数字化设计在家具专业教学中的应用

张宇佳

内容摘要：数字化设计能够为家具专业的师生提供必要的工具手段，它具有便于创建和修改的优点，使设计创意得以快速准确的呈现，方便设计人员的观察和改进，更能将相关数据导入制造设备，实现家具的快速生产;数字化设计还能为家具专业提供专业的展示功能，使学生对家具结构有直观的了解。

关键词：家具专业 生产制造 NURBS建模 数字化仿真

一.家具专业中的数字化设计

近年来，消费者的审美需求随着生活水平的提高不断攀升，而市场的消费需求又决定了其必须满足工业批量生产的要求。因此，传统的设计方法和手绘施工图的做法已经不能完全满足行业需求。在这样的前提下，数字化设计作为一个新兴而有效率的手段越来越受到业内人士的关注。其主要包括计算机辅助设计、制造、工艺设计、工程分析、产品数据管理等内容。纵观如今国内大多数的家具专业教学，计算机的应用已日益普及，各高校相关专业均陆续开始计算机辅助设计课程。数字化设计课程则被泛指利用计算机及其相关数字化设备进行设计的学习课程。

二.数字化软件建模在家具设计教学中的应用

在国外现代家具设计中，广泛采用的电脑绘图与加工方式有两种：其一是，采用3Dmax建模及渲染制作效果图。其二，利用基于AutoCAD平台上的绘图软件进行立体建模。

3Dmax的常用思路是多边形建模，即首先将设计创意通过工具创建成可编辑的多边形对象，然后其进行编辑和修改和曲面化转换。这种建模方法可以完成许多非常复杂的曲面模式，因此被广泛应用于游戏和电影等CG行业。然而，这种多边形建模思路的模糊性却可能导致其尺寸上的不精确，这对家具设计可算一大弊端。当然，也可以先由AutoCAD进行平面尺寸图的绘制，再导入3Dmax进行尺寸上的约束，然而这样一来势必延长设计师的操作时间。同时，3Dmax并不具备精确的工程图出图手段，一旦在3Dmax中建模完毕还要再次导入AutoCAD等软件再次进行平面图的绘制。因此，尽管多边形建模思路能够适应非常复杂的立体模型创建，却并不是家具设计等行业的首选。

此时不得不提起目前市场上另一款常用建模软件Rhino，与3Dmax不同，Rhino使用的是NURBS的建模思路。就是由曲线组成曲面，再有曲面组成立体模型，曲线有控制点可以控制曲线曲率、方向、长短。

三.数字化展示在家具设计教学中的应用

家具设计有别于纯然艺术品的展示，不但需要从审美角度满足消费者的需要，还要从人机尺寸出发，使产品符合工程力学和基本的标准化结构原理。因此，也要求专业从业人员对家具结构有基本了解。

传统的家具设计培养方式是师徒作坊式，学徒在长期的实践和观察中掌握家具设计和生产的基本原理。到了近现代，学校教育将理论与实践相结合，力图培养能制作会设计的家具专业从业人才。然而，受诸多客观条件所限，家具专业教学中往往存在实物资源不足的问题。以中国传统明式家具为例，光常用榫卯结构就有三十三种之多。学校教学中，若以图文释义为教学手段，十分考验教师的描述能力和学生的空间想象力，且效果也不理想。

因此，可以考虑将数字模型和仿真动画导入教学。所谓数字模型即指，按实物大小等比创建的三维软件虚拟模型，学生可以根据自己的需要局部放大、旋转各处细节，观察其组合方式、结构特点。为了实现该种展示手段，教师则必须选择合理的软件进行制作。软件的选择也必须符合几个基本条件。首先，创建模型必须能够保证尺寸精准。其次，能够保证单体文件在多个图档中转换自由，缩放精准。第三，在生成仿真轨迹时，也要能够精确控制其路径尺寸、角度以及旋转方式。第四，修改、编辑方便。

四.数字化设计在家具专业软件教学的实践意义和总结

基础的夯实离不开基本工具的掌握，家具专业应用软件的选择应该能够体现其在设计、制造的实际环节所体现的便捷性。通过对多种应用软件的研究，能够从实践角度提炼家具专业不同小方向的特殊性要求。对其应用软件的选择过程正是对专业方向的再思考，不同的地域特色和小专业方向都会对应用软件提出不一样的要求，从而使学生的设计思维、设计手段更符合特定点专业技能要求。倡导教学与实际设计生产相结合、以开发实际产品为目的的课程设计，能够有效使课程服务于实践，使数字化设计应用于设计和生产。而数字化的展示手段能够将家具结构分解为几何建模与功能约束、概念设计、刚度强度设计、工艺与造型设计四部分，将复杂系统的家具结构的一般规律化整为零，将关键部位的功能进行细节分解和展示，从而为专业的家具设计提供概念模型和理论依据。

本文为2013年度苏州工艺美术职业技术学院教育教学研究课题（立项编号：1326）

（作者单位：苏州市工艺美术职业技术学院）