成型工艺：材料和模型形态考虑

成型工艺方面涉及两个问题，一是材料本身能承受的成型工艺，二是模型形态所要求的成型工艺。

1.材料成型工艺

有机玻璃和PVC等材料能承受如下多种成型工艺。

（1）勾割料 勾割是指用勾刀从大型板料上勾割下来模型所需要的块料、条料。为保证勾割下来的块料或条料能使用，具体的勾割步骤如下：

步骤1：基准边。在勾割下料前都要勾割一条宽度在5mm之内的废窄条，以产生板材新的基准边，后续的各个形态料，均以此边进行勾割。

步骤2：划线与靠山。首先要依基准边为准分别划出块料轮廓线，作为块料的勾割线。然后将板料摆放在人的左边，板要超出工作台面5～10mm。并即时将阻割靠山（丁字尺、三角板等）。对准勾割线摆放，切不可移动。

步骤3：勾向与夹角。勾向是勾刀运动的方向，要求勾刀从远向近作垂直方向运动。夹角是指勾刀与板面形成的角度，夹角必须控制在10°之内以保证勾刀尖口与板面垂直。绝不允许在靠山的左侧、上端、下端三个方向勾割。

步骤4：刀次。刀次是勾刀勾割的次数。一般1～3mm厚的板勾割2～4次，勾割槽最佳深度是板厚度的1/2～2/3。注意每一次勾割必须从轮廓线头开始一勾到底，绝不允许中途开始或中途停顿。

步骤5：力度。力度指勾割时用力的大小。第一次勾割用力要小，严禁用力过大，只要勾一条供后续勾割的轨迹即可。随勾割次数的增加勾割的力度要不断增加。每次勾割产生长的线状料，证明勾割用力均匀，如果产生短碎料，说明未掌握好上述的勾割工艺。勾割的块料边不平整。

（2）截料 截料又称断料工艺，或叫取料工艺，是勾割后的下料工艺。其中有小块料或宽条料的手截，有厚度4mm以上大块料的压截，有厚5mm之内的窄条料的具截。

①手截。是用双手将已勾割的用料截取开，这是最常用的截料工艺。手截料工艺的具体操作步骤如下：

步骤1：预截。悬提板料，双手大拇指紧挨勾割槽顶端两侧，轻轻地、慢慢地扳出一条10mm左右的小裂缝，为后续截料作准备。

步骤2：断截。顺着小裂缝用双手进行小距离（一般10～20mm）地渐扳渐移，每一次扳动以感到槽缝向两侧转动即可，一直扳至终点裂开，也可以边扳边裂。禁止长距离扳裂。

②压截。是一人或二人用手将放在工作台上的板料用力压断的工艺。是快速的一次截料法，常用于厚度3mm以上的大型块料的断截。具体操作步骤如下：

步骤1：摆料。压截时要求将板料平放在台面上，勾割槽缝对准工作台边。然后勾割槽两边各站一人，保证勾割槽不能移动。

步骤2：压截。要求一人用双手压牢台面上的料，另一人用双手抓紧近身的水平边，对悬空的板突然用力猛压截。

③具截。具截是用钢丝钳、台钳等工具对厚度3mm以上小型块料和宽度1～5mm窄条料的断截工艺（图3-27）。要求用钢丝钳夹紧小型块料或窄条料，然后按手工预截、断截工艺进行。如果料太厚、勾割槽太浅，两边都是窄条料，可用两把钢丝钳夹住对扳，也可用台钳夹住材料再用钢丝钳扳截。

（3）锯料 锯料是用钢锯对厚度5mm以上板料和不同形态的块料以及不同粗细的棒材、管材等料，进行锯截的工艺（图3-28）。

夹料锯截，一般用台钳右侧夹住已画线的料，要尽量把需要截取的料放在钳口内，线放在钳口外的右侧与钳口垂直。线距钳口不能超过5mm，且越近越好。极少使用水平夹料、水平锯。然后用钢锯。距线外0.3～0.5mm预锯，也叫试锯。要求锯条与料的迎面构成的夹角控制在45°之内，自上而下勾锯2～3次，能见到锯缝后再用力推锯锯料，回锯时不锯料，直至锯线终端顺利通畅不阻齿锯料。由于钢锯条不能转向锯程，一些角形料、弧形料需要结合其他工艺成型。

