重组装饰材模具数字化设计概述

朱明月，颜宏伟

（审协江苏中心，江苏 苏州 215000）

重组装饰材模具数字化设计概述

Overview of recombinant decorative wood mold digital design

朱明月，颜宏伟*

（审协江苏中心，江苏 苏州 215000）

重组装饰材是一种新型木质复合装饰材料，它的发展对保护珍贵天然资源，实现人工速生材的高效利用具有重要的意义。在重组装饰材产品的生产中，模拟不同花色品种和产品纹理的自然与否主要靠模具来实现。本文概述了重组装饰材模具及其研究现状，分析了模具数字化设计的难点，并论证了对重组装饰材模具进行研究的意义。

重组；装饰；模具

在重组装饰材产品的生产中，模拟不同花色品种和产品纹理的自然与否主要靠模具来实现。将施胶后的板坯在模具中压合，使板坯在模具形状的作用下胶合成各种形状的重组装饰材毛方。这些不同形状的重组装饰材经后续加工后方可获得预先设计的装饰纹理。

1 重组装饰材模具的发展概况

重组装饰材的模具按照表面形状分为平面模和曲面模。

平面模表面平整，设计制作简单。主要用于径切、半径切和编织类重组装饰材的胶压成型。

曲面模表面凹凸不平，呈波形纹，结构复杂，设计制造难度大。曲面模多用于装饰纹理为曲线的重组装饰材的胶压成型。曲面模具表面凹凸纹的幅度不仅影响重组装饰材装饰纹理的形成，还影响制作木方的高度。由于木方越高，其中间部分受上下模具压力互动的影响越小，木方的凹凸程度就小，整根木方的装饰纹理就很难达到一致性。

传统的模具制作方式是根据经验，由模拟的纹理形状，确定模具形状参数、单板厚度和刨切角度等参数，然后进行生产。这种方式会影响同种重组装饰材模具的一致性，导致批量化生产的产品无法达到一致，而且如果设计生产出来的模具达不到预想的效果，这个模具就失去了作用，从而造成不必要的损失。目前，随着CAD/CAM技术的发展，三维实体造型、仿真模拟、虚拟技术已成为CAD的重要发展方向，并在产品设计和制造方面引起了重大变革。用CAD/CAE/ CAM软件来实现重组装饰材模具的设计和虚拟制造，可以提高模具设计的准确性，稳定产品的质量。

2 重组装饰材模具数字化设计的难点

大部分非径切类产品需要使用曲面模具，其设计过程较为复杂。通常需要将收集到的纹理源图进行扫描和识别重建，通过分析、计算，得到模拟纹理所需的模具形状和刨切角度等参数，然后再进行模具的三维曲面造型，经验证达到满意的效果后，方可生成模具的三维实体。重组装饰材模具的数字化设计具有以下几个关键环节：

2.1 纹理源图的矢量化

计算机中显示的图形一般可以分为两大类——矢量图和光栅图。矢量图使用直线和曲线来描述图形，这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等等。

光栅图片矢量化的方法较多，如可以通过一定的图像处理手段实现图片的二值化、细化、去噪、线条检测、矢量化等。目前，也有很多矢量化软件，都拥有灰度化、去噪、全自动或半自动矢量化功能。但是对于重组装饰材纹理源图的处理效果都不是很好。 图片中纹理色与背景色过渡较为平滑，会导致处理后的图形断线较多、拟合精度低或者出现较多的锯齿等，严重影响了矢量化效果。需对矢量化后的图形进行手工处理，根据各线段之间的连接关系生成直线、圆弧、曲线等，并将其合并为多义线。

2.2 相关参数的分析计算

模具的局部角度和深度是由期望的纹理宽度D和刨切时的角度α共同决定的。根据矢量化后的二维草图，分析计算模拟纹理所需的单板厚度参数、模具形状和刨切角度等参数，建立纹理形状与几个影响因素之间关系的数学模型。

重组装饰材产品具有丰富多彩的花纹图案，其分析计算方法也千差万别。因此，需对不同种类纹理的形成原理了如指掌，才能在实际设计过程中为不同种类的纹理建立合适的计算方法，基本上同种类的纹理具有相似的分析计算方法。

2.3 模具曲面的三维造型

对复杂程度较高的零件，单是使用实体特征来建立有时会很困难，因此需要借助于曲面建模。曲面是由空间特定位置上的点和线组成的，因此创建质量较好的点和线是构建曲面的基础。可根据前面的计算结果，生成点和线，并由此构建模具曲面。

初步生成的曲面在很大程度上已经满足要求，如图形尺寸，基本形状，只需进行局部修改，显现出纹理的某些特征，使其更加趋于真实纹理即可。组成重组装饰材模具曲面的曲线即引导线和截面线是非均匀有理B样条曲线，影响曲线生成的因素如曲线段、起点、终点等已经基本固定，否则会影响整个图形的纹理效果，现在只有调整曲线方向、曲线的控制点和改变权重值才能改变曲线形状，对曲面进行局部调整。曲面的调整是一个很繁琐的过程，要想得到与纹理源图相似且更加真实的纹理需要进行反复调整，需要足够的耐心，才能得出满意的效果。

3 重组装饰材模具研究的意义

重组装饰材的原材料取材于普通和人工林树种木材，如速生杨、泡桐等，易于实现产业化人工种植；在设计制造过程中充分保留了木材本身的优良特性，不破坏木材的微观构造，通过现代技术的综合应用，改变其色泽、花纹和图案，赋予并超越了珍贵树种木材的特性，大大提高了其装饰性能和力学性能，并且保留了木材优良的天然特性和环境视觉的亲和性；其规格尺寸则突破了天然原木规格的限制，根据需要可制造成任意尺寸，为木材加工业向现代化、连续化生产提供了可能；产品技术含量高，附加值高，开拓了人工速生林木材应用和木材精深加工的新领域，符合木材行业可持续发展的战略要求，并且是劣材优用、优才少用的木材综合利用方向之一。因此，重组装饰材产品的大批量生产具有显著的经济效益、生态效益、社会效益和广阔的市场前景。

［1］ 庄启程主编. 科技木：重组装饰材［M］. 北京：中国林业出版社，2004，9.

TS65

1009-797X （2015） 16-0059-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.017

朱明月（1985-），女，本科学历，研究实习员，毕业于南京林业大学，从事机械领域的专利审查。

2015-07-06

*等同于第一作者。