　铅垂圆的透视

2）圆所在平面与画面平行

当圆所在平面与画面平行时，其透视仍是圆，但半径变小了，如图7．29所示。应用一点透视法求出圆心的位置和半径的透视长度，再用圆规画圆，如图7．30所示。

具体作图步骤如下：

①在适当位置画出画面线P．P．、视平线H．L．和基线G．L．。

②假设圆所在平面与画面平行，但不在画面上，则在P．P．线上方适当位置画出圆的直径ab线。

图7．29　与画面平行圆的透视

图7．30　一点透视法求圆心

③确定站点s的位置，连接sa、sb、sO得交点a1、b1、O1，则a1b1为透视圆直径。

④自s点向下作垂线与视平线相交得灭点F。

⑤自O点向下作垂线至基线G．L．，在该垂线上量取圆的半径R，并与灭点相连接。

⑥自O1点向下作垂线，与FN1、Fn交于O′和d1，点O′即为透视圆的圆心，O′d1为透视圆半径，以O′为圆心，O′d1为半径画圆，即得所求透视圆。

3）圆的透视规律

由于视平线和视点的位置不同，圆的透视椭圆的形状也随之变化。由如图7．31所示可知，圆的透视规律如下：

图7．31　圆的透视规律

①距离灭点较远的，透视椭圆较宽，反之则透视椭圆较窄，如图7．31（a）所示。

②对于平行于基面和垂直于基面的同直径圆的透视，越接近灭点，则短轴越短，而长轴不变，如图7．31（a）所示。

③两点透视时，当各圆的圆心在一直线上时，由于位置不同，椭圆的长短轴都有很大变化，使圆的透视从正椭圆变成斜椭圆，即椭圆的长轴发生倾斜，如图7．31（b）所示。

7．3　效果图

7．3．1　效果图

（1）效果图的基本概念

产品造型效果图是设计表现技法的重要形式之一。效果图以透视图法为基础，同时通过对产品的综合表现，着重强调产品的形态、结构、材质、色彩、使用环境气氛等预想效果，故也有人将它称为产品设计预想图。

产品造型效果图是设计师最常采用的专业语言之一。熟练的效果图绘制技能是优秀设计师的专业素质的一个重要方面。

效果图作为设计表现的重要手段之一，具有以下特点：

1）说明性

效果图对产品造型的形态、结构、材质、色彩、使用环境气氛等作全面而深入的表现，能真切、具体、完整地说明设计创意。在视觉感受上建立起设计者与他人进行沟通和交流的渠道。

2）启发性

效果图不但可以表现产品的形态、结构、材质、色彩、使用环境气氛等可视的外部特征，而且对产品造型的个性、韵味和气氛可作相应的表现，使人们联想到未来产品的使用状况。

3）广泛性

效果图是根据人的视觉规律在平面上再现立体物象的图形，因而比工程图更直观和具体。观者不受职业等的限制，皆可一目了然地了解设计物的状况和特点。因而设计师可获得更加广泛的传达范围。

4）简捷性

在设计过程中，设计师往往要在短时间内提出多种设计方案以供选择和发展。准确、迅速而美观的效果图比费时费工的模型制作要经济、简捷得多，具有更高的效率。

5）局限性

效果图的局限性在于它终究是在平面上来描绘立体物象，故只能表现产品某一个或几个特定的角度和方向，而且常因视点、角度选择不当而使物象变形失真或错误地传达信息。因此，在设计最终的定案阶段，效果图不及模型那样能具体、全面而精确地反映设计意图。

在产品的开发设计中，往往不可能对实物写生，只能借助于绘画的表现规律来描绘设想中的产品。掌握和熟悉这些基本规律和要素对专业设计师是十分重要的。即使对于没有受过专门绘画训练的工程技术人员，只要学习和掌握了这些规律，通过实践和练习，也可作出满足要求的产品效果图。

（2）效果图的作用

效果图的作用是以最简便、迅速的方法和平面表现形式，表达出设计师对产品造型的设想，这项工作需要工业设计师具有训练有素的敏捷思维能力，丰富的实践经验与准确的效果图表现力。效果图的主要功能如下：

①在设计过程中，采用二维的方法绘制效果图的表现技法，比语言和文字说明更明了、直接，比制作成模型迅速、方便，是一种有效的表现方法。

②将头脑中暧昧不清的图像固定，借此进一步研究、推敲、修改完善。这一过程是一种以视觉为媒介的信息交流与反馈，是构成完善构思的重要手段。

③现代设计是一种群体活动，其构思的新设计方案需通过具体表现在特定的媒体上以供合作者讨论交流，供领导、业主评价、审定。在这里设计表现效果图不仅仅是形态的确定，更重要的是对设计的重点加以说明。

7．3．2　效果图的画前准备

效果图表现是设计工作程序中一个很重要的阶段，是设计师的创意和灵感的视觉展现的过程。为了使效果图作画过程能顺利进行，画前的准备工作是非常重要的。

首先，效果图表现是对所设计的未来产品的构想，在现实生活中没有原形可循。因此，收集和准备与设计有关的文献图片和数据等参考资料是必不可少的。

其次，就是工具的准备，这项工作不容忽视，若所用工具不全或放置位置不当，都可能会影响描绘速度和效率。按照一般人右手操笔习惯，着色前后需经过：洗笔—擦笔—蘸颜色—调色—着色。因此，工具最好依次序放置桌面右端，具体摆放则根据个人的使用习惯为宜。

