数字雕刻技术篇（1）

中图分类号:TG665文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)27-0013-02

0引言

雕刻是指在双色板、金属、木材、石头、玻璃以及塑料等材料上刻出文字及图形装饰等,用以满足相关特定的要求。从方法上,雕刻可以分为手工雕刻、机械雕刻和激光雕刻。手工雕刻劳动强度大,生产效率低,精度差,成本高,生产周期长,无法进行批量生产,但全自由度空间雕刻目前只能依靠手工雕刻;机械雕刻中的数控雕刻主要以金属材料和有机玻璃等为主,雕刻精度受到铣刀尺寸限制;激光雕刻嫩能够雕刻任何材料,雕刻精度高,雕刻速度快,尤其是激光三维雕刻,能够在空间曲面或斜面上雕刻复杂图案,这对于复杂零部件的表面纹理图案雕刻是相当有益的,但激光雕刻目前国内还主要是用于二维雕刻,对于三维雕刻报道甚少。本文提出一种新的激光三维雕刻技术,利用雕刻表面点云数据和三维雕刻图形的正投影图形,配合两维高速扫描振镜进行扫描加工,从而在曲面或斜面上雕刻出需要的文字或图形。

1激光三维雕刻原理

激光雕刻的基本原理是激光束经过导光聚焦系统后射向被加工材料,利用激光和材料的相互作用,将材料的指定范围除去,而在未被激光照射到的地方材料保持原样,使材料表面留下有规律的具有一定深度、尺寸和形状的凹点和凸点,这些凹凸点的组合就是所要雕刻的图案。

不同于三维切片雕刻,本文提出的激光三维雕刻技术关键在于利用雕刻表面的点云数据和三维雕刻图形的正投影图形,使两者进行高度匹配,赋予投影图形高度值,再通过X、Y两轴工作台精确定位,结合Z轴移动机构和两维高速扫描振镜,并且利用聚焦激光束的焦深特性,逐点扫描加工投影图形,则在曲面或斜面上雕刻出了所需图形,激光三维雕刻原理图如图1所示:

2关键文件获取方法

本文提出的激光三维雕刻技术中需要获取的两个关键文件就是雕刻曲面或斜面的点云数据和三维雕刻图形的正投影图形,这两个文件是雕刻过程中保证高加工精度和高加工效率的必备条件。

2.1点云数据的获取

对于存在实物的曲面或斜面,可以通过三坐标测量机获得点云数据,而对于存在3D模型的曲面或斜面,只需通过CATIA软件即可得到所需点云数据,获取的点云数据文件如图2所示,这里只对后者进行阐述。获取点云数据的步骤为:

首先,打开CATIA软件,进入“机械设计”模块,选择“Wireframe and Surface Design”命令,绘制曲面或斜面,或者是打开已经存在的模型文件;

其次,进入“加工”模块,选择“STL Rapid Protyping”命令,再选择工具栏里的“Tesselation”命令,把曲面离散化,在弹出的对话框里“Sag”参数不用改变,只需设置“Step”参数,即为离散点之间的间距值,再保存文件为stl格式;

然后,进入“形状”模块,选择“Digitized Shape Editor”命令,再选择工具栏里的“Import”命令,导入刚保存的stl文件,比例因子设置为1,根据需要选择不同的单位,选择刚才离散化的曲面或斜面,点击“确定”按钮;

最后,再选择“Export”命令,导出为ASCⅡ文件,将文件格式改为txt,用记事本打开即可看到点云数据。

由图2可以看到,导出的点云数据文件包括各个点的三坐标值以及点的总数,根据不同需要,改变“Step”参数,即可调整点间距和点的总数。

2.2正投影图形的获取

对于曲面或斜面的三维雕刻图形的正投影图形,通过CATIA软件获取的步骤为:

首先,打开CATIA软件,同样进入“机械设计”模块,选择“Wireframe and Surface Design”命令,绘制曲面或斜面,或者是打开已经存在的模型文件;

其次,在曲面或斜面上绘制三维雕刻图形,然后选择工具栏上的“Projection”命令,在弹出的对话框里选择投影类型为“normal”,即为正投影,再选择要投影的图形以及投影平面,点击“确定”按钮,则将三维雕刻图形正投影到平面上;

最后,通过输出工程图的方式或者通过UG软件,将投影图形保存为DXF格式,即可用AUTOCAD软件打开投影图形。

利用CATIA软件得到的正投影图形如图3所示:

3实验设备与结果

实验所用设备为实验室自主研发的激光切割机,X-Y两轴直线电机工作台和Z轴伺服电机移动机构,组成一个三维联动定位机构,加上两维高速扫描振镜,组成一个“3+2”轴联动激光精密加工系统,激光器为全固态三倍频调Q开关Nd:YOV4激光器,主要参数见表1:

表1激光器主要参数

激光参数 参数范围

波长 / nm 355

功率 / W 0～9

重复频率 / kHz 10～100

脉冲宽度 / ns 10～60

脉冲能量 / J 0～0.36

能量密度 / (J/cm2) 0～208

实验中,利用自设简易夹具,调整斜面倾斜角度,在一块6061铝合金平板斜面上雕刻文字,结果如图4和图5所示:

从图4和图5可以看到,利用本文提出的激光三维雕刻技术成功地在倾斜平面上雕刻出了文字图案,证明了这种新的激光三维雕刻技术是可行的。

4结论

本文提出了一种新的激光三维雕刻技术,相比机械雕刻,具有雕刻精度高和雕刻速度快的优点,而且不需要根据不同字体或图形更换刀具,不会出现断刀及过切现象,工艺简单,雕刻文字图形美观。

参考文献

[1] 韩现龙.基于Artcut文字数控雕刻加工技术的研究[J].吉林化工学院学报,2009,26(1).

[2] 陈勇.基于嵌入式平台的三维高速数控雕刻机控制系统设计与实现[D].成都:电子科技大学硕士学位论文,2009.

[3] 殷苏民.基于ARM的三维雕刻机控制系统设计[D].镇江:江苏大学硕士学位论文,2007.

[4] 王成.硬质材料的激光三维雕刻技术研究[D].武汉:华中科技大学博士学位论文,2007.

[5] 王玉国.数控雕刻加工关键技术研究[D].南京:南京航空航天大学,2007.

[6] 蒋国兴,朱登洁,黄明吉.基于图像信息的数控雕刻三维建模的研究[J].中国制造业信息化,2007,36(21).