（4）锉料 锉料是指用金工锉对勾割成的料边、锯成的料边以及热成型或拼装成型的面、边等锉平整或锉成一定角度的工艺。锉料分夹料锉或摆料锉。

①夹料锉。夹料锉是用台钳夹住一块或多块材料进行锉加工。夹料时必须执行锯料的夹料要求。然后人站在台钳左侧，右手握锉柄、左手握锉头，使锉刀从左到右作斜向水平运动，还要求锉刀前进用力锉料，锉刀后退回收时只保持水平状不锉料，并且每次都要求从料头至料尾一锉到位，严禁分段锉。

对于夹料锉斜边或斜面时一般用卡尺按角度划出斜边或斜面宽度线，然后线放在近身一边用台钳夹住。要求先锉顶面的斜面，见料的顶边外侧均尖锐后锉料面的斜面均至线位止。图3-29所示为多层料叠合锉。

图3-27 具截料工艺

图3-28 锯料工艺

图3-29 多层料叠合锉

②摆料锉。摆料锉是对台钳无法将锉线全部夹住的大型块料、长条料，可将它们直接摆放在台面上锉的工艺。图3-30所示为摆料锉直边和摆料锉斜边，又叫锉倒角边工艺。也可以用符合角度的专用成角靠山锉倒角边。

图3-31所示为锉料面、锉内孔工艺，都属于难度较大的锉料工艺。

（5）磨料 磨料是指对成型件，用不同型号的砂纸将料面磨平整光滑的工艺。对太厚、太大的边或面，用锉或砂纸又难以磨平整的，可用机磨工艺。其他一般用手工磨平整。手工磨料要注意两个问题：

图3-30 摆料锉

图3-31 锉料面、锉内孔

图3-31 锉料面、锉内孔（续）

①手磨动作。手磨动作有三种：一是成型件不动砂纸动的磨；二是砂纸不动成型件旋动的磨；三是成型件与砂纸互动的磨。

②自制磨具。模型制作中常用砂纸作磨具。为了增加砂纸强度，加大摩擦力，将砂纸极容易改成适用的三种形态磨具。一是折叠磨具。是将砂纸撕成条状后折叠成的磨具。二是卷圆磨具。将条状或块状砂纸直接卷成圆柱状的磨具，是磨曲、弧、圆形态的常用磨具。三是包料磨具。是将砂纸裹包木质、金属等材料，包成圆柱形、方形、三角形的常用磨具。这三种形态磨具在使用过程中，砂纸可不断变更叠、卷、包的位置、方向，砂纸也能得到充分利用。图3-32所示为手磨动作工艺和自制的砂纸磨具。

（6）钻孔 孔有通孔、盲孔、沉头孔，有小孔、大孔，有圆孔、半圆孔、椭圆孔、方孔、异形孔，也有单孔、单排列孔、多排孔（齐排、错位排），此外还有成型孔与工艺孔等多种类型与形态。钻孔要掌握如下要领：一是确定钻孔工具。要按照孔的种类、形态和具备的工具条件，分别选择钻床、手电钻、烧红的铁钉、铁画规等。二是划出钻孔线。按基准线划出孔的中心“+”字线。三是控制钻速。钻速是指钻头进料的速度。一般钻速要慢，尤其用直径在8mm以上钻头，来钻材料厚度在3mm之内的孔，以防止料孔破裂、夹钻或伤手，不但速度要慢，还要先进行1～2次的试钻，再逐步钻通。四是钻特殊的孔要用一些工艺技巧。如钻盲孔时，一定要按盲孔规定的深度尺寸，在钻床上调整好控制钻头下降的尺寸，然后钻孔成型。如钻沉孔，因为沉孔是由小的通孔和大的退拔孔组成，所以，先将小通孔钻通，然后换钻头按盲孔的工艺钻大退拔孔成型。五是板料厚度4mm以上钻大型孔。应该先画孔的轮廓线和内侧的排孔线，以及各个排孔的中心“+”字线。再钻紧靠的排孔，需要时结合勾割或锯料工艺，最后用锉、磨工艺成型。如果是一个圆心的大型通孔，且板料厚度在3mm之内，可以直接用铁画规成型，如果是大的方形孔，先在紧靠方孔内的4个角分别钻直径3～4mm孔，这4个孔就是工艺孔，然后勾割4个边。有效地保证截料时，材料不会发生破裂。图3-33所示为模型制作中经常钻的孔。