再次，进行被裱纸。步骤如下（见图7．32）：

图7．32　图纸的装裱

①先在纸背面用水均匀地抹湿。

②待半干时，在纸背面的四周边缘10～15 mm涂上乳胶。

③将纸翻过正面，平铺在画板上，用手由一边向另一边压实至四周，尽量避免板与纸之间有气泡存在（也可用宽15～20 mm的纸条涂上胶水，沿纸的正面边缘贴于画板）。

④再将纸正面的中部用湿毛巾打湿，以防纸张在干燥过程中的收缩不均匀。

⑤最后将纸平放阴干即可使用。

⑥作画完成后，用美工刀裁划下板。

最后，转印底稿。转印的目的是为了保持画面的整洁，防止纸面被橡皮过多擦伤而影响着色效果。它是利用描图纸打好铅笔轮廓，后再转印到正式的图面上。具体方法如下：

①在描图纸上画出产品的铅笔轮廓。

②将描图纸的反面用稍软的铅笔在可见的轮廓线上涂上铅粉。

③将描图纸翻过正面，放在正面纸上固定，用硬性铅笔将轮廓线重复勾画一遍。

④拿掉描图纸后，铅笔轮廓图便清晰可见。

7．3．3　产品效果图技法的主要种类

（1）钢笔淡彩效果图

钢笔淡彩的表现方法是先用钢笔勾勒出设计产品的结构、造型的轮廓线，然后，再施以淡彩，表现出物体的光与彩的关系，从而使画面获得生动活泼的效果，如图7．33所示。

图7．33　轿车的钢笔淡彩效果图

钢笔淡彩的表现方法适用于广泛的设计题材，如从生活日用品、家用电器、家具、室内设计、服装设计、器皿设计到交通工具、机床等的造型设计。钢笔淡彩的表现方法在设计表达中具有较强的伸缩性，从最初的设计雏形、单线草图，设计的展开、单线施以淡彩，直至严谨透视预想图的深入刻画都能运用此法。

钢笔淡彩的表现方法因其使用能快速挥发的透明颜料，具有快捷方便的特性，因此这种方法具有非常广阔的前景。

钢笔淡彩画的主要工具和材料是钢笔和水彩色，以及碳素墨水、水粉笔、毛笔、底纹笔等。再准备一支白水粉色，用来画高光用。纸张以白卡纸为最佳，也可用绘图纸代替。

钢笔淡彩画的作画步骤如下：

①首先用钢笔在备好的纸上将产品的透视及结构轮廓画好，并略分一下明暗关系。然后用钢笔详细勾勒造型及结构透视轮廓线。

②在完成的钢笔线条图上，用适当大小的底纹笔，先铺大关系。第一遍色不宜过重，由浅入深地将环境与主体一起画两遍。

③待第一遍水色完成后，可用电吹风将整个画面均匀地吹几遍，当八成干时即可着第二遍水色。第二遍色比第一遍色在明度上应深一度，但仍从整体出发，注意留白的地方。

④待干后即可再深两度。调色时纯度减弱。物体受光与背光的明度对比逐渐加强。再将画面的细部用不同色相画出。

⑤在作画的各个步骤中始终应注意物体的大关系，不拘小节，由浅入深描绘出物体的立体感，即受光面与背光面阴影的关系，从而达到正确的材料质感、色彩的表现。

⑥画出装饰色彩部分。

⑦用薄白水粉提出反光与最亮处，然后用厚白水粉点出高光点。

⑧写出产品的装饰文字和标志。

⑨最后再调整一次画面的大效果。如质量不够的地方应加深，画面不透气的地方用薄白水粉压一下，即可透气（如阴影部分）。

在作画的步骤中可先用钢笔勾线，也可在最后提高光前的一个步骤中勾画笔线，都能达到目的。

（2）投影图法效果图

投影图法效果图就是借助于三视图的形式进行设计的表现。三视图是工程技术中的表达语言，以这种产品生产加工过程中所专用的技术语言为基础，所表现的产品内容如尺寸、比例、材质、结构关系都是真实的，可被验证、复制，它具有更强烈的真实感，并可直接与生产加工联系起来（见图7．34）。

图7．34　投影图法绘制的电动车效果图

投影图法效果图对于表现产品的特殊形态有很明显的优势。有些产品的形态用透视画法是难以表达准确的。例如，几个直径大小不等的圆叠在一起，在成透视角度的情况下，会变成空间上推移变化的椭圆形，从而极难画准，照相机上的镜头就是典型的例证。而使用投影图画法则可以既将产品的形态特征淋漓尽致地表现出来，又避开了许多难点。

使用投影图方法绘制效果图，表现的重点可放在产品的形状、尺寸及产品的色彩分区、材料应用以及结构关系上。

投影图方法绘制效果图作画方法如下：

1）钢笔透明水色法

先将投影图画在稿子上，然后用钢笔依靠绘图工具勾勒出产品造型的轮廓线（也可使用绘图笔和签字笔）。轮廓线可脱离制图线的束缚，能显得轻松活泼。待干后即可按照透明水色画法步骤由浅入深地进行着色。颜色不宜画得过厚，要保持钢笔线和色彩通透的感觉（见图7．35、图7．36）。

图7．35　汽车车门内饰的投影法效果图（钢笔透明水色法）

图7．36　健身器材的投影法效果图（钢笔透明水色法）

2）水粉画法

水粉画法的作画方法同一般的水粉画法相同，对于重点要表现的部分，如主视图或侧视图，要进行深入刻画，次要的部分可省略、淡化。

利用投影图绘制的效果图，其效果比焦点透视法的效果图要严谨和精细，图面上的大部分内容都可依靠专用的工具来完成，这是一般的产品表现图所无法比拟的（见图7．37）。

图7．37　叉车的投影法效果图（水粉画法）

（3）水粉画法效果图

水粉颜色色泽鲜艳、浑厚、不透明，且具有很好的覆盖力，较易于掌握。它使用水调和作画，便于大面积涂覆，是在设计表现中采用较多的画种。水粉画法表现力很强，能将被表现物体的造型特征精致而准确地表现出来。

1）作画的一般步骤

①起稿。使用铅笔起稿，如觉得在正稿上直接画没有把握，可先在草稿纸上起草图，推敲修改完毕后，再转印到正稿上。要保证所表现的内容形态准确、构图舒适、透视准确、结构清晰。