数字雕刻技术篇（2）

检 索：.cn

大足石刻反映两宋时期社会风俗内容的“两宋世风俗画迹”造像[1]，以其浓厚的世俗信仰，纯朴的生活气息，在中国石窟艺术中独树一帜。[2]大足石刻艺术需要多元呈现方式，它自身的艺术特征、造型技巧、审美情趣等需要载体外输。随着数字艺术的迅猛发展，用数字化的方式加以研究大足石刻，这是传承与发展大足石刻艺术的新方式。

一、数字化艺术语境与大足石刻世俗造像

数字化艺术，广义上讲泛指使用数字、信息技术制作的各种形式的有独立审美价值的艺术作品，它是技术与艺术的融合。[3]这种新兴艺术的发展，使艺术的创作呈现一个多元化的发展格局，艺术家可以借助计算机进行艺术创作，鼠标、键盘代替“笔”，用虚拟空间代替实际空间等等。数字艺术特有的自生成原理，也使数字艺术的创作变得更为高效、精准、快捷，在兼顾一定的视觉美学定律基础上，形成了自身独有的艺术美感。

大足石刻世俗化的造型艺术风格是大足石刻艺术独特的审美风格，它蕴蓄着丰富的美学内涵，以数字化的视角解读，以新的需求加以表现大足石刻艺术，这是民族文化遗产数字化的具体体现。[4]

大足石刻艺术的数字化语境中，多元与传承是其中最强烈的特征语汇。多元的意义已不仅仅在方式上，更是在理念和内涵上；而传承也不仅仅是对传统和文化的继承，更是对传统文化的创新与发展。大足石刻的数字化传承是基于对大足石刻艺术所呈现的时代文化背景所发生的巨大变化的深刻思考，而数字化作为一种载体，成为这种思考的物化呈现和表述方式。

二、大足石刻世俗造像的数字化研究

研究大足石刻世俗造像，在注重其造型形式美的同时，其内在的精神内容和独特的审美内涵也是不容忽略的。本文用数字化研究大足石刻世俗造像主要注重于雕刻技法、内容和审美内涵这几个方面。

（一）雕刻技法

大足石刻在雕刻刀法上，有机的融合了直平刀法、凹入圆刀法、突起圆刀法诸种刀法技巧。大足石刻运用精炼的雕刻艺术语言，演示了如何将高高在上的“神”演化为亲切可感的“人”，[1]具有强烈的艺术感染力。用数字化研究大足石刻世俗造像，主要是采用大足石刻艺术与数字化技术相结合的方式，在数字模型的制作过程中模仿出大足石刻的雕刻刀法和造像的神态特征。如大足石刻造像中常见的突起圆刀法，可以通过数字艺术的自生成理论，在数字虚拟模型制作过程中通过计算机自生成起位、区域浮雕、堆料、去料、打磨等功能实现。（图1、2）

（二）内容选取

在石刻内容的选取上，选择能反映出世俗信仰、民间情趣和惩恶扬善的题材进行数字化创作。例如大足石刻反映世俗生活的典型造像，宝顶山20号的《养鸡女》，生动的再现了当时社会生活的真实瞬间，具有浓郁的世俗生活气息，体现一种无限“鲜活的世俗生活美”。诸如此类的世俗题材，运用于数字化的创作中，不仅仅只是以数字化的形式展现大足石刻的世俗文化，更为重要的是借以数字化这种艺术形式将世俗化形式下的宗教义理和强大的精神感召力量传达给大众。

（三）审美内涵

“审美的诱惑也来自事物内在的意蕴，来自它的文化内涵，来自它的历史感。”[6]从审美的角度看，大足石刻的世俗造型和形式突出地表现了当时的世俗民情，有着显著的世俗审美趣味。与此同时，它所承载的审美思想体现了那个变迁时代的文化思想特征以及传统的审美观念。大足石刻的世俗造像以世俗生活场景为主题，以世俗人物为主体。这不仅迎合了中国传统审美观，也是在艺术创作中人民性的体现。它以世俗化的形式内在表现了以佛教为主亦包括儒、道在内的宗教思想内容，这不仅更易于被大众接受和理解，其内在的宗教文化思想也在世俗审美过程中潜移默化地传播给了大众。大足石刻的世俗造像主要有圆雕和浮雕两种形式。浮雕观念的本质在于把立体的东西转变为单纯的视觉印象[7]，因此用数字化来呈现石刻艺术，主要是借鉴大足石刻的世俗艺术形式，用数字艺术本身的特点和艺术魅力来表现石刻世俗文化。通过对大足石刻艺术形与意的提取，在数字化的视角下体现石刻的世俗文化形态与审美哲学。

三、数字化对大足石刻世俗造像的传承与发展

作为大足石刻独具特色的艺术形式，大足石刻的民间世俗造像给人一种生活化、易趣化的美感，因此呈现出了大足石刻独特的审美。它为数字创作提供了独特的艺术资源，或取其独具世俗意味的图案形式，或追求其在凹入和突起两种圆刀刀法上铸就的“神性”人性化雕刻技巧，这都为数字艺术的创新打下了殷实的基础。

宝顶山20号的《养鸡女》（图3）是大足石刻世俗生活美的鲜明代表，以数字化的表现手法来重新对其进行演绎，可使之在新的时空环境中焕发新的意义和内涵。图4是在计算机里构建的养鸡女虚拟数字模型。运用数字技术配合实践与空间的观念，为大足石刻养鸡女造像在虚拟的界面中创造新的表现形式，构建新的“真”图像。并形成可复制的无穷摹本，突破时空距离的限制，使石刻艺术通过计算机就能向大众传播丰富的感官信号。

在石刻造像的数字化表现手法上，大足石刻养鸡女造型的数字作品充分运用养鸡女安详宁静的表情和争食小鸡的动态达到生动的效果。同时，从作品中养鸡女和小鸡的处理技法，就可以看到大足石刻中常见的雕刻技法――一种融合直平刀法、凹入圆刀法、突起圆刀法诸刀法技巧的审美性极强的雕刻技法。在人物的形体处理上，借鉴了原石刻人物的形体处理方法，即不刻意寻求人体曲线的比例关系，而是将人体整体的动势、气韵加强，追求视觉感官上的“神似”，含蓄而自然。在突出表现原石刻浓郁的世俗风格的同时，其准确的造型又透露出数字艺术的神奇魅力。

结语

作为大足石刻艺术最具代表性的特征之一，世俗生活美造像所蕴含着其他造像不可比拟的美学价值和宗教寓意。它所传递的文化内涵和宗教义理至今受用。用数字化的语言形式来演绎大足石刻艺术的世俗之美，是一种艺术体验，将石刻丰富的内涵附于数字化载体之上传递给大众，满足了大众的文化和时代审美需求，使大足石刻艺术在新的平台中得以传承和发展，焕发出新的艺术生命力。

基金项目：数字化在大足石刻的传承和发展中的应用研究，重庆市社会科学规划项目，2011YBYS092

注释

[1] 龙红：《风俗的画卷――大足石刻艺术》，重庆，重庆大学出版社，2009-1。

[2] 王庆瑜、黎方银：《大足石刻：世界文化遗产》，北京，中国旅游出版社，2000-2。

[3] 辜居一：《数字化艺术论坛》，杭州，浙江人民美术出版社，2002-1。

[4] 王耀希：《民族文化遗产数字化》，北京，人民出版社，2009-5。

数字雕刻技术篇（3）

一、引言

中国家具的生产制造，数千年来均以木匠手工制作的模式存续，但传统的手工艺方式已经不能满足当前家具行业的产能需求。自上世纪七八十年代引进国外的人造板技术，建立起现代化的板式生产线，板式家具抢占了传统实木家具的大部分市场份额。但实木家具并没有因此而消亡，相反近年来国内的实木家具企业，均引进了数控雕刻技术，为传统的实木生产工艺带来了新的生命力。当前家具行业的竞争非常激烈，企业不仅要做出质量，做出规模，还要做出效率，只有提高了生产效率，企业的产品才会有竞争力，因此数控雕刻技术的应用是家具行业发展的必然选择。