（7）刨料与铣料 刨料是为了使板材的边平直、变斜面、变薄面，或使表面出现条纹、交叉纹等纹理，用刨刀对板料进行加工的工艺。刨料的成型工艺有两种。

一是手工刨料。是指用手工操作木工刨子刨料。将画好刨位线的板料垫高摆放在工作台上（使料边在刨刀范围内），推刨至线位成型。二是机床刨料。是使板面出现纹理的成型工艺。机刨一般要由刨床工人操作，选择刨刀、调好刨距、刨速和进料深度。有效地使直线、交叉纹成型。

铣料是指使用立铣床或卧铣床对板料进行铣加工的工艺。使板料的边成为直边、斜边；使板料的面成为平整面、凹凸面或特殊的纹理和肌理面；使厚板料有效地下料，此外，可有效地使模型具有工艺缝、直边槽、斜边槽等。

图3-32 手磨动作工艺和自制的砂纸磨具

图3-33 模型制作中经常钻的孔

为了使铣料能产生平整光洁肌理，以及有规则的线纹、旋动纹，甚至产生棱角、棱锥、棱台等精美纹理，一定要在专业人员指导下，选择立铣床或卧铣床，选用一定直径的圆铣刀或一定厚度的片状圆盘铣刀，调整好铣角、铣距、铣速和进料深度，边铣边注入机油或肥皂水，同时清除铣屑，这样既能降低温度又能保持板料肌理光洁。对于要产生棱角、棱台等精美形态或精彩纹理的模型，只要多次重新调整铣床的铣角、铣距、铣速，或多次重新摆放板料角度、方向，进行铣料成型。

（8）弯料与黏合 弯料是将平板料弯曲成弧面、曲面、球面等形态的工艺。图3-34所示为冷弯料和热弯料工艺。

图3-34 冷弯料和热弯料工艺

黏合是用氯仿或502胶水、双组分强力胶等黏合剂，对同质有机玻璃、PVC材料进行黏合成型的工艺。图3-35所示为常用的黏合工艺。

2.形态成型工艺

（1）形态类型 有机玻璃或PVC材料的棒、管、板等，能承受多种多样的加工工艺，因此，也就极大地满足了千变万化的建筑与环境模型形态成型时对它们的要求。图3-36所示的建筑模型的形态类型图通过平视、仰视、俯视、透视识别出模型形态三大类型。要使这许多类型形态有效成型，除了材料本身能承受的成型工艺外，还需执行一些新的成型工艺。

①界面平面形态。界面平面形态是以透视分析呈现出的建筑地界面、立界面和顶界面的底部平面形态。图3-37所示为界面的平面形态示意图。

②界面立体形态。建筑模型的立界面和顶界面一般表面都是凹凸形态，成为有多种立体感的界面。图3-38所示为办公楼立界面在视觉中的立体形态。

图3-35 常用的黏合工艺

图3-36 建筑模型的形态类型图

图3-37 界面的平面形态示意图

图3-38 办公楼立界面在视觉中的立体形态

③界面组装形态。是由地界面、立界面、顶界面组装后的三维空间形态，是真正意义上的建筑模型立体形态。

（2）冷成型工艺

①冷成型步骤。冷成型是不需要加热而用手工或机械加工使模型成型的工艺，是制作建筑与环境塑料模型中，经常使用的成型工艺。冷成型工艺的主要步骤是：下料、平面形态制作、立体形态制作、修补。图3-39所示为冷成型流程图。

图3-39 冷成型流程图

②冷成型制作。在下料、平面形态制作、立体形态制作、修补整个工艺流程中，要掌握以下几个要领：(www.xing528.com)

一是基准。这是任何模型制作的最重要工艺。基准反映在基准点、基准线、基准面上。这些基准的点、线、面，也随着成型工艺的进展，在前基准的基础上不断地产生新的基准点、线、面。