②着色。由于水粉色具有较好的覆盖力，着色的步骤比较灵活、自由，既可先从暗部入手，逐渐向中间色和亮部推移，也可从大块的中间色画起，然后加重暗部、提出亮部。

③随着刻画的深入，再逐渐由整体转入局部，细心地刻画每个应予表现的设计细节，并随时对画面的大关系进行调整，逐步完成作品。

④最后加重最深部位，并点上最亮的高光。

2）湿画法与干画法

①湿画法。在画中运用很多。使用湿画法作画，笔与笔之间的衔接柔和、自然，没有明显的笔触，不同的色块融合成一片，变化细腻。对于表现光滑、细致的物体和变化微妙的体面关系极为适宜。

②干画法。干画法是在底色干了以后，根据物体的结构一笔一笔地画上去，笔触明显，画面效果强烈。对表现转折变化明显的部分，用干画法处理，会使重点极为突出。

3）借用底色的画法

为了快捷地完成一幅产品效果图，巧妙地借用在纸基上刷的底色，是卓有成效的办法，这个方法可使底色作为表现图上的一个组成部分保留下来，可省去大量的敷色时间。先行刷上具有一定明度和色彩倾向的基色，可很容易地控制住画面的整体色调。水粉是有很好覆盖力的颜料。在底色上再行着色，其颜色的饱和度要高些，而且稳定性好，特别适合于对精细部分进行深入刻画（见图7．38）。

图7．38　水粉画法效果图

通常底色的选择是以被表现产品上的某明暗面或产品上某种材料的质感为准。在作画的第一步，将整个画面刷上统一的底色，待其干后，再将产品的形态表现出来，调整画面的明暗和色彩的对比关系，逐层深入。

（4）彩色底浅层画法

根据所表现的对象的形态、色彩、质感，选择浅层底色涂刷的形式及颜色。例如，用笔的疏、密、干、湿、深、浅等，选择的标准应根据所表现对象的固有色及环境色，并在动手之前，反复考虑，表现时能利用哪块底色来表现对象，考虑成熟后方可动笔。涂刷底色时最好一气呵成，如有改动也最好趁湿下笔，这样有种空气感，表现出来的画面更生动真实。在施加明暗时，最好用透明色或水粉、淡彩，这样能透出底色，表现出来的画面色彩会更统一。经过反复几轮的着色调整，加重最深的部位，最后点高光。高光要点得饱满（圆形或椭圆形高光点），如此会显得更生动。

（5）剪贴画法

预想图是表现工业设计意图的基本方法。它能把所设计的产品形象、直观地表现出来，并使人一目了然。它是思维形象化的结果，因此也是设计师必须掌握的造型手段，它在整个设计程序中占有重要位置。

目前，由于表现材料的改革，使表现方法增多，大大缩短了表现效果图的时间。当今国际上对工业设计预想图的要求是“迅速、准确”地表现产品，而不是在效果图上花费更多的时间。这样探讨简便的效果图表现方法就显得尤为重要。

剪贴画法是多种描绘方法中的一种，也是比较简单、容易掌握的方法。这种方法适合于表现各种工业产品。使用对象不仅适用于有描绘能力的专业设计者，也适用于不具备描绘能力的工程技术人员。这种方法的特点是描绘处少，手法简便，节省时间，效果显著，质感、尺度表现真实，是理想的工业设计效果图的表现方法（见图7．39）。

图7．39　拖拉机效果图（剪贴画法）

1）绘制阶段

①在所选择的色纸中，选出一张色度为中间调子的纸作为起稿纸。起稿所用工具一般有HB铅笔、三角尺、丁字尺等，按照你所设计产品的外形实际尺度或成比例缩小的尺度起稿，既可画正投影图，也可画透视图。这一稿不用画得很细，只需画出各部分（即各部件）之间关系的大致位置，但位置尺寸要准确，为下一步打下基础。至于细部可在每个部位上完成。

②完成第一稿后，便开始在另一纸上画各部位的零部件图。根据各部分的质感、色彩，分别在不同质感的纸上画出各部分的尺寸（仍用HB铅笔，把各部分的位置画出），有些局部可用有色铅笔画出效果图，但一般要求尽量利用纸的特性表现质感，少量描绘，这样既能节省时间，又适应于没有很多描绘能力的设计者（见图7．40）。

图7．40　剪贴画法绘制的效果图

2）制作阶段

①各部分都分别在不同的纸上完成后，将进入制作阶段。这个阶段主要是用裁纸刀、圆刀、剪刀、直尺等工具将各部分裁下。

②将所有部分都裁下后，在没贴到第一稿上之前，要把所有部分都放到第一稿上，这时要观察一下总体效果，如果这时发现有不协调，或不适当之处，可进行调整、修改。因这时各部分都没贴上，每个部分都可分别修改。如果整体效果基本良好，便可按第一稿的尺度将各部分贴在第一稿上。此时大体效果已经出现，大部分工作也已经完成，剩下的只是局部深入刻画和小部分的调整，有些地方的效果应加强，有些地方应减弱。文字部分可用转印字根据需要印上，也可写上，局部刻画可用有色铅笔和水粉来完成。

③经剪贴、刻画、修饰完成效果图后，如果将整个产品设计图部分裁下，放到重颜色背景或浅颜色背景上，效果则会更好。

（6）麦克笔画法

麦克笔分为水性、油性两种。其中，水性麦克笔易和其他水性颜料混合使用，而油性麦克笔则不会溶于水，且油色会渗透纸张。麦克笔是目前使用较普遍的一种工具，它具有作画迅速、适应性强、色彩明快、携带方便等优点。目前，市场销售的麦克笔多为进口产品，色彩种类较多，可套装或以单支形式来选择购买。因可供选择的色彩较多，故在着色时不必进行调色，有利于提高作图速度。麦克笔颜色质地较好，容易平涂均匀，附着力强，干得快。但其覆盖力差，不易修改，对刻画细部有一定的限制。应用麦克笔着色的基本方法如下：