二、数控雕刻技术的出现

数控，即数字控制（Numerial Control，简写为NC）。数控技术，即NC技术，是指用数字化信息发出指令并实现自动控制的技术。1952年诞生于美国MIT，是近展起来的一种自动控制技术，早年主要应用于军事等高精尖行业。[1]后来在德国和意大利等传统制造业强国中，率先将数控技术运用到家具生产中，实现了家具生产技术的一次飞跃，家具生产从此进入了高科技时代。国内家具行业对于数控技术的应用，主要用于实木的雕刻，异形材料的开料，传统纹样的雕刻等，在使用范畴上与国外的家具行业有不一样的需求，在内在需求的引导下，逐渐诞生了一批适应国内家具企业需求的软件企业和设备企业，如北京精雕软件公司、广州圆方软件公司和山东神绘数控等企业，在相关企业的共同努力下，数控雕刻机在家具行业的应用得到了较好推广。

三、数控雕刻技术的分类

家具企业中目前应用的数控技术，按照使用功能分类可分为四大类：

1.数控加工中心

在众多数控设备中，数控加工中心的技术含量是最高的，可以在一台机器上完成开料、封边、雕刻、打孔等工序，代表了家具制造的最高技术水平。根据不同的使用需求，衍生出众多类型的加工中心，如实木门加工中心、实木楼梯加工中心、板式家具加工中心和实木家具加工中心等，但加工中心的价格极为昂贵，配套软件及人力培训成本高昂，在国内的家具企业中应用并不够广，在大型家具企业中才有所应用。

2.激光雕刻机

激光雕刻机目前已经国产化，利用聚焦二氧化碳激光管通电后产生的高能量，完成在木材上切割或雕刻的效果，目前广泛应用于工艺品行业，家具行业中也开始使用大型激光雕刻机完成家具纹样的雕刻。[2]

3.平面雕刻机

平面雕刻机也称为三轴雕刻机，通过电脑绘制灰度图或在电脑中直接生成数据文件，最终生成数控设备可识别的G代码，雕刻机通过读取G代码中的X/Y/Z坐标信息及进给速度，完成平面雕刻。实木家具成产中常会涉及到一些平面化的雕花，板式家具生产中则会有屏风等需要镂空的家具，应用平面雕刻机就能满足生产需要，而且操作简单，设备和生产成本较低。

4.立体雕刻机

立体雕刻机即数控设备中的四轴雕刻机和五轴雕刻机，通过读取三维扫描或电脑中设计的立体模型文件，根据刀具参数和材料性能，经专用后处理器软件，最终生成数控雕刻机可识别的G代码。四轴雕刻机的工作轴是指X/Y/Z/A轴，五轴雕刻机的工作轴是指X/Y/Z/A/F轴，两种雕刻机均能完成木制品的立体雕刻。[3]目前家具行业较多运用四轴雕刻机完成实木家具零部件的雕刻，再进行手工修饰，实现了生产成本和生产效率的平衡。而五轴雕刻机，由于价格昂贵，特别是专用软件价格甚至达到数十万元，在国内家具行业中的应用并不广。

四、数控雕刻当前在家具行业的应用

随着生活水平的提高，人们对家具的质量及审美要求也不断提高，很多人选购家具的时候往往更倾向做工精美，能满足个性化需求的家具产品，导致实木和板式材料相结合的板木家具渐成主流。传统样式家具和新中式家具常用雕刻作为点缀，雕刻工艺往往会成为家具产品的一大亮点，目前形成了手工雕刻和数控雕刻并存的局面。

如浙江连天红等大型家具企业，均已将数控雕刻技术应用到生产线中，实现了质量和产量的同步提高。在企业中，雕刻样品的制作会交给经验丰富的雕刻师傅来完成，等标准样品完成后，就可以进行样品的数字化加工。目前常用的方法是利用雕刻专用的三维扫描仪及专用软件，在计算机中生成1：1大小的STL数字模型，在计算机中完成模型的修正后，再置入Powermill或精雕等数控加工软件中，经过专用后处理加工，最终生成G代码。国内目前生产中运用的立体数控雕刻机，主要以四轴为主，较大型的设备通常会具备8个工作轴，可同时进行8个家具零部件的生产。平面雕刻机的使用方面，通常使用大幅面都雕刻机或双头雕刻机，能容纳1220 x 2440mm的人造板，极大地提高生产效率，并降低材料损耗。

五、结束语

家具业作为传统制造业，原来的生产效率较低，只有通过现代先进制造技术的升级改造，才能满足当今社会的需要。中国已经是全世界最大的家具生产国，随着人们生活水平的提高，中国也会成为全世界最大的家具消费国，届时家具行业的产量必定会再上一个台阶，因此从企业的角度来说，如何配置数控设备，培养专业人才成为了必须面对的问题，相信通过设备企业、软件企业、家具企业和教育机构的共同努力，一定可以破解这个难题。

参考文献

数字雕刻技术篇（4）

中国早在11世纪就发明了活字印刷，作为中国古代“四大发明”之一，曾对世界文明进程和人类文化发展产生过重大影响。活字印刷的发明应该说是印刷史上一次技术革命。

活字印刷是一种印刷方法，使用可以移动的金属或胶泥字块，用来取代传统的抄写或是无法重复使用的印刷版。活字印刷的方法是先制成单字的阳文反文字模，然后按照稿件把单字挑选出来，排列在字盘内涂墨印刷，印完后再将字模拆出，留待下次排印时再次使用。

古代印刷术大体上可分为活字印刷和雕版印刷两大类。在活字印刷发明之前，中国采用的是雕版印刷，特别到了宋代，雕版印刷可称得上步入了黄金时代。雕版印刷书籍规模很大，有许多书都是大部头的，如当时的“四大官书”中的《太平御览》《册府元龟》《文苑英华》都是上千卷，《太平广记》也有500卷。《大藏经》规模更大，共有1046部，5048卷，完成用了12年时间，雕版达13万块之多。宋代雕版的书籍种类繁多，有文、史、医学的专著，也有法律、地理、建筑、农林、佛教等方面的书籍。历代名人及宋朝名人的著述和文集都有雕版。 这时的雕版印刷已不仅仅是一种手艺，而已成为一门艺术――书法艺术。

虽然雕版印刷日趋完善，但实在说不上方便快捷，为了克服雕版印刷的弊端，宋人毕N在公元1041年～公元1048年发明了泥活字印刷，这是中国最早的活字印刷术。沈括的《梦溪笔谈》十八卷“技艺”一章里记载了毕N的这项发明。活字印刷相对于雕版印刷来说，可提高印书效率，既经济方便，又减轻保管负担，且错误易修正，这些优点是雕版印刷所无法比拟的。但事实上，在中国古代，这种技术并没有广泛应用。

清末版本目录《增订四库简明目录》共著录历代书籍7748种，按不同版本计约2万部，其中用活字印刷的只有220部，约占总数的百分之一左右。中国古代的泥活字、木活字、铜活字等都为手工雕刻，不仅效率低，而且字体不工整。