二是划线。这是模型制作的重要工艺。每一形态必须先划线后成型，绝不允许不划线就进行勾割。

三是严格执行“四先四后”的成型工艺。即先边缘形少的料后边缘形多的料，先长料后短料，先大形料后小形料，先平面后立体的成型工艺。

四是修整。修整要贯穿在模型制作的全过程中，在制作的最后阶段，更要保证模型的形态准确和尺寸准确的“双准”要求。按冷成型工艺制作小屋形态模型的具体步骤如下：

步骤1：下料基准。也就是在大板料相邻两边用勾刀勾截、修整，使其成为第一基准边（水平基准边）和第二基准边（垂直基准边）。便于后续若干小块料勾截。

步骤2：勾截通长料。以第一基准边为准，划一条多数界面共同的宽度或长度尺寸线，这个尺寸线也就是通长料宽度线，再按线勾割修整成型。通长料应有数条。

步骤3：勾割块料。是在通长料中勾截界面料。如果通长料是界面的宽度尺寸，此时就按界面长度尺寸划线、勾割、修整成型。

步骤4：黏合两端立界面的平面料，为了界面垂直和牢固，即时黏合加强料。

步骤5：黏合前后两立界面的平面料，用卡尺测算尺寸划线、勾截、修整、黏合成型。

步骤6：黏合后屋平顶两侧和前面立界面的平面料，用卡尺测算尺寸划线、勾割、修整、黏合成型。

步骤7：黏合顶界面的平面料，用卡尺测算尺寸划线、截料成型。

步骤8：黏合坡顶两侧山墙界面的平面料，用卡尺测算尺寸划线、截料成型。

步骤9：黏合单坡顶平面料，用卡尺测算尺寸划线、截料成型。

步骤10：小屋形态模型成型先预制弧顶侧屋，后休整成型。

（3）热成型工艺

①热成型步骤。热成型工艺是指有机玻璃或PVC的板材，有时也用棒材、管材，借助于热源加热软化成型的工艺。热成型工艺可以使立方体、弧形体、圆柱体、异形体、球形体等成型。图3-40所示为热成型工艺流程图。

图3-40 热成型工艺流程图

②制凸模。作凸模要注意如下几点：

一是用料。如制作直径小于300mm的小型凸模，可使用石膏，也可使用聚氨酯发泡材料或黏土。使用聚氨酯时，要选用200～250密度的发泡材料。如制作直径大于600mm的凸模，需要用木料作为主材。

二是形态。凸模一般是半球形，对于不对称的球形凸模，则要用两个半球形凸模来制作，以便于套压成型。如果是立方体凸模，特别要注意各转折边均要有半径5mm以上的小圆角，以避免套压时板料产生多折边或断裂。

三是尺寸。立方体凸模尺寸的计算公式是：（C-2H-GC）×（K-2H-GC）×（G-H+M）；圆弧形凸模尺寸的计算公式是：（Z-2H-GC）×（G-H+M）。其中C是长、K是宽、G是高、H是材料厚度、Z是直径、GC是公差尺寸（一般为1～2mm）、M取10～15mm。

四是成型。首先备略大于凸模体量规格的规整块料或棒料。然后多次划线、切割、修整成型。球面体凸模的具体制作步骤如下：

步骤1：划线。在成型块料的上面与底面划凸模同轴心圆形线。

步骤2：制圆柱体。按圆形线先方后圆形作垂直切、割、磨成型。

步骤3：球面定位。球面定位应在圆柱体10～15mm高度线上，线下是热成型件被压的废边位置。

步骤4：制球面。按定位线朝向用“削土豆式”方法、多次边切、削边划线，直至圆中心，再经修、磨成型。

③制套模。制作套模要注意三个问题：一是套模的内孔按凸模底部边缘形态制作。如果凸模边缘呈内收或外放尖状形，需要预先切除，待模型制作的最后阶段配制补上去掉的尖状形态料，这是为了套模内孔强度，尤其是热压件易成型，而采用“先缺后全”的成型工艺。二是要计算套模的内孔尺寸和边缘尺寸。方形内孔尺寸的计算公式是（C+2H+GC）×（K+2H+GC），圆形内孔尺寸的计算公式是（Z+2H+GC），其中C是长，K是宽，H是材料厚度，Z是直径，GC是公差尺寸，一般为1～2mm。套模边缘尺寸，是在内孔尺寸的基础上朝外放80～100mm（大内孔要在100mm以上）。三是如果是多边多弧的异形方形孔或异形圆形孔，用上述公式计算比较困难，这时可用便捷的“徒手划尺寸线”的工艺来划线。套模的具体制作步骤如下：