1）直接平涂法

直接平涂物体本体，在产品表现技法上最为困难。但此法更能精确忠实地表现产品的外观、材质。平涂时，利用渐层的变化即可表现明暗。最后也可用不同的背景处理来衬托产品。

2）利用背景渐层画法

利用背景渐层画法最能迅速多样化地表现设计师的设计构想。图中渐层较深的部分画在立方体的假设阴暗面，在画产品时，则可选在最重要的部分，能更清楚地表现设计特点。

3）利用背景平涂法

利用背景平涂法与平涂法的最大差异在于仅能快速地表现产品的外观，无法明显地表达产品的色彩与质感，但可省略背景处理，同时大面积的平涂容易掌握笔触的问题。在利用背景平涂时，仍要注意明暗变化。

（7）色粉画法

用色粉来进行效果图的绘制，这种方法已被国内外很多设计师所接受，特别是在国外的汽车设计行业早已被广泛地采用。

色粉画的主要特点是：可绘制出大面积十分平滑的过渡面及柔和的反光，特别适合绘制各种双曲面以及以曲面为主的复杂形体；在质感刻画方面对于玻璃、高反光金属等的质感有着很强的表现力。特别值得一提的是，这种表现技法与喷绘等其他技法相比更具有优势，即能在短时间内达到很好的效果。

1）色粉表现图所用的工具

①色粉颜色。常见的色粉颜色是以色粉粉末压制的长方形小棒，一般从几十色到几百色不等。颜色上一般分为纯色系、冷灰和暖灰色系。

②色粉画专用纸。这种纸的特性同一般的纸不同，它的表面有很多细小的微坑，以便于色粉的粉末能十分容易地附着在纸的表面，而且这种纸是呈半透明状，以便于进行正反双面的绘制。

③色粉辅助粉。通常用婴儿的爽身粉。

④色粉定画喷剂。这是一种特殊的定画喷剂，它最大的特点是使浮在纸表面的色粉能进入纸面细小的微坑，使得色粉能很好地附着在纸的表面。

⑤低黏度薄膜。用于在绘图时进行遮挡。

⑥麦克笔添加剂。同色粉粉末混合后进行背景的绘制。

2）色粉表现图的基本技法和步骤

①起稿阶段。首先在色粉专用纸上用铅笔或细的签字笔起稿，然后用麦克笔在纸的背面将重的阴影和边缘线绘出。

②贴低黏度薄膜。在色粉纸上贴好低黏度薄膜，并根据绘制的要求用专用刻刀将要着色的部分刻出并取下。

③着色阶段。用刀把粉棒刮成很细的粉末状，然后加入20%左右的辅助滑石粉，并混合均匀。用色粉专用棉条或棉花团将纯的辅助色粉轻轻涂在纸的表面，这一步是为上色作准备，以便能在着色时比较光滑、顺畅。

用色粉专用棉条将已调好的色粉颜色用力擦到纸面上，颜色要由浅入深逐步着色。上色时，首先将被表现物最大的过渡面画出，然后再进入细节刻画。

对已上好色的部分满意之后，用色粉定画剂喷饰图面。这一步十分关键，一是可起到固定画面的作用，二是以便于在画过的部分上进行再上色。

大的颜色和明暗关系表现完了之后，就进入细节刻画。

对已完成的图面的轮廓进行再次修正。

④背景的上色阶段。首先用低黏度薄膜将画面的主体遮盖住，再用麦克笔添加剂同色粉粉末相混合，然后快速地涂于画面，笔触要轻松奔放，起到烘托气氛的作用。

⑤装被阶段。因为色粉专用纸为半透明状，故要用白色的卡纸来作为衬纸。用色粉定画喷剂将画面定画后，用低黏度喷胶将已绘制完成的画稿贴于衬纸之上，这样一张色粉表现图就完成了。

以上介绍的是色粉表现图的基本技法，因这是一种较易掌握的绘画方法，故只要掌握要领就可得到满意的效果。

（8）喷绘法

喷绘法是以喷笔着色为主，以毛笔修饰为辅而进行描绘的一种表现技法，它与上述绘画方法有许多不同之处。首先是使用的着色工具与画笔截然不同，因此使绘图的方法也别具一格。喷绘时，必须制作遮屏来掩盖不需着色的部分，喷笔不直接接触纸面，而是像喷漆一样将颜料喷涂到纸面上，因此，可获得极细腻均匀的色彩效果，甚至能达到乱真的程度，这一点是其他技法难以比拟的。

但喷绘法须做大量的遮屏计划，花费的时间和精力较多，因此，一般只在设计方案最后确定时才采用这种方法绘制效果图。另外，喷绘法需要专门的喷绘工具和空气压缩设备，这给绘画带来诸多不便。

（9）计算机辅助绘制效果图

目前，设计界已广泛采用计算机辅助绘制产品效果图。使用的软件已有多种版本，各种软件都有自身的特长，绘制一个产品的效果图，往往需要几种软件相互支持方能圆满完成。关于具体的运用方法，可阅读专门的参考资料。

7．4　模型制作

7．4．1　模型制作的概念

模型从字面上解释应是指对某一特定物体的同质或异质的三维复制品。在这里所讲的模型，是指产品设计过程中以立体形态进行设计表达的一种形式。模型的表达首先是以设计方案为原始依据，按照一定的尺寸比例，选择合适的模型材料，最终制作完成接近真实的产品立体模型。

从本质上讲工业产品都是以三维的物质形式呈现的，在产品设计过程所涉及的问题，如形态（包括研究造型与内部机构、造型与人的关系）、技术（包括研究结构与实际加工的关系）、材料（包括选择与生产技术相适应的材料）等，如果仅以二维的画面来表现，往往有许多困难之处。因此，模型制作的目的就是用立体的形式把这些在二维画面上无法充分表示的内容表现出来。

7．4．2　模型制作的特性

（1）直观性

与图样上的平面形象不同，产品模型是具有三维空间的实体，可通过视觉、触觉等感官真实地去感受，这种亲临其境的效果是模型制作所独有的。因而模型是一种被普遍运用的最直观的、有真实感的设计表现形式。