在清代古登堡活字印刷（一种西方更为先进的活字印刷术）传入中国以前，活字印刷终究未取代雕版印刷而取得统治地位，因为中国的活字印刷有着太多不完善之处。从活字的制造来讲通常分为手工雕刻和以字模铸字两种。据《梦溪笔谈》《造活字印书法》等相关资料记载，中国古代的活字等都为手工雕刻，既费人力又费时间，制作方法的不足使古代活字印刷很难推广。

活字印刷叫好不叫座

活字印刷的手工雕刻字模除了效率低外，易造成各字大小不均、笔画粗细不同、排字行距歪斜不整齐，甚至单字横置、倒置的情况，活字印书还易造成印纸墨色浓淡不均匀，而且金属活字不易着水墨，从而影响到印刷效果。《水经注》序注云：“昨夜江南所进之书有《鹃冠子》，即活字版，字体不工且多讹谬。”

汉字的特殊形态是延缓活字印刷推广的另一原因。中国人所使用的汉字方块体系信息量庞大，数量很多，要满足排版的需要，有时甚至要刻制十几万个活字。这么大的数量，制作工程是相当繁复的。福建林春棋用了21年的时间，耗去白银20多万两，到道光二十六年刻成大小楷体铜活字40多万个，其间人力物力的投入可想而知。而对于欧洲人所使用的拼音文字体系来说，仅需要制作数十种字母、字符的活字便可以非常方便地完成排版工作。这种差距使得以汉字为载体的信息传输速度要比以拼音文字为载体的信息传输速度低许多，客观上延缓了活字印刷术的推广与普及。

活字印刷的工序繁琐，一旦出错就要全书重印，而印本量大的经史子集又适用雕版印刷。按金简《钦定武英殿聚珍版程式》的记载，活字印刷的工序有摆书、垫版、校对、印刷、归类、逐日轮转，稍有不慎，就会造成重大损失，因此“若只印二三本未为简易，若印数十百千本，则极为神速”，多印成本才会降低，而中国古代大多数书印刷的数量不多。需求量大的四书五经等经史子集千年不变，使用雕版印刷相对方便、快捷，并且一次刻成，保留整版，便可以反复印刷。书坊为了追求利润，力求降低成本，就不愿意丢掉原有的传统雕版印刷，而去采用活字印刷这种新技术。于是在应用实践上，活字印刷遭到了来自印刷主体――经营者主观上的阻碍。

政府的推广是一项技术得以发展的重要因素。中国古代官刻首次正式采用活字印刷为清雍正四年印成的铜字版《钦定古今图书集成》，并颁行《钦定武英殿聚珍版程式》，可算是政府在活字印刷技术总结方面的首次贡献。但政府在活字版的使用上并不是很热心，清初宫廷刻的25万枚铜活字，在印成《钦定古今图书集成》后，一直被束之高阁，到了乾隆年间，又因为政府财政困难，被炼铸为铜钱了。

洋人捧红活字印刷

数字雕刻技术篇（5）

中图分类号：TS664 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0219-01

1 引言

几千年来，家具的生产制造均以工匠手工制作代代延续，但随着历史的发展和社会的进步，机器工业化时代的到来，传统的的手工生产方式已远远不能满足家具行业需求。上世纪七八十年代，随着人造板技术进入我国，板式家具逐渐侵占了传统实木家具的市场份额，但近些年来，人们开始注重家具的品质、文化属性，实木家具有回归到了人们的视野中，实木家具中大多离不开雕刻装饰，于是电脑雕刻技术就出现在了家具企业中。

2 电脑雕刻概述

电脑雕刻是通过专门软件进行模型制作，然后制作加工路径，再转换成加工代码，利用数控机床完成图案或文字雕刻。德国和意大利等家具制造强国最早应用此技术，国内家具企业对于电脑雕刻技术的应用主要是实木家具装饰雕刻和异形部件的开料。北京精雕软件公司和广州圆方软件公司在电脑雕刻技术方面做得较为成熟。

3 电脑雕刻技术分类

按照使用功能可分为：

3.1 数控加工中心

数控加工中心技术含量最高，功能最全，在一台设备上可以完成开料、不同种类的雕刻、开孔等多道工序，一般由控制机柜、刀库、工件台面和机头组成，加工中心价格较贵，后期维护和保养困难，专业性较强，成本较高。

3.2 平面雕刻机

也称三轴雕刻机，设计人员在利用精雕等软件做好浮雕模型，转换成数控机床可识别的G代码，主要通过X、Y、Z三个坐标值控制加工刀具的位置完成雕刻，这种设备在家具企业中应用最多。

3.3 立体雕刻机

平面雕刻机有三个轴向，立体雕刻机是通过四个轴向或者五个轴向完成雕刻。四轴雕刻机通过X、Y、Z、A轴四个轴向数据控制刀头加工完成，五轴雕刻机通过X、Y、Z、A、F五个轴向数据控制刀头完成加工。目前家具企业先机器雕刻再手工修饰完成立体雕刻，这样既提升了生产效率，又使雕刻作品生动有艺术性。

3.4 激光雕刻机

激光雕刻机受制于技术原因，主要应用于工艺品及极浅的平面雕刻中，它主要是利用二氧化碳激光发射器产生的高能量作用于材料表面，气化材料表面从而完成雕刻。

按照最后成品可分为：

（1）镂空花格。主要是采用切割的方法裁切出中式或者欧式纹样，其加工时二维、矢量雕刻，成品主要用于隔断，板式家具装饰件等。

（2）牌匾雕刻。主要采用区域清底的方法，“阴逼阳成”完成各种字体的雕刻。

（3）浮雕。浮雕又分为浅浮雕、深浮雕和圆雕等。其中浅浮雕和深浮雕采用三轴雕刻机完成，圆雕采用四轴或五轴雕刻机完成。浮雕是实木家具必不可少的装饰件。

4 电脑雕刻技术在家具企业中的应用

随着人们物质生活水平的提高，越来越多的人们注重精神、文化生活的质量，人们选家具往往更倾向于实木古典或新古典家具，这类家具中雕刻技术就是家具的亮点，是提升家具档次的卖点，自然而然雕刻工艺的好坏就受到了家具企业的重视。雕刻工艺中手工雕刻和电脑雕刻并存，批量生产以电脑雕刻为主手工雕刻为辅成为广大家具企业生产方式的共识。

数字雕刻技术篇（6）

在如今的科幻电影中，三维技术的成熟使之产生了革命性的蜕变。在《变形金刚》、《阿凡达》等一系列科幻电影中，已经达到了幻想与现实的完美结合。在我们生活的真实环境中，不难发现，物体的造型和光影的照射决定了画面真实的程度，而所有真实的画面都是基于自然环境下的物体的表现。那么三维影像的发展，简单的说就是模拟自然的一种发展过程。三维影像的制作，虽然是基于计算机数字技术的应用，但是在画面的表现上还是根据真实自然状态下的规律，就是利用物体的造型和光影。

三维影像技术发展至今，围绕着决定画面真实性的造型和光影两个因素，已有了很大的突破。极负盛名的Vray和Mentalray渲染器，就是关于自然真实光影效果的解决方案。对于物体的造型制作来说，有曲面建模、多边形建模和细分建模等一些建模方式，来针对不同的物体造型进行制作。对于一个真实的影像画面，不仅要有一个自然真实的光影体系，更重要的是具有真实可信的物体造型。只有物体造型准确细致，才能更好地展现光影带给它的真实性和厚重感，也才能创造出更可信的画面。