步骤1：备料。制作套模可根据套孔大小选用3～5层的胶合板，特大的凸模可选用厚18～20mm的实木板。

步骤2：凸模底部平稳放在板料上，用尖头芯的铅笔杆靠凸模边缘垂直划线，由于铅笔半径尺寸，已是材料厚度2mm和正公差1mm的尺寸，因此划出的线就是套模的内孔线。

步骤3：用美工刀或线锯按线外截孔料，并锉修成型。

步骤4：试套。将套模套在凸模上，目测周边间隙是否达到要求，有问题只能扩大修套模，禁止修改凸模。

④制辅助模。辅助模又叫压模，分软模和硬模两种。软模是在缝好的布袋内装些细砂或大米等。硬模是用木料制作。软模是使方形和圆弧形的顶端，有凹方形、凹圆弧形的成型。先把套模套压在凸模面受热软化的板料上，然后拿软模或硬模对准凹形中心快速下压。如果下压有偏差，可立即用旋压（圆弧形）或移压（方形）来纠正。

⑤下料。是下热成型的板料，应选用厚度2～3mm有机玻璃，由于此料无须精确尺寸，用“目测截料”法下料。图3-41所示为下料方式。

⑥预定位。由于受热软化的板料，会很快冷却变硬，不利于套压，因此，预定位是板料加热前的准备工序。把凸模和套模同孔、同向放在操作人员的右边靠近热源，以方便快速套压，以免套压时手忙脚乱。

⑦加热。加热要根据板料大小来选热源。可选用的热源有电炉、烘箱、燃气炉，有的甚至可选加工机箱机柜的钣金工厂的大型烤房，有的还可使用吹风机、开水等作热源。如果用手控操作，必须戴两副棉纱手套，把材料悬空在电炉或燃气炉加热。使用电炉加热，要悬空相距3～10mm。使用燃气炉加热悬空相距20～25mm（图3-42）。如使用烘箱中加热，厚度3～4mm的板料，温度控制在140～150℃。用手操作小块材料加热，一定要使用夹子。在明火加热时先使反面、后使正面受热，然后快速顺向转动使周边受热，直至目测全部软化即用。禁止受热时间长、温度过高，使板料内产生气泡。

⑧套压。套压是热成型的关键环节。套压的要求是“放料准、套压快、慢取件”。放料准是指目测板料的中心对准凸模的中心，把料放下。套压快是指套模对准凸模中心，快速套压。慢取件是指受热件完整冷却后脱模。

如果还需要辅助模成型，则必须在套模压稳的瞬间，用辅助模进行凸模顶部成型。如果套压失败，只要板料不开裂，还可以再次加热，使材料软化再进行套压。如果凸模太高，边缘陡峭，或由于套模未对准凸模中心等原因而产生的折边厚、粗、大、长和边缘弧度不一致等问题，可通过用电吹风机吹热风等，使局部受热软化，再进行用手工修整，最后还可以用冷成型修补工艺解决。套压的具体步骤如下：

图3-41 下料方式

图3-42 用燃气炉加热软化板料

步骤1：一般需要二人以上配合。一人将板料受热，并即时放在凸模上，这时与另一人手中的套模同握对准凸模用力快速套压。

步骤2：冷却取件。套压后需待3～5min后取下套模和热压件或手感热压件已经冷却时取件。

⑨截形。截形是截除从凸模上取下的成型件周边废边料的成型工艺。截形的具体制作步骤如下：

步骤1：划线、夹料。截形前要划线，用高度划线尺沿着成型件的周边，划球面体的实际高度线。如果废边过长，致使划线尺的划线头接触不到划线位，则要先勾截过长的废边再划线，然后用台钳夹住废边料。

步骤2：锯料。按“垂直夹、平行锯”的原则锯截形。垂直夹是将废边与台钳口垂直紧夹，平行锯是使钢锯条与废边保持平行，进行渐锯、渐移、渐夹、渐成形。

步骤3：底部平整。为了保持球面体底部平整，禁止“水平夹、垂直锯”。必要时再用锉修成型。⑩修整。修整是捆扎黏合后的球面修补平整的工艺。修整的具体制作步骤如下：

步骤1：捆扎。将锯截成型件对合后，用直径5mm或宽度8mm以上的松紧带捆扎，禁止移动后黏合。待24h后解带。

步骤2：补屑。是用有机玻璃屑补残破缝隙。粘后的屑料要高于成型件平面，如果与面平齐或低于平面，凝固后屑料会陷进平面，增加再补屑工作量。

步骤3：锉磨。黏合的球形体表面用锉刀、砂纸甚至砂轮机锉、磨成平整、光滑的表面。