（2）完整性

产品模型的制作体现了一定的精确度和完整性。设计是一个逐步改进、逐步完善的过程，作为设计的一个重要环节，可通过模型制作的过程对设计方案进行改进或调整，使其更加精确合理。把模型制作简单地理解为由平面设计图过渡到立体形态的一般表现是不合适的。同时，平面方案图的表示与三维实体存在着视觉上的差异，这种差异性也需要通过模型制作加以纠正。因此，产品模型无论在整体外观上还是在细节处理上，都具有完整性和统一协调性。

（3）真实性

产品模型所表达的是未来产品的真实效果，通过三维的形态不仅真实地展现了产品的机能、构造、制造、材料、色彩、肌理、人机交互的设计特点，而且还表达了产品设计的形态语义和美学信息。因此，可以说产品模型的制作是理性与感性结合的真实性传递过程。

7．4．3　模型制作的表现形式

模型的种类有很多，表现形式也很丰富。依据产品设计过程可将产品的模型制作大致分为工作模型、展示模型和实物模型3大类。

（1）工作模型

工作模型又称概念模型、草模型，是指设计师在设计构思阶段的模型制作。设计师为了发现、确认构思，为了掌握与发展自己的构形仅供自身研究用而不向他人展示的模型，一般都用容易得到、易于加工的材料，如黏土、卡纸、发泡塑料、木材与金属等制作。它的功能是为了解产品形态的构造、工艺和使用特性，进而验证人、物、环境的合理关系和产品功能的可行性。它属于设计研究型的模型。

（2）展示模型

展示模型又称外观模型、仿真模型，这是在设计方案基本确定后，为了提供给有关各方对设计进行研讨评价、向委托方提示、向生产部门传达目的制作的模型。一般展示模型不包含内部机构，但与最终产品的外形是非常一致的模型。它可供进行美学评价和商业宣传展示。

（3）实物模型

实物模型又称制造原型、功能模型，这是为了批量生产之前，研究生产工艺，生产出外形、材料以及内部机构等均与投产后生产的产品相同的试制品。这种制造原型还可在最后投产之前作产品功能与性能的测试之用。

7．4．4　模型按制作材料分类

模型受材料特性影响而产生各自的形式，它们也是设计师经常实践的内容，现根据常用材料作以下分类：

（1）吸塑模型

利用薄型聚氯乙烯板（0．5 mm）在简易复合密封铝制模腔内加热，并抽真空整体成型，然后进行二次加工及装饰的模型。它具有一致性、完整性、边缘转折及厚薄均匀等优点，但是由于它需要生产模具，费时费工和花费资金较多，且模型体质较软和无法细微刻画的不足，故通常不大采用。

（2）石膏模型

利用雕塑石膏粉与水调和浇注成基本形后，手工进行旋削（车制）或刻制成型的模型。它虽然具有无法对产品内部功能和结构进行考证以及其细部难以刻画的局限性，但是，由于它制作简便、成本低、耗时短等因素，能赋予模型美观的形态，成为设计师经常采用的材料模型。

（3）油泥模型

用油泥（可用彩色油泥）以手工技艺成雏形后，对表面进行二次装饰技术加工，它具有制作快、可变性和及时表达设计思想的优点。利用优质油泥棒做汽车模型，能接受手加工或机加工，成型后能承受一定的功能检验。但是选用一般的油泥，将会有坚硬度不高、难保留、不能测定内部功能和细部难以深入的缺点。

（4）黏土模型

利用可塑性黏土（雕塑土最好），以雕塑手工技艺成型，待干后进行表面二次装饰技术加工的模型。它具有石膏模型和油泥模型的优点，而且材料来源丰富，成本很低，能自由修改和有一定的坚硬度等特点。但是，黏土选择和调和不好，模型易开裂，也存在内部功能和细部刻画不足等缺点。

（5）木质模型

利用各种不同质地的木板、木料、夹板、复合板等木质材料，以木工技艺成型后，再进行表面二次加工和装饰的模型。虽然对小模型加工困难，并受木工工具、技艺能力限制，而且不能对方案进行深刻论证，以及功能直接发挥的实用性不足等缺点，但是，由于材料特性和成型工艺多样及可有专业人员配合，已成为设计师最常用的模型形式。

（6）纸质模型

利用模型纸板进行手工裁剪粘贴成型，然后再进行表面二次装饰技术的模型，具有制作时间快、简便、经济、轻巧等优点，但也存在体态软弱、难以携带，实用性和真实性不足的缺点。

（7）金属模型

利用铁、铝、铜等金属板材、棒材、型材，以金工或机加工工艺成型后，进行二次加工和装饰的模型。它是实用价值最高，真实感最强的模型。但是，由于制作工序多，劳动强度大，需要机械设备、场地、手工技术，是设计者个人制作难度较大的模型。

（8）金属装饰模型

利用专用金属材料以金工或理化处理的功能、操作件以及有文字或无文字的装饰件等，依附在不同类型的模型上，起到实用、美化的效应。但由于要求严格的配合尺寸、可靠的机械加工和照相、理化处理，以及高级工艺和准确的文字内容，故一般以协作方式来解决。

（9）塑料模型

这里主要突出的是利用塑料大家族中的有机玻璃或ABS塑料，以手工工艺成型后，再给予二次装饰技术的模型。它虽然要求较高的设计制作技术、加工工具和专用工具（工装夹具等二类工具），以及费时和安全性规定等不利因素，但是，由于塑料规格齐全，可加工性极强，制作成的模型有很高的真实性和实用性，以及便于设计方案论证和长期保留等优点，它已成为当今设计师最常用的材料模型。

（10）综合材料模型

通常情况下，一件标准的现代模型设计制作，是利用不同材料在不同加工技艺下有机组合而成，这种模型就称为综合材料模型。它给设计师的意图和设计效果造成极佳效应，自然地成为常见模型。