数字雕刻是近几年发展起来的关于制作超写实三维模型的一项技术，最具代表的就是Zbrush和Mudbox两款雕刻软件。这项技术的诞生，让超写实三维模型的制作不再是一项庞大的工作。其带给我们的最直观的表现就是在科幻电影中呈现的超写实的数字场景和角色，还有在次时代游戏中的真实画面。这项技术的原理非常简单，就是利用现实中雕刻的方式去制作数字化的场景和角色，省去了传统模型制作中大量顶点的编辑工作，从而让模型的制作在时效和质量上达到了一个契合点，在高效率的前提下大大提高了作品的质量。下面笔者将以写实大象模型的制作过程，来介绍一下数字雕刻技术在写实模型制作中的应用。

一、了解物体的结构

在模型制作之初，我们都要先去了解物体的结构，特别是生物模型。对于物体造型和结构的了解，可以让我们在后续的制作工作中更好地把握物体造型和结构的准确性，这也是保证模型最终是否真实的一个决定性因素。我们可以根据真实的图片或者一些解剖图，来观察和记录大象的骨骼肌肉结构，做到心中有数，并且在后续的制作环节中要不断地进行比对和观察（如下图）。

二、构建物体的框架

在进行过对大象结构的了解后，下面就可以进行第一阶段的制作工作了。在模型的制作起初，先要来制作模型结构的大体框架，方式是很多的。目前业内较流行的制作方式大体有三种：第一是在传统的三维软件中进行第一阶段的大型制作，然后导入到雕刻软件中进行细节加工；第二是直接在雕刻软件中利用基础物体进行雕刻，直至制作完成；第三是直接在雕刻软件中利用四足动物的基础模型进行雕刻到最后制作完成。对于以上三种方法，主要还是根据个人的制作习惯和对造型的把握能力的高低来选择。第一种方法的好处是可以按照物体的结构进行精确的布线，为后期的雕刻奠定良好的基础，还可以比较快速精确地把握物体的大体结构。后两种方法的好处是制作环节简单，但是对于造型能力的把握要求较高，不利于模型布线，对以后需要动画的物体模型还要进行重建拓扑的工作。本例将使用第一种方法，这样可以更好地体会布线对后期模型细节的雕刻所起的作用。首先使用三维制作软件进行大体的造型制作。这里用到的是Maya软件。对比之前观察的样图，来制作大体造型，注意各个结构之间的比例（如下图）。这里用到的是多边形建模，其好处在于能够灵活快速地把握物体的形体，并能为物体的结构建立自由的线框分布。的文件格式，这个格式是三维制作软件的通用格式，为导入到雕刻软件做准备。

三、深化物体的结构

在物体基础造型完成后，就要在雕刻软件中进行深入加工了。把存为obj格式的物体模型文件导入到雕刻软件中，这里用到的雕刻软件为Zbrush（如下图）。在制作物体大体结构造型的时候，要注意布线，尽量按照布线均匀的原则来制作。均匀的布线可以为后面的雕刻工作奠定便利的基础。因为在雕刻软件中，模型的雕刻实质上也是基于顶点移动的原理。那么在光滑增加顶点雕刻细节的时候，就能够得到平均统一的顶点数量，以此达到一致的细节表现。在大体形态结构的制作中，要做到结构明确、布线合理均匀、比例准确。制作完成的基础造型（如下图），选择物体后输出文件后缀名为obj在导入到Zbrush后，可以看到物体呈现为类似于红泥颜色的模型效果。在这里，我们可以看到模型表面的面片数量和Maya中的一样，还处于数量极少的模型状态。在此基础上，雕刻的第一步是继续调整模型的形态和大体结构。在Zbrush中，利用“移动笔刷”（如下图），这可以非常快捷地对物体的形态进行调整。大体形态调整完成确定后，下面就是对物体的结构进行深入的雕刻。在雕刻之前，要对物体模型进行细分的操作，就是增加物体表面的顶点数量，模型细分级别增加到三级（如下图）。顶点数量越多，代表着对细节的雕刻能够越深入。但是对于顶点数量的增加，还是根据制作的进度来增加的，不能在模型最初的阶段把顶点数增加到最后细节表现的数量上，这样会为造型结构的把握造成困难。基础工作准备完毕后，就可以进行结构的深入雕刻了。在雕刻工具使用中，运用默认的常用雕刻笔刷就足够了。在这个阶段的雕刻中，要多观察实物样片中大象的肌肉结构和面部骨骼结构，准确把握骨骼肌肉分布情况，这些都是达到最终写实模型的基础（如下图）。

四、细节表现

观察并确定第二阶段的模型结构形态的雕刻工作准确无误后，接下来的工作就是进入到雕刻中最为精彩的部分了——细节的表现。在此例中，大象的结构造型制作完成后，骨骼肌肉的表达已赋予了模型在力量上的表现力，但是与写实还有一定的距离，这就表现在大象皮肤的质感上。观察样片知道，大象的皮肤是一种非常粗糙并具有类似菱形状的纹理构造，那么在细节的雕刻和绘制中就要去模拟这么一种皮肤质感。在细节绘制之前，要确定模型有着足够的细分级别。对于皮肤细小的细节处理，模型的细分级别最少要提高到六级。

数字雕刻技术篇（7）

连城县博物馆征集的馆藏雕版基本来源于四堡，且百分之九十为清代遗留的古雕版，只有少数为民国期间的古雕版。

明清时期，福建连城四堡曾与北京、汉口、江西浒湾齐

并列为我国四大雕版印刷基地。然而由于各种原因，北京、汉口、浒湾三地的遗址已消失，四堡成为我国唯一一个保存比较完整的雕版印刷遗址。在文化事业繁荣和兴旺的今天，四堡是人们研究古代雕版印刷术的一块活化石。

四堡地处福建连城县的西北面，是连城县内最北的乡镇，南邻北团，西接长汀，东部和北部靠清流、长汀，位于连城、宁化、清流、长汀四县交界处。四堡的雕版印刷业“源于宋，发展于元、明，鼎盛于清”，其兴盛的雕版印刷业在历史上赫赫有名，曾有“远播江南，行销海外”之美誉。至民国时期，随着铅印技术的传人和全面使用，雕版印刷业彻底地退出了历史舞台，曾经活跃的书商书贩也偃旗息鼓。

从地理位置而言，四堡地处偏僻，四周群山环绕。在建国前此处道路崎岖狭窄，加之交通工具又不发达，偏远的四堡似一个“世外桃源”，几乎与世隔绝，这也是四堡雕版印刷基地以及部分的清代雕版历经战乱而仍能得以保存至今的一个重要因素。

二、连城县博物馆馆藏部分清代雕版赏析

(一)古雕版赏析

1　族谱雕版：这里选取的是清杨氏七修族谱雕版之一――清杨氏族谱人物与地形图。

清杨氏族谱人物与地形图雕版：杉木，长方体，长3厘米，宽20厘米，厚5厘米，重200克。面呈黄灰色，双面雕刻，背面为人物雕刻，正面雕刻有文字、房屋和田园等图案。保存状况：基本完整，有虫蛀和边缘磨损现象，雕版五分之一处有明显裂痕。

