文丨胖仔研究社

编辑丨胖仔研究社

前言

圈椅是一种在明式家具中极具特色的造型，是一种较为典型的圈椅，是我国传统家具的重要组成部分。圈椅是由明代所流行的一种高椅，经过明代后期几次改进，至清代时，才形成了现在的样式。

圈椅造型古朴典雅，结构严谨，制作精良，线条优美流畅，比例协调，给人以端庄、大方、稳健的感觉。圈椅虽是明式家具的代表之作，但其造型并不拘泥于明清样式。随着现代家具设计技术和计算机技术的发展，我们可以借助先进的设计软件进行圈椅造型设计。

数字化模型构建

在进行圈椅造型设计时，首先要对圈椅的主要特征进行分析和研究，并结合圈椅的整体结构进行分析，得出圈椅的主要特征。

圈椅是由靠背板、扶手、立柱、腿足四个部分组成，根据圈椅的结构特点和使用要求，圈椅的扶手和立柱可以采用不同的材料。对椅子整体进行分析时，可以采用金属材料进行制作。

对于圈椅主要特征部分的分析，首先要确定圈椅主要结构中所包含的各种零件及零件之间的关系，并对它们进行分类和定义。圈椅主要结构中所包含的各种零件及零件之间的关系可以根据不同部件、不同结构、不同功能、不同材质等进行分类。

圈椅主要结构中所包含的各种零件及零件之间可以根据其功能进行分类和定义，可将其分为：底座、靠背板、立柱、横枨、腿子和牙板等。

圈椅座面与靠背板之间关系为：当靠背板与座面分离时，靠背板向外移动，此时靠背板与座面在位置上产生一定的偏差，当靠背板与座面连接时，靠背板会和座面相齐平。这就需要对靠背板和座面之间位置关系进行确定。可通过以下两种方式：

一种方式是利用计算机软件中的相关命令对靠背板和座面进行调整；另一种方式是利用手工将椅座面调整到与靠背板相齐平的位置。

根据以上两种方式确定其位置关系后，可以对椅座面与靠背板之间位置关系进行确定。在进行圈椅造型设计时。

首先要对圈椅的各部分进行分解，以便于对其主要结构进行分析和定义，并以此为基础建立其数字化模型。在圈椅造型设计中，主要涉及的是对其造型、结构及功能方面的分析和研究。

首先要建立圈椅的几何模型，此几何模型主要是以圈椅的椅座为基础，并在此基础上建立各部分之间的尺寸关系和几何关系。

在构建几何模型时，首先要对椅子各部分进行分解，然后将其分解到相应的坐标系中，在每个坐标系中建立其相应的参数关系和几何关系。将椅子分解后得到的各个部分之间可以通过参数关系和几何关系建立相应的数字化模型。

圈椅各部分之间尺寸关系可根据椅子各部分之间的连接方式和尺寸大小来确定。由于椅子整体的尺寸大小在一定程度上是固定不变的，因此在对椅子整体进行分析时，不需要考虑各个部分之间所用到的连接方式和尺寸大小。

将圈椅各部分按照一定规律进行分解后，可得到圈椅各部分之间所采用的连接方式和尺寸大小。根据圈椅各部分之间所采用的连接方式和尺寸大小可将圈椅分为两类：一类是由靠背板与座面进行连接；另一类是由扶手与座面进行连接。

将圈椅各部分分解后得到的各种部件之间在连接方式和尺寸大小上有一定的差异，为了更好地对各个部件进行分析，需要利用NX软件对其进行相关修改。

NX软件中提供了相关命令对椅子各部件之间所采用的连接方式和尺寸大小进行修改，其中最重要的命令是调整靠背板与座面之间距离关系和靠背板与扶手之间距离关系。

数字化模型构建与MBD技术

MBD即基于模型的设计，是一种先进的产品设计方法，它是以三维数字化模型为基础，集成了从产品的设计研发到制造工艺等整个产品生命周期过程中所有的信息。

通过数字化模型和三维模型之间的数据交换，完成了产品的设计、制造以及生产全过程的集成，是一种全新的产品设计理念和方法。MBD技术被国际上越来越多地应用到现代产品开发领域中来，它能将企业内部信息进行有效整合，进而推动企业整体发展。

MBD技术使产品信息能够被企业所有相关部门共享，其核心思想是将产品设计过程中所需要的相关知识、信息和技术在三维空间中进行综合表达，并通过数字化模型来表达和传递这些信息。

MBD技术不仅是一种先进的设计思想和方法，更是一种先进的制造理念。它能在设计阶段就考虑到生产过程中可能出现的各种情况，以保证产品质量。MBD技术具有以下几个方面特点：

（1）以三维模型为基础进行设计。MBD技术中的三维模型是一种包含了大量信息的数字模型，通过对该模型进行分析可以得到大量有关产品结构、性能、制造工艺等方面的信息。这些信息可以为后续加工提供可靠的依据。

（2）具有很高的通用性。MBD技术中所提供的几何信息和非几何信息都是通用的，可以方便地与其他相关设计系统进行集成。

（3）具有较强的可扩展性。由于MBD技术是建立在三维模型之上，因此在一定程度上能够适应企业未来产品不断发展变化需求。

（4）MBD技术能够有效地保证产品质量。MBD技术的一个重要特点是将设计与制造密切结合，可以通过对产品三维模型的分析，准确掌握产品设计情况，并对其进行必要的修改和完善，以确保产品质量。