7．4．5　常用材料的模型制作工艺与技术

（1）纸质模型的设计制作

纸质模型制作方便，来源丰富，工艺性较好，适宜制作展示模型、建筑模型和产品设计模型。

1）纸质模型制作的工具

①画线工具。直尺、圆规、笔、三角尺、直尺、量角器等。

②黏结剂。乳胶、胶水、双面胶、胶带等。

③裁切工具。美工刀、界刀、圆切割器、45°切割用刀、钻孔器、剪刀、手术刀等。

2）纸质模型制作的主要材料与辅助材料

纸质模型的主要材料是易于黏结、切割加工的纸张，有薄纸、卡纸、瓦楞纸、吹塑纸，带有色彩和底纹的其他纸张，以及建筑模型专用纸等。辅助材料有软木、发泡材料、木板等。

3）纸质模型设计制作的流程

纸质模型设计制作的流程为

描绘模型图样→切割折线→切割制作每一部件→黏结拼装→表面装饰

4）纸质模型制作工艺与技术

①切割。垂直切割用美工刀或其他切割工具切剖，使断面与纸平面垂直；45°切割使黏口断面与纸平面成45°角，可用45°切刀完成。

②打孔、切圆。大的孔和圆形，用圆规画出尺寸，用手术刀沿圆周小心切割，或用圆切割器切下；小的孔用打孔器打出；方孔用刀加工。

③曲面弯曲。当需要制作圆柱面、圆锥面时，可将其展开图画在板材上并加以切割，然后用三角板或直尺的一边压住纸张的一头，用手将纸张向上倾斜拉出，反复几次，纸张自行卷曲，曲面的弯曲程度不同，则向上拉出的倾角不同。这样制出的曲面，不易反弹，不易折皱，易于黏结。

④折棱的处理。折棱是模型制作中经常遇到的，如果不作特殊的处理，棱线易于毛糙，不挺拔。为了使棱线挺拔、光洁，可采用以下的处理方法：

a．用刀刃沿棱线轻轻刻画，不要切开纸张，然后沿刻线折叠，切割线向外。

b．用无油墨圆珠笔或刀背压划出痕迹，沿痕迹线折叠，迹线向内。

c．在折叠厚纸板时，为了使折叠后的轮廓挺括，也可事先在纸的折叠位置切割两道切迹，以达到更好的折叠效果（见图7．41）。

5）纸质产品模型制作的方法与程序

①绘制模型三视图，按照所需的比例，画出模型三视图，以此为模型制作的尺寸依据。

②分析模型设计制作的粘贴顺序与成型方法，确定制作工艺与技术，在模型卡纸上画出所需要拼装零部件的外形尺寸图。画图时要确保外形与尺寸准确。

图7．41　纸板折棱工艺

③粘贴拼装零部件。画出贴制的基准线，在纸板上涂抹乳胶，乳胶不宜过多，以防溢出和变形，按基准线准确拼贴，加压去除溢出的乳胶，使之干燥后，用细砂纸修磨拼接缝。

④加工制作后部托架方框。先绘制出两方柱的展开图，并留有黏结口，以直角下料法切割下料。将所下的两块料合并一起修整，保证其尺寸形状一致，沿虚线用刀背用力刻画，作出压痕，将压痕向内折叠成型，修整、清理乳胶。

⑤托架与基体拼装。将已制作好的托架进行修整，在托架的方框斜口上及两平板上涂抹乳胶，粘贴到基本相应的位置上，并及时清除多余的乳胶，使其干燥固化。

⑥表面整体修整打磨。对制作发泡塑料纸质的模型，使其完全干燥固化后，用细砂纸包住小木块精心打磨修整各个棱角和粘贴缝，以保证小圆角和拼缝的平整。

⑦表面二次加工。将打磨修整好的模型进行表面灰尘清理，用自喷漆喷涂模型表面，用转印字模转印所需的字体，再用透明的光油漆喷一层，以保护字体不掉。至此，该产品模型设计制作全部完成（见图7．42）。

图7．42　纸质模型

（2）木质模型设计制作

木质模型的特点是材料来源方便，成型工艺简单，并能保证尺寸准确度。但木质模型的后期修整工作量大，且需要有一定的木工技艺能力。

1）木质模型加工常用的工具

木质模型加工的常用工具包括手工锯、手工刨、电刨、打磨机、抛光机、木刻刀、砂纸、线锯机、锯床、角尺、画线墨斗等。

2）主要的材料及辅助材料

①主材。松木、柳木、泡桐木等，以松木为主的木板、人造板等。

②辅材。黏结剂、铁钉、螺钉等。

3）木质模型设计制作的工艺流程

木质模型设计制作的工艺流程为：

备料→画出零部件三视图→下料修整→零部件加工→组装成型

4）木质模型制作的工艺与技术

①绘图

按比例绘制模型三视图。

②下料

在已修刨成型满足厚度要求的木料上画出零部件尺寸图，并放出加工余量，以便修整。

③正立方体的配制成型法

对角成型法。先画出正方形，锯截下料并放出一定的余量，用刨子修刨出45°斜角，然后拼装成型，在内侧加粘直角三角支撑，以保证垂直和粘贴牢固。

搭接成型法。搭接成型是一种常用的方法。由于木板有一定的厚度，为了确保形态尺寸，下料时必须考虑好搭接的形式和顺序，不同的搭接形式，下料的形状和尺寸也不同。

④制作工艺与技术

A．连接工艺与技术

榫接是木材加工工艺中最古老而有效的连接方式，榫接在我国有着悠久的历史，且技术精湛，常见的榫接有明榫和暗榫。榫跟连接常用于两木块，对头垂直连接这种榫接加工制作的方法是在一个木头上用锯子锯截出榫头，另一木头在画好榫眼线后用木工凿子打凿成型。现在也有打凿榫眼的机器可用于开榫眼，明榫连接是榫眼打通，暗榫榫眼不完全打通，配合时涂抹乳胶。

交错榫，这种榫连接适用于两木块交叉错合连接，也是木工工艺技术中常用的技术。这种连接吻合稳固不易转动，其加工制作的方法是先画出交错榫开口线，用锯子锯出，然后用木凿子打凿成型，配合时涂抹乳胶。