2　医药古雕版

清仙洞男科药签双面雕版：杂木，长方形，长12厘米，宽23.6厘米，高1.5厘米，重315克。双面阳刻仙洞男科药方：一面刻有“仙洞男科第六”至“仙洞男科第十”药方；另一面刻有“仙洞男科十六”至“仙洞男科二十”药方。仙洞男科药签版是用于治疗男科疾病的药方。保存状况：较好，边缘微损，有微裂和多处虫洞。

3　印版古雕版

清俊昌印版：樟木，长方形，长6.7厘米，宽3.4厘米，厚7.8厘米，重135克。印章正面阳刻“俊昌”二字，上有较厚的墨烟痕迹。保存状况：品相完整，字迹工整清楚。

4　经书古雕版

清九里八阳妙经雕版：杉木，形状为长方形，长13.2厘米，宽14厘米，高1厘米，重141克。正面阳刻繁体字“九曼八阳妙经”的内容；背面为平板。保存状况：残，多处分裂、缺口和虫洞。

5　活字古雕版

清木雕活字版：杂木，长方体，长28厘米，宽16厘米，厚2厘米，重200克。活字版托盘由九根小木条垂直分成十个小长方形组成；每个小长方形竖直置三排活字板，每竖排共置20个活字；整块活字版共600个活字。保存状况：基本完整。此雕版有较强的历史沉积感，是四堡雕版印刷遗存中极为少数的珍贵活字版之一。

清活字套印版：杉木，长方体，面呈灰褐色，多处油渍痕迹，上部染有橙色，下部中心位置、上部从左往右7厘米处及右下角刻有文字。其余部位皆为活字套印处。保存状况：残，自上而下三分之一处有一条裂纹、多处虫蛀，一角磨损。该类雕版数量稀少，较为珍贵。

(二)古雕版印刷术流程工具赏析

1、清切书刀：由两块方形樟木，两条杂木，中间一条螺旋状柱体杂木制成。高96厘米，宽35厘米，重2056克。属于雕版印刷术流程工具。保存状况：基本完整，有部分木块脱落。

2、清石墨缸：砂岩石质，呈椭圆形，赤褐色，平口，平底，宽50厘米，长73厘米，高52厘米，石层厚6厘米，重100千克。保存状况：微残，墨缸沿口有一小缺口，缸身表面凹凸不平，可见磨损小口。此墨缸为清代人们从事雕版印刷时盛墨所用。

3、清订书锥：订书锥上部为铁质锥体，有锈迹。下部杂木，葫芦形，墨色，有细微裂纹，长9厘米，直径2.5厘米，重20克。保存状况：完整。订书锥为清代雕版印刷工具之一，用于钻订书孔。

4、清独轮手推运输车：杉木，状似三角体，车头左右各一扶手，扶手长174厘米，独轮居中心位置，铁包木，外径67厘米，内径40厘米。车身左右各一木质板块；车轮上方置一长方形木架，用于拥绑物体；车轮前支一横木，横木下左右各一立竖直支撑木，与独轮构成三角架支撑整个车身，有较强的稳定性；车轮后上方竖直立两长两短木柱，重25千克。保存状况：基本完整一该车卉朴、厚重，有较强的历史沉积感，为清时期雕版印刷运输车。

三、对连城县博物馆馆藏清代雕版的几点认识和思考

(一)对雕版印刷的板材质地的认识

从馆内藏的清代雕版来看，清代人们用作雕刻的板材主要有杉木、樟木、杂木等。笔者经过对其保存状况比对分析得出：雕版的板材选用樟木最佳，保存最好，如上文中的清俊昌印版，但此类材质留存下来的雕版数量稀少；其次是杂木，如上文中的清仙洞男科药签双面雕版；再次是杉木，如上文中的清九里八阳妙经和清活字套印版。

樟木因含有特殊的香气和挥发油而具耐温、抗腐、驱虫之特点，且木质致密坚硬，有耐腐防蛀之特点，这也是为什么樟木板材的雕版至今能保存完好的原因。由于樟树是江南四大名木之一，其经济价值也比较高，因此遗留下来的樟木板材的雕版也相对较少；杂木虽没有樟木的驱虫防腐功能，但密度较大，木质坚硬，且较为经济实惠，杂木板材的雕版状况也相对比较好些；而杉木与前两种比较而言其木质较为疏松，防腐防虫效果就差了些，所以杉木板材的雕版保存状况就比较不理想了。当然要使木质雕版能保存至千秋万代，尚需要文物工作人员对其采取消毒、防腐、防霉的专业技术处理。木质文物的消毒、防腐、防霉的专业技术处理也是文物工作人员研究的一个重要课题。

(二)四堡的雕版印刷术曾有过木活字印刷术的尝试

一直以来，后世人们提出的研究观点：四堡――雕版印刷的故地，其是否有“活字印刷”却鲜少提及。笔者也一直在思考这个问题，并试图搜集各种资料。现从连城县博物馆收藏的征集于连城四堡邹群处的“清木雕活字版”和征集于连城四堡马一跃的“清活字套印版”，我们至少可

以知晓：四堡于清代曾有过木活字印刷术的尝试；特别是近期刊出的连城文史资料中记载：在四堡乡雾阁村邹善衡先生家发现了三盘木刻活字印版，这就进一步说明了四堡于清代曾有过木活字印刷术的尝试。既然出现过，那为何清代活字印刷没能替代雕版印刷呢?近日，笔者学阅金岷彬作者《古代活字印刷术为什么未能取代雕版印刷术》一文深受启发，此文对古代活字印刷术为什么未能取代雕版印刷术进行了比较深刻而全面的论述。总结比较雕版印刷和活字印刷术两者的优缺点：雕版印刷适用于同品种、多批次，每次少批量的商业性(书坊)印刷。例如：一部书刻版刻制好后，印书出售，售完可以再印无疑比活字版无法保存印版有较大的优越性。活字印刷要从制备单个活字这道工序做起，而制备一套能用来印书的活字印刷，需要极大的人力、物力、财力，个体的作坊几乎没有这个能力，而且即使制备出一套完整的印书活字，每次应用时排版都得重新排过，这又得耗费较大的人力。活字印刷适用于多品种、短工期时间里的小批量印刷。清代四堡的雕版印刷是该地的商业龙头，人们的主要经济来源，当地销售的书籍曾有“远播江南，行销海外”之说，可见当时所刊印的书籍量之多、涉及面之广了，也就是说其印刷的书籍不仅不同版本的较多，而且同一版本的数量恐怕还更多!否则怎么行销海外呢?清代四堡的雕版印刷业以个体作坊为主的经营模式和以售书盈利为目的，决定了当时人们历经尝试、比对之后选择青睐雕版印刷而舍弃活字印刷。这也是四堡何以遗留下的印刷较多，而活字印刷芳踪难觅的原因了。

数字雕刻技术篇（8）

一些同仁认为是学生自身的虚拟三维空间感与造型感差，以及诸如MAYA、3DS MAX等功能模块庞大的三维软件对学生的学习能效造成的低效化。以上两点固然是影响三维造型课程学习成效低的因素，但经过笔者几年的教学体验认为，传统造型能力的课程组合体系与数字艺术下的三维造型课程体系没有形成有效的过度与对接，而过度与对接的点在哪里是值得我们探究的！