基于MBD技术的数字化模型构建主要包含以下几个方面：（1）在对家具模型进行构建时，要根据产品具体特点和设计需要，选择合适的建模软件。

目前市场上存在多款三维建模软件，不同软件之间存在着不同的优缺点。因此，在使用不同软件进行家具模型构建时，要根据具体情况选择合适的建模软件。

（2）在对家具模型进行构建时，要保证构建方式正确。在对家具模型进行构建时，要保证其结构合理、布局得当、具有足够的强度和刚度等。由于家具模型包含了大量数据信息，因此在对其进行建模时要确保所用数据真实、准确，否则会影响后续工作的开展。

为了提高圈椅的数字化模型构建质量和效率，我们可以采取以下几种方法：（1）采用多专业协同设计的方法来解决圈椅建模问题。

在使用多专业协同设计模式进行圈椅建模时，要保证各个专业之间相互协调、相互配合，从而避免出现因为某个专业发生变动而影响到整个圈椅模型构建工作的情况。

（2）利用数字化设计软件中的功能模块来构建圈椅模型。通过使用数字化设计软件来构建圈椅模型，不仅能够提高建模效率和精度，而且能够有效避免因为设计人员自身原因而导致的建模错误。

圈椅数字化模型构建（以NX软件为例）

圈椅作为一种典型的明式家具，其结构十分严谨，有丰富的曲线、曲面造型，在NX软件中进行三维造型设计是比较简单的。

根据圈椅的结构特点和造型特点，在NX软件中可以选择直接创建模型或者用曲线、曲面建模。本文以圈椅的基本结构为例，介绍基于NX软件构建圈椅数字化模型的过程。

创建曲线曲面：圈椅的基本结构特点是：靠背板与座面间有一道向外延伸的弧面；椅圈通过前后曲材连接形成了靠背板与座面间的圆弧；扶手通过两个弧形板连接，扶手与靠背板呈45度角。

扶手上还通过三个弧形板连接，形成了三个内凹曲面；椅面上则通过四个弧形板连接，形成了四个外凸曲面。因此，要构建圈椅三维模型，首先需要创建曲线曲面。

创建曲线曲面：在NX软件中，可以选择“曲线”命令创建曲线曲面。根据圈椅结构特点和造型特点，在NX软件中可以选择直接创建曲线曲面、使用“直线”命令创建曲线曲面、使用“椭圆”命令创建曲线曲面等4种方法进行创建。

创建特征：在NX软件中可以选择直接创建特征和用特征创建特征两种方法。

（1）直接创建特征：在NX软件中选择“直接构建”命令，可以根据圈椅的结构特点和造型特点来选择合适的特征进行构建。根据圈椅结构特点和造型特点，可以选择“背板”作为其特征。

根据圈椅结构特点和造型特点，可以选择“靠背板”作为其特征；根据圈椅结构特点和造型特点，可以选择“扶手”作为其特征。

（2）用特征创建特征：在NX软件中选择“用特征创建特征”命令，可以根据圈椅结构特点和造型特点来选择合适的特征来创建。

（3）创建曲面：圈椅结构严谨，曲面造型丰富，为了保证在建模过程中不出现干涉，需要借助“曲面”命令来完成建模。

（4）实体化：通过使用“实体化”命令，在NX软件中可以将生成的曲线、曲面以及实体等模型文件转化为MBD文件。

修改实体：在NX软件中选择“修改”命令，可以对曲线、曲面等模型进行修改，并通过修改来完成对模型的创建。

装配体建模：在NX软件中选择“装配”命令，可以对圈椅的各个构件进行装配。

干涉检查：通过使用“干涉检查”命令来检查各零件之间的装配关系。

生成MBD模型：在NX软件中选择“生成”命令，可以将生成的MBD模型保存为STL文件。

打印模型：将生成的MBD模型文件保存为STL格式，并通过打印机来进行打印，得到实体化的圈椅三维模型。

笔者观点

基于MBD技术的圈椅三维模型构建，以NX软件为主要手段，使用曲线、曲面建模以及实体化等技术手段，成功地构建了圈椅的数字化模型。

（1）在NX软件中直接创建曲线、曲面，使用“曲线”命令创建曲线曲面；在NX软件中使用“直线”命令创建直线曲线，使用“椭圆”命令创建椭圆曲线；在NX软件中通过“直线”命令和“椭圆”命令直接创建了椅圈、扶手的三维模型。

（2）在NX软件中使用“曲面”命令创建曲面，使用“椭圆”命令创建椭圆曲线。

（3）在NX软件中，使用“直接构建”命令建立椅圈、扶手的三维模型；使用“曲面”命令建立椅圈、扶手的三维模型。

参考文献

1、赵思超，陈继华。基于MBD的圈椅产品设计方法研究[J]。艺术设计研究，。

2、王军，高鹏。基于MBD的圈椅数字化建模方法研究[J]。家具设计，。

3、黄伟华，基于NX软件的圈椅三维数字化设计方法研究。设计实践，。

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