咬合榫，这种榫连接适用于板材的连接，其加工制作要求较高，必须先画出两板正确的咬合尺寸图，否则无法配合。该种咬合榫的加工，通常用钢丝锯或线锯机加工完成，配合时涂抹乳胶。

钉连接是木工加工工艺与技术最基本、最简单易行的连接方法，操作简便快速，但表面的修整难度较大，而且牢固度不如榫接。

B．打孔工艺

打孔是在木质模型制作中常见的，如何进行打孔，掌握打孔的方法也是非常必要的。

木材加工常见的孔有方孔、圆孔，方孔和圆孔又可分为通孔和不通孔。

板材孔的加工。在加工大型的圆孔和方孔时，要先在板材上画出其轮廓线，用钻床打一小孔，然后用线锯机沿其轮廓线切割出所需的孔。切割时，要沿线的内侧切割，以便于修整。

小圆孔的加工。小圆孔加工时，要在需要打孔的位置画出定位点，选择合适的木工钻头，用手摇钻或手电钻、钻床加工成型，加工好后，用圆锉或单圆锉打磨光整。

方孔的通孔与不通孔的加工。前面已讲了方孔加工的一种方法。但用线锯机加工出的孔一定是通孔，不通孔的加工是难以实现的。手工加工时，可用木工凿子打凿成型，具体加工制作的方法是先画出打孔的位置及尺寸大小，用木工凿子打凿，通孔可直接打凿成型，不通孔可打凿后用木工铲铲削修整。

C．曲面加工

曲面加工是模型设计制作中的重要工艺技术之一，是模型制作过程中经常遇到的问题。薄板曲面加工时，先在薄板上画出曲线，用手工锯或线锯机加工，沿曲线切割下料，再用木工锉或用砂纸包着木块打磨，修整曲面。块材曲面加工时，先加工制作出块材基准面，制作出基本长方体，在断面画出需要刨削曲面的形状，在侧面画出曲面与平面的分界线，用木工平刨刨削成型。画线时要注意，两断面都要画出曲面的曲线，两侧面也都要画出分界线，以便在刨削时找寻基准线，使形状保持准确。对内凹曲面的成型加工，其难度较大，通常采用成型工具加工制作，如使用内凹曲面加工铲。加工时，在断面画出曲面的曲线，用铲刀逐次铲削，然后用半圆锉、砂纸打磨修光。如图7．43所示为木材的连接结构。

图7．43　木材的连接结构

（3）石膏模型设计制作

1）石膏的成分与特性

石膏是模型制作的常用材料，石膏和水混合，在短时间内可凝固成结实的固体，凝固后，可随意地进行拉刮、切割、旋切等造型。定形后，稳定性好，干湿引起的变化不大，价格便宜，制作简单，适于做外观形态模型。

石膏中加入一些添加剂可调节石膏硬化的速度，在石膏中加入占石膏质量0．1%～1%的食盐、硫酸钾、氯化钾水溶液可加速硬化，加入碳酸氢钠等水溶液会延迟硬化。石膏模型设计制作中水与石膏的比为1∶1．2，温度30℃为理想状态。

2）石膏模型设计制作的工具

①雕刻工具。美工刀、界刀、铲刀、雕塑用刀、调刀、刮子等（见图7．44）。

②旋切工具。手动转盘、电动转盘、手摇旋切、旋转刮板等。

③调浆工具。盘子、碗、勺子、搅棒、筛网等。

④翻模工具。麻丝、脱模剂、刷子、木掷头等。

⑤测量与其他工具。工作平台、玻璃板、直尺、三角尺、角尺、线尺、画线针台、游标卡尺、内外卡规等。

3）石膏模型设计制作的辅助材料

①麻丝。麻丝是天然植物，用麻皮加工而成，用于石膏模型翻模时起加强作用。

②水。水是石膏模型设计制作必不可少的，水与石膏的配比影响石膏的凝固时间。

4）石膏模型制作的方法

石膏模型的成型方法一般有以下3种形式：

①浇注一块稍大于所作产品尺寸的石膏块，然后进行切削、雕刻、表面处理，最后成型。

②表面先用黏土或油泥塑造形态，经过翻制模型后，再用石膏浇注而成。

③经过浇注成粗模型后以机械的方式旋切而成，这种方式比较适合于柱状的造型。

如图7．45所示为浇注石膏模型的挡板。

图7．44　石膏模型制作工具

图7．45　浇注石膏模型的挡板

（4）工程塑料模型设计制作

工业塑料是一个大家族，随着化工事业的发展，成员将会更多。在这个大家族中，经实践和筛选，普遍认为热塑性塑料中的有机玻璃、ABS和PVC塑料是现代模型设计制作的最佳材质，被普遍采用。

此外，需要木质三合板、五合板、木板等供工业塑料热成型时做套模用。

1）工程塑料的加工特性

①工程塑料具备尺寸稳定、形态稳固、表面光泽平整、质轻耐腐、良好的机械强度等属性。

②工程塑料可手工或机械钻孔、抛光、刨平、锉齐整、锯截、划断以及车、铣、刨等加工成型。

③工程塑料有韧性，有弹性，易于刻画与截取，还可受热任意成型。

④工程塑料来源丰富、规格齐全、色彩多样。

⑤有机玻璃工程塑料表面易喷涂、丝印、烫印等二次加工，且能进行手工或机械加工，使表面有强烈的折射光效应和热预制肌理、纹理成型的特性。

⑥工程塑料在四氯甲烷（也称氯仿）黏合下可快速成型，壁厚均匀，能体现内部功能，并可长期保存。因此，工程塑料是当前现代模型设计制作最理想的材料。

2）工程塑料模型制作的步骤

工程塑料模型制作的步骤为：

设计→制图→下料→零件加工→部件加工→黏合→整形→二次加工→装饰→组装成型

3）工程塑料模型制作的成型工艺与技术

①工程塑料的开料。在开料前必须按照所设计的产品造型形态，绘制出每个立体部分的展开平面图形，并标好详细的尺寸。然后根据展开图进行材料的切割，实际操作时应比实际尺寸适当放宽一些，为以后的精细处理留有加工余地。工程塑料板的厚度应根据模型所需要的厚度、强度以及加工时的易难程度进行选择。