在数字技术与艺术的迅猛发展的时代背景下，利用计算机与软件模块的操作来模仿传统的造型与表现手法进行虚拟雕塑的软件应运而生。ZBrush、MUDBOX等数字雕塑软件具备了传统造型训练的课程组合体系与数字艺术下的三维造型课程体系有效的过渡与对接的能力。这种数字雕塑软件以及相应模块有别于MAYA、3DS MAX等功能模块庞大的三维软件，其专一性与深度性足可以让专业雕塑艺术家惊叹不已。在虚拟的数字世界里，可以使用软件对任何一个现实的或完全基于想象的事物进行造型。而这种造型所需要的能力又是完全基于创作者自身的造型技法功底。

绘画是平面的雕塑，雕塑是立体的绘画，数字雕塑正是介于平面造型与立体造型技法之间，同时它又具备了传统造型与数字造型对接与过渡的特质。笔者从数字雕塑的优势，以及其如何将传统造型技巧与数字艺术中的三维造型技术有效的衔接与过渡进行分析。

数字雕塑的优势主要有几下几点：第一，人机交互的无障碍性。数字雕塑软件的界面安排、工具设计、工具使用以及各种雕刻方法与传统雕塑技术非常的相似，它的制作思路是基于传统粘土雕塑的流程与方法，使用者可以很快的上手制作。第二，数字雕塑由于其本质上是可存储的、可提取的数字文件。它不会像传统粘土雕塑的材质受到时间、气候、环境的影响，只要重新加载数字文件便可以在任何时间对雕塑进行调整再创作。第三，数字雕塑制作的便捷性。其便捷性在于不必像传统粘土雕塑在开始刻画粘土模型时必须首先搭建承载粘土的骨架结构，它可直接对参数化物体进行塑造或对现有雕塑文件进行二次深入的加工，大大节省了人力与时间。第四，强大的雕塑造型能力。其强大在于Z球、Zsketch、参数化物体建模、拓扑建模等建模方法的强大，Alpha笔刷功能丰富多样的表现性。这些造型方法可以帮助创作者更好的表达所要实现的效果。第五，日渐完善的技术链。随着数控雕塑设备与三维打印设备的问世，原先只能以数字文件所生成的图形图像来供大家观看的虚拟雕塑作品，这种状况已经被打破。数字雕塑已经和粘土雕塑一样可以触摸，两者的界限变的越来越模糊。

数字雕塑怎样借助其自身优势，将传统造型技巧与数字艺术中的虚拟造型技术有效的对接与过渡的。这要从对接与过渡两方面分析。

基础就是发展的准备，是发展的必要条件。艺用解剖理论知识的学习，素描课程中头像写生、人体写生，所积累的对人体骨骼与肌肉的造型基础如何与数字艺术中的三维造型能力的发展对接。ZBrush中的ZSphere与ZSketch建模方法的协同使用，可以达到在虚拟空间中对人体骨骼与肌肉的深刻认识。ZSphere建模方法可以快速、高效的搭建所需要的人体骨架形态与动势，并且可以在创作中对骨骼动势不断调整，是对人体骨骼各部位结构与驱动关系的进一步认识；ZSketch建模方法则如同将人体的肌肉一条条的重新搭建生成，在搭建过程中由于需要把肌肉的层次，形状、位置准确的附着在ZSphere建模搭建的人体骨骼上，搭建出结构完整准确的解剖人物，最后通过蒙皮模块生成网格模型，这一过程就如同完成了一次医学院的人体解剖研究，是对相关基础课程的检验与再学习。

速写课程对人物动势的快速准确的把握，运用线条的曲率节奏对衣纹褶皱、头发形状等的韵律表现，可以借助ZBrush中的ZSphere建模方法快速搭建生成人物动势，而后转化为参数化物体，通过运用软件笔刷库中的各类功能性笔刷，如：Clay笔刷将头发大型迅速堆出，Slash笔刷提取发梢、发髻，以及通过Alpha笔刷功能制作丰富多样的头发形态。Standard 与Dam standard笔刷的协调应用能够制作出韵律优美的衣服褶皱。虽然这些都是一些专业术语，但即使是没有接触过软件的人，只要稍加指导，便会在很短时间塑造出成型的作品。因为它的原理源于基础的传统艺术造型技巧，其外在形式只不过是被模块化的软件功能应用。

粘土与数字雕塑，一个是基于真实物理三维空间，一个是基于软件中的虚拟三维空间，形式虽不同，但观察的方法是一样的。粘土雕塑对学生三维空间观察方法的锻炼，直接为数字雕塑的学习打下了基础。粘土雕塑的流程是根据形体将一块块的粘土贴在事先打好的骨架上，进行堆大型的形体塑造，再到通过利用种类丰富的雕塑刀进行深入细致的塑造。ZBrush的制作流程则是通过载入参数化物体，运用

Standard与Clay笔刷快速堆出体块形态，再通过调整笔刷的大小和力度深入刻画出成品。在数字雕塑中Standard与Clay笔刷扮演着贴泥巴与雕刻刀的塑形的角色，是借助原有的造型理论与技术实现在新的平台创作的效果。

数字雕刻技术篇（9）

1 数字控制技术概述

数字控制技术也叫计算机数控技术，是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。它已发展成为对制造技术发展有着深远影响的共性工程技术。随着计算机技术、信息技术、自动化技术在模型设计与制作行业的应用，极大推动了模型设计与制作行业的发展。在模型设计与制作过程中，CNC技术主要承担了雕刻工作，在雕刻过程中需要计算机辅助设计技术（CAD技术），计算机辅助制造技术（CAD技术），数控技术（NC技术）精密制造于一体。

2 模型制作方法

模型制作广泛应用在产品展示、产品生产中。实物模型制作有多种方法，有油泥模型、快速成型模型、仿实物模型等。其中油泥模型精度不高，强度亦不高。快速成型技术制造的模型需要有专门的实验室环境，设备成本高维护费用昂贵，模型强度低，易断裂，可加工性差，具有局限性；并且不能制作出复杂的装配关系。仿实物模型造价昂贵。而数控加工制作的实物模型避免了上述缺点，具有精度高、强度大、装配精确等优点。

3 模型材料的选择

采用不同的材料制作模型，其加工工艺各不相同。建筑模型采用材料种类繁多，主要有粘土、石膏、木材、纸质、ABS板材、PVC等复合材料等。选择怎样的材料主要取决于用模型的类型和表现的风格，不同的材料其加工工艺也各不相同，当然表现效果也各有千秋。选择材料时要考虑材料的厚度、色彩、表面质地、肌理和加工工序和方法等。应通过材料的特点来彰显模型的艺术魅力。

粘土、石膏、锯末、草粉等材料主要用于曲面造型。比如家具、地形、车辆、树木等模型的制作。粘土和石膏也常用于概念性模型。

木材易于加工、便于造型、细节肌理细腻、适合深度加工、表现细节。可以作为建筑的骨架、基础地形，也可作为园林小品、建筑装饰配件等，还可以作为规划模型中的整个建筑实体。

用数控技术加工产品模型时，可以根据模型的加工难易程度、结构强度及外观展示效果等进行材料的选择，选用金属或塑料等材料。对于只为了展示效果或检验安装关系的模型一般选用工程塑料。

ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、染色性，成型加工和机械加工较好，并且具有很好的粘结性能和塑催田。并且有多种厚度和宽度规格的成型板材。对于只以展示造型效果为目的的模型，无受力导致变形的问题，可采用常用ABS工程塑料。对于要达到透明效果的零件，需采用PMMA（亚克力）材料。

4 模型制作中的拆分与安装

在模型制作中，由于模型尺寸较大，结构复杂等原因难以加工时，需要对模型的进行拆分处理，在拆分与拼接的过程中，基本按以下原则进行：1）保证拆分与拼装后的强度符合要求；2）拆分后方便加工与拼接的原则；3）节省材料，减少切削时间原则；4）便于拼接时定位准确，操作方便的原则。

5 模型设计与制作流程

由于现代模型制作工作量大，要求高，现在CNC技术将计算机自动雕刻取代了手工雕刻。CNC技术是集计算机辅助设计技术（CAD技术）、计算机辅助制造技术（CAM技术）、数控技术（NC技术）、精密制造技术于一体。其制作流程如下：

（1）根据模型的外形，复杂程度，对模型进行分析，制定加工方案，根据图纸和具体加工要求，确定加工尺寸、加工深度、加工图形形状。形成设计草稿。

（2）从设计到加工的环节，必须用准确的三维数字模型进行传递，只有设计师自己提供或认可的计算机三维造型模型，才能准确使设计草图真正得以实现。绘制、编辑加工数据图形及数据转换处理。CNC雕刻机是由计算机控制实现的，如何将设计思路，按加工要求，绘制出准确的尺寸、形状、位置关系的数据图形，从而生成雕刻机的工作控制指令比如精雕机就需要操作人员能熟练掌握JDPaint中的各种命令，根据设计思路，绘制出加工图形数据，并由雕刻机生成刀具路径，刀具路径的计算是由雕刻软件完成的，刀具路径的计算依据是加工图形数据和操作员的工艺规划共同决定的，雕刻软件按操作员规划的工艺和雕刻设计图进行刀具路径计算的。因此，要准确完成加工，需要操作员不仅要熟练掌握绘图命令还要能理解CNC加工工艺方法。

（3）数控加工：采用CNC技术加工是自动化的，只需要开始前，正确选择好刀具、装卸刀具、对加工材料进行合适的装卡，设定切削参数，可由雕刻机自动完成雕刻工作。

（4）表面处理与粘帖：为了使表面光滑平整，需要进行打磨处理，先用较粗砂纸打磨，而后用较细砂纸打磨。对有较高要求的可进行喷灰处理，用来检查打磨后表面光洁程度。最后用胶水进行粘帖、拼接，胶水分为快干、慢干两种。快干可以在3内进行快速粘帖，慢干可以使工件有充分的时间进行调整。牙粉和胶水混合可以填补拼接的缝隙，使表面平整，为了使慢干胶水迅速固化可采用丙酮。

6 结语

利用CNC技术进行雕刻拼接制作模型是目前先进的模型设计与制作技术，它不仅需要设计人员、操作员，能利用合适的材料进行创意设计、更需要能熟练掌握专业的三维工业设计软件进行绘图并了解其工艺，正确绘制图形，合理规划工艺，制作出符合设计师设计理念的模型产品。

参考文献：

数字雕刻技术篇（10）

石雕石材行业要实现可持续发展，必须集中力量、整合资源、改善工作环境、降低劳动强度、走产业自动化发展道路。只有这样，才能破解瓶颈，抱团成长。

2011年年底，由16家龙头企业组建的泉州市石雕石材技术创新战略联盟，吹响了石雕行业向精细化、数字化和环保化迈进的号角。通过联合石雕石材相关企业与华侨大学、福州大学、四川大学等院校合作开展技术攻关，解决了联盟成员在研发及产业化过程中的核心技术难题；成立除尘设备、墓碑自动化、雕刻自动化、循环再利用和管理创新等五个研发小组，有效地改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产效率，推动行业提升发展；通过抱团创新，实现了石雕石材产业从粗放到精细、从商品到作品、从师带徒到数字化的转变。目前，该联盟在自动研磨机、仿型机和墓碑车间除尘设备等方面取得新进展，正进入试用推广阶段，惠安石雕产业逐步走上依托机械化的转型升级之路。

研发：石雕实现数控化

按照行业的设想，将数字化引入生产，便是向电脑系统输入相关参数，雕刻设备便能自动完成所有的工序，而精雕环节再采取手工雕琢，或是批量的产品用机器生产，限量版的艺术品则由大师操刀，石雕艺术品的附加值可以大大增加，如今这一设想，已经初步有了成效。

走进宽敞明亮的厂区，闽峰数控科技有限公司总经理方振华指着即将安装调试的机器设备告诉记者，这是香港科技大学机电科研所的科研成果，公司花费600万元引进技术。

“这种设备可一次性雕刻长度达到5米的龙柱、人体造型等立体石雕，而且自动化程度很高。”闽峰数控的董事长胡锦峰告诉记者，工人只要把备好的石料送进雕刻机的操作台，启动雕刻程序，就可以等着从操作台的另一端装卸雕刻完好的成品。

国内目前自主生产的设备只适用于平面浮雕，对龙柱、人体雕像等立体造型的雕刻并不擅长，而通过引进香港方面先进的科研成果，在惠安本地进行装备制造，节省了一半以上的设备成本，这一新技术的开发如果在惠安的石雕石材界产业推广运用，必将有效地改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产效率。

推广：车间除尘设备

石粉满天飞，是不少石材企业给人的第一印象，但在豪翔石业的车间却很难看到这样的景象。在石材切割、打磨这类最容易产生石粉的工序上，工人张和平在打磨石料时，基本上见不到飞扬的粉尘。

张师傅指着身后这台有两个进风口、还有水帘的大机器告诉记者，这是去年研发今年刚投入使用的吸尘器，它的吸尘能力很强，风扇一吹就把石粉吸进去，水帘有的石粉飞到那边，就跟水跑下去，就不会再飞了。以往在石雕厂里，工作环境比较差，经常可以看见带着墨镜和口罩，全身被石粉覆盖成灰白的“石膏人”。如今，工作条件改变了，工人也不用再做任何的防护措施了。

据了解，去年由晋江盛达机械厂、佳能机械有限公司、泉州市宏鑫除尘设备厂联合研究生产的自动研磨机、仿型机和墓碑车间除尘设备，经过半年的试用，除尘有效率达到90%以上，目前正在联盟之间推广使用中，这对于改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产效率，推动行业提升发展具有十分重大意义。

效果：“一加一大于二”

集聚发展，产生的就是“一加一大于二”的效果。通过抱团创新，惠安石雕石材产业从粗放到精细、从商品到作品、从师带徒到数字化的转变也将越来越快。

“我是第一个吃螃蟹的”，佳豪石业总经理孙晓强指着一台全自动数控红外线自动研磨机告诉记者，这台机械是与晋江盛达联合研制的，一下子可以在机台放14块产品，在那边就可以自动磨光，跟以往相比，可以减少7个到8个员工，这种机械如果普遍利用，像我们这样的工厂，以前如果需要30个员工，现在只要5-6个就可以了，这样，人员减少了，工效也提升了。”