不同形状的塑料料块，切割应选择不同的工具。如切割直线形的料块用钩刀就能完成；而带曲线形的板材则需要用线锯或电动切割机；切割较厚的板材需用手锯。

②工程塑料的修正与打磨。塑料板经切割后，形状和尺寸尚未达到一定的精确度，因此需要进行轮廓修正。在修正时，必须将部件夹在台虎钳上，用锉刀细心修正（为了提高锉刀的工作效率，必须经常用刷子将附黏在锉刀上的塑料粉末清除掉）。修正后的部件轮廓再用砂纸轻轻打磨，在达到图样上所规定的尺寸后就可进行黏结。

③工程塑料的黏结。在塑料模型的制作过程中，大部分的部件是靠塑料板之间的黏结而成。黏结有机玻璃和ABS塑料板都采用三氯甲烷或四氯甲烷作为黏结剂。

④曲面成型。塑料曲面成型一般需要一定的工具和设备。单曲面成型比较容易，只要把塑料放在电烤箱内加热到一定温度后取出进行弯曲即可。双曲面成型较复杂，一般需借助真空吸塑机来完成。其步骤是按形体特征做成木质模型，然后将木模放入真空吸塑机内，并在木质模型上覆盖一张厚1～2 mm的ABS塑料板，通电后塑料板即软化，然后利用机内抽成真空后的压力使塑料板均匀地附吸在木质模型表面，数分钟后取出模型，将木质模型剥离，就可获得一个具有中空的塑料模型部件。利用真空吸塑机加工像汽车、船艇、吸尘器、灯罩等带有曲面的壳体模型十分方便，并能较好地达到设计的要求。例如，在加工这类壳体部件时没有真空吸塑机，则需用手工来完成。在具体操作前，应先用石膏或发泡塑料做好相应的模子，将塑料板在电烤箱内加热后再用模子压成。

⑤表面处理。塑料模型表面处理前应先将形体打磨光滑，然后再用腻子填补接缝线。待形体全部打磨光滑后就可上色。色彩宜选用喷漆或自喷漆。为使喷涂表面上的色彩细腻均匀，每上一次漆，必须等前一遍漆干透后再进行。例如，在喷漆过程中，模型表面粘有颗粒或起毛，可用水砂纸蘸肥皂水轻轻打磨光滑后再上最后一道漆。表面处理过的产品塑料模型可达到非常真实的视觉效果。

（5）油泥模型设计制作

油泥模型是在产品设计中进行模型制作时常用的一种形式。由于油泥加工方便、容易修改，特别适用于概念模型的制作，在一些家用电器、汽车等交通工具的模型制作中应用十分广泛（见图7．46）。

油泥是由石蜡、凡士林、硫黄、灰分及少量树脂、颜料按一定的比例配制而成。目前，设计用油泥大部分从日本进口，故价格较贵。油泥的特性是可塑性强，在达到一定的温度后油泥会开始软化。油泥的软化温度因其配方比例的差异也有所不同，通常为45～60℃。当温度在24℃以下时，油泥达到最高硬度，因此环境温度为20～24℃是最好的工作温度。

1）油泥模型制作工具

油泥模型制作时，需要专门的制作工具。根据需要也可自制一些工具。油泥在软化后才能进行塑造。用恒温烤箱软化油泥最为理想，如没有条件，用其他一些加温手段也可以。例如，放在电炉上方烘烤，但烘烤时油泥必须离电炉有一定的距离，并要不停地转动，使其均匀受热。油泥放在开水中浸泡也能达到软化的效果。但在浸泡时，油泥必须用塑料袋密封好，防止水的进入，另外泥的体量不宜过大。

图7．46　用油泥制作的1∶10汽车模型

除了软化油泥的工具设备外，常用的油泥模型制作工具如下：

①三角形刮刀。具有各种不同大小的尺寸，可用于制作一些靠近边角或较为细小的面。

②平口刮刀。平口刮刀有各种不同的尺寸，主要用来刮去形体表面多余的部分。

③椭圆形刮刀。具有各种大小不同的尺寸，用于加工形体的凹面处。

④锯齿形刮刀。主要用于使表面获得平整的工具。

⑤线形刮刀。线形刮刀一端为平头，另一端呈线形，且具有各种尺寸。它主要用于制作形体的细节，如线角和凹槽处等部位的细微制作。

除了上述工具外，制作模型时还需要绘图工具、测量工具、模板等辅助工具（见图7．47）。

图7．47　油泥模型制作工具

2）油泥模型制作的程序

①根据设计方案，画出较为精确的模型图样。

②根据模型图样的基本尺寸制作模芯。模芯可用泡沫塑料制作。

③用测量仪器测量模芯的基本尺寸，确保模芯的形态和所设计的形态基本相似（但必须小于其实际的尺寸），要保留一定的尺寸余地，使覆盖后的油泥层有足够的厚度。

④将软化的油泥用手覆盖在模芯表面。第一层覆盖在泡沫塑料表面的油泥层十分关键，油泥必须紧贴模芯表面，用手压实，不能留有丝毫间隙和裂缝，否则，油泥层容易脱落。

⑤塑造大体形态。用油泥塑造形体基本上和泥塑的方法相似，用手将油泥堆积至满足基本尺寸即可。

⑥光顺和整平油泥模型的表面，并不断检查形体是否与设计的要求相一致。

⑦细部刻画。

⑧表面处理。表面处理的一种方法是可用油泥专用彩膜进行粘贴；另一种方法是可用喷漆进行着色。在使用喷漆着色时，可先将油泥模型进行硬化处理，用原子灰作为腻子涂刷在模型表面，待补泥固化后打磨光滑，再进行喷